城市天然氣管道預(yù)警系統(tǒng)＆SCADA技術(shù)

摘要：隨著我國近年來管道的大力發(fā)展，管道周邊的第三方施工以及惡意破壞對管道安全帶來了極大的危害。尤其是天然氣管道，一旦發(fā)生第三方施工或者破壞導(dǎo)致的管道泄漏，后果很嚴(yán)重。如何在管道遭受破壞之前發(fā)現(xiàn)并制止危害事件是管道業(yè)主最為關(guān)心的問題!因此管道光纖預(yù)警技術(shù)的出現(xiàn)對于管道安全具有不可估量的意義。該文重點(diǎn)闡述西寧環(huán)城高壓工程項(xiàng)目燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/通信光纜">通信光纜安全預(yù)警系統(tǒng)解決方案。
關(guān)鍵詞：預(yù)警監(jiān)測；光纖傳感技術(shù)；定位；通信光纜

OFSEW管道光纖預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)基于光纖傳感技術(shù)的原理，是一種可定位型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)。當(dāng)傳感光纜周邊有人員活動(dòng)、機(jī)械操作等事件時(shí)，事件產(chǎn)生的振動(dòng)信號會引起光纜發(fā)生應(yīng)變，導(dǎo)致光纜中光的相位以及偏振態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)根據(jù)變化報(bào)警和定位。系統(tǒng)綜合采用了光時(shí)域反射技術(shù)(OTDR)和光纖干涉技術(shù)，因此同時(shí)具有OTDR技術(shù)定位精度高和光干涉技術(shù)探測靈敏度好的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)效用為機(jī)械設(shè)備在管道上方左右5 m的施工作業(yè)事件預(yù)警和定位；機(jī)械設(shè)備及重型車輛在管道上方的碾壓穿越事件預(yù)警和定位；人為在管道上方左右3m的挖掘、打樁等事件的預(yù)警和定位；非人為(地質(zhì)災(zāi)害、洪水沖刷等)導(dǎo)致的光纜斷裂的報(bào)警和定位等。

1 工程總體概況
西寧環(huán)城高壓工程項(xiàng)目為高壓管道，監(jiān)控管道28．5 km。線路中段及末端設(shè)置調(diào)壓站兩處，線路始端城東門站為本管線項(xiàng)目的調(diào)控中心，調(diào)控中心與相關(guān)站場保持SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對全線各站場的集中監(jiān)控，調(diào)控中心還通過調(diào)度電話系統(tǒng)隨時(shí)向各站發(fā)布調(diào)度指令。
本工程對整條管道沿線安裝光纖管道安全預(yù)警系統(tǒng)，以對管道線路沿線的第三方破壞事件進(jìn)行有效防護(hù)，保證生產(chǎn)安全。根據(jù)管道沿線的實(shí)際情況，本工程將使用與管道同溝敷設(shè)的通信光纜中不同束管中的4根光纖作為分布式光纖傳感器，安裝預(yù)警單元(FU)1套，安裝預(yù)警管理終端(FST)1套，對管道進(jìn)行安全預(yù)警監(jiān)控。

2 通信安全預(yù)警系統(tǒng)介紹
2．1 系統(tǒng)原理
光纖管道安全預(yù)警系統(tǒng)利用通信光纜作為分布式土壤振動(dòng)檢測傳感器，長距離連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測光纜沿線的土壤振動(dòng)情況，在以光纜為中心的4 m范圍內(nèi)進(jìn)行定位，定位精確度達(dá)200 m形成預(yù)警區(qū)域，對可能危害光纜安全的動(dòng)土事件進(jìn)行預(yù)警，并準(zhǔn)確定位，其示意圖如圖1所示。

2．2 系統(tǒng)組成
通信安全預(yù)警系統(tǒng)由預(yù)警單元(FU)、預(yù)警管理終端(FST)光纖傳感系統(tǒng)組成，其管理關(guān)系如圖2所示。
預(yù)警單元FU(Forewarning Unit)：FU是預(yù)警系統(tǒng)的基本單元，安裝在沿中繼站，采集光纜沿線的土壤振動(dòng)信號，并上傳到FST。
預(yù)警管理終端FST(Forewarning Supervision Terminal)：FST是預(yù)警系統(tǒng)的管理終端，接收FU的運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)警信息，分析處理后顯示告警信息，并將數(shù)據(jù)上傳到DMC。
區(qū)域監(jiān)控中心DMC(District Monitor Centre)：DMC是預(yù)警系統(tǒng)的管理中心，監(jiān)控預(yù)警區(qū)域的安全情況。
光纖傳感系統(tǒng)就是分布式傳感器，實(shí)時(shí)感應(yīng)土壤的振動(dòng)信號并傳輸至FU。