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長(zhǎng)距離管道結(jié)構(gòu)，如輸油管道、鹽水運(yùn)輸管道、輸氣管道等經(jīng)常會(huì)穿越危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域，易受自然災(zāi)害（滑坡、地震）和第三方入侵（故意破壞、阻塞）影響，這些危險(xiǎn)會(huì)導(dǎo)致管道自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性發(fā)生改變，影響使用功能，繼而可能導(dǎo)致管道損壞、泄露和故障，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)后果。此外，管線的運(yùn)營環(huán)境也會(huì)造成自身磨損甚至損毀。管道結(jié)構(gòu)功能監(jiān)測(cè)可以定期提供液體管道的結(jié)構(gòu)和功能變化信息，能夠有效降低管理難度提高安全性。

長(zhǎng)距離管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：

• 分布式應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布狀態(tài)，保管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

• 局部應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)采用高精度光纖傳感器探測(cè)細(xì)微泄漏，早發(fā)現(xiàn)早處理，防止故障

• 分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)用于定位液體滲漏部位，及時(shí)保養(yǎng)和維修

• 傳統(tǒng)傳感器（振弦/差阻/電壓/電流/電容等）、熱成像儀監(jiān)測(cè)用于預(yù)判點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

長(zhǎng)距離管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)光纖監(jiān)測(cè)方案

分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，采用BOTDR/BOTDA技術(shù)，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)分布式的測(cè)量，以經(jīng)濟(jì)的方式獲得較大工程效益。

分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

監(jiān)測(cè)參數(shù)

重點(diǎn)關(guān)注的功能參數(shù)：結(jié)構(gòu)溫度分布、結(jié)構(gòu)應(yīng)變分布、局部應(yīng)變與溫度的變化（量化）

光纖傳感器測(cè)得沿管道的溫度分布曲線，通過溫度異常來分析管道的泄漏。

• 溫度變低時(shí)可能因?yàn)橐簯B(tài)蒸發(fā)（如氨）

• 溫度變低時(shí)可能因?yàn)闅怏w膨脹（如壓縮天然氣）

• 溫度變化時(shí)可能因?yàn)楦邷匾后w泄漏（如原油）

• 熱容量變化可能因?yàn)橐后w釋放（如水）

基于環(huán)境條件不同或焦耳湯普森效應(yīng)的原因，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)將導(dǎo)致溫度的變化。

提供沿管道的應(yīng)變變化信息?？梢员O(jiān)測(cè)地震、滑坡、沉降或人類活動(dòng)引起的管道變形移動(dòng)。同時(shí)可以監(jiān)測(cè)潛在的危險(xiǎn)應(yīng)變情況和因腐蝕或磨損造成的管道壁厚的變化，實(shí)現(xiàn)早偵測(cè)早預(yù)防，避免實(shí)際損壞發(fā)生造成的損失。

因滲漏、第三方入侵，識(shí)別結(jié)構(gòu)局部的應(yīng)變、溫度變化量，預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)可控性，制定相應(yīng)補(bǔ)救措施，小化停工影響和環(huán)境影響。

典型應(yīng)用

在天然氣儲(chǔ)存設(shè)施中，將飽和鹽水輸送至化學(xué)處理場(chǎng)所或注入指定的土體中，由于鹽水對(duì)環(huán)境是有害的，所以管道須安裝一套泄露監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)組成及項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)圖如下所示：

溫度傳感光纖埋設(shè)于管道以下10cm的溝渠砂層中，溫度數(shù)據(jù)由讀數(shù)單元采集，每30分鐘向中央計(jì)算機(jī)傳輸一次數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。在泄露監(jiān)測(cè)過程中，通過對(duì)比溫度記錄情況，發(fā)現(xiàn)突發(fā)的溫度變化，判斷泄露發(fā)生，并自動(dòng)發(fā)送警報(bào)、生成報(bào)告。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠定期復(fù)位并長(zhǎng)期測(cè)量，幾乎不需要維護(hù)。

泄露發(fā)生前后測(cè)得的曲線

管道處于不穩(wěn)定區(qū)域，如斜坡、山地等，滑坡現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致管道變形、損壞，最終停止使用，造成經(jīng)濟(jì)損失。位于這類區(qū)域的氣體管道采用應(yīng)變光纖傳感器、溫度光纖傳感器及應(yīng)變傳感器組合的方式，提供平均應(yīng)變、平均曲率和管道變形形狀的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)管道安全的安全監(jiān)控。

應(yīng)變光纖傳感器安裝于管道軸線0°（頂部）、120°和-120°的位置，溫度光纖傳感器安裝于管道頂部（0°）用于應(yīng)變測(cè)量的溫度補(bǔ)償。應(yīng)變傳感器由傳感光纖集成在纖維增強(qiáng)塑料線內(nèi)，安裝于地下，用于監(jiān)測(cè)管道下方土壤中的應(yīng)變變化。傳感器通過電纜和連接盒與光纖傳感器一起連接到中央控制單元，進(jìn)行讀數(shù)單元。由于滑坡變化相對(duì)緩慢，通常每月進(jìn)行一次讀數(shù)，如遇地震等突發(fā)情況需及時(shí)讀取最新的測(cè)量數(shù)據(jù)。

管道監(jiān)測(cè)部位應(yīng)變分布

橫斷面應(yīng)變和彎曲度分布

泄露實(shí)驗(yàn)：溫度變化判定泄露發(fā)生