分布式光纖地埋管道振動(dòng)安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地埋管道在城市環(huán)境中大量存在，如水利管道、油氣管道、熱力管道等，是整個(gè)城市得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分。特別是隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，在城市建設(shè)中，管道安全監(jiān)測(cè)越來越受到施工人員以及管道維護(hù)人員的重視。管道安全關(guān)乎到民生安全、社會(huì)公共資產(chǎn)安全，越來越多的管道使用單位意識(shí)到其重要性。管道一旦出現(xiàn)安全事故，會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)，甚至是人員生命損失。對(duì)于地埋管道安全防護(hù)需求，傳統(tǒng)檢測(cè)方式多為人員定期巡檢，難免出現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)不及時(shí)甚至忽視危險(xiǎn)振源。其次，多數(shù)場(chǎng)景都會(huì)出現(xiàn)多條管道交匯，多個(gè)管道延展方向需要同時(shí)檢測(cè)的場(chǎng)景。此外，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式通過人工智能方法識(shí)別處振動(dòng)源模式，而實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中振源模式會(huì)遠(yuǎn)多于預(yù)制項(xiàng)，且結(jié)合實(shí)際，最終用戶只需要監(jiān)測(cè)預(yù)知振源對(duì)管道的破壞程度來做相應(yīng)決策。針對(duì)以上問題，亟需一種多通道長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)管網(wǎng)振動(dòng)預(yù)警方法。

分布式光纖傳感器具有損耗低、體積小、重量輕、靈敏度高、耐腐蝕性強(qiáng)、抗電磁干擾、無(wú)需電源和成本低等多種優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電學(xué)傳感器在監(jiān)測(cè)范圍和系統(tǒng)可靠性等方面的不足，在短短幾十年時(shí)間內(nèi)得到飛速發(fā)展。人們利用各種光纖傳感器已經(jīng)順利實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濃度、壓力、振動(dòng)、位移和折射率等變化量的測(cè)量。迄今為止，各種類型的光纖傳感器已被廣泛應(yīng)用于周界安防、航空航天、管道監(jiān)測(cè)、電力工程和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中，實(shí)用價(jià)值最高的當(dāng)屬分布式光纖傳感系統(tǒng)。

分布式振動(dòng)傳感系統(tǒng)采用窄線寬激光器作為系統(tǒng)光源，利用背向瑞利散射信號(hào)(RBS)之間的相干衰落效應(yīng)實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)信號(hào)的分布式測(cè)量。當(dāng)外部擾動(dòng)事件作用在光纖上時(shí)，擾動(dòng)位置處的纖芯折射率和光纖長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化，從而引起該位置處RBS的幅度和相位變化。通過分析擾動(dòng)事件發(fā)生前后的瑞利散射曲線，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)擾動(dòng)事件的檢測(cè)。該技術(shù)靈敏度高、測(cè)量響應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離全分布式的無(wú)盲區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在隧道管廊安防定位、電力系統(tǒng)線纜監(jiān)測(cè)、信息管線在線監(jiān)控、高速鐵路安防系統(tǒng)、長(zhǎng)輸管道安全監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)設(shè)施周界安防等領(lǐng)域，分布式光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了廣泛的運(yùn)用。

油氣管道綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在油氣管道內(nèi)部設(shè)置有光纜，光纜連接光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)，光纜實(shí)時(shí)感應(yīng)油氣管道的振動(dòng)信號(hào)，并傳輸給光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)以探測(cè)油氣管道在不同位置的泄漏狀態(tài)。其中，振動(dòng)信號(hào)主要可反應(yīng)外界的外界振動(dòng)甚至偷盜破壞的情況。

光纜還實(shí)時(shí)感應(yīng)油氣管道的聲波信號(hào)，并傳輸給光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)以探測(cè)油氣管道在不同位置的泄漏狀態(tài)。其中，聲波信號(hào)主要可以反應(yīng)內(nèi)部泄漏的情況。設(shè)置加壓裝置，將油氣管道兩側(cè)的輸入端和輸出端均關(guān)閉并主動(dòng)加壓，光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)通過光纜對(duì)加壓后的油氣管道進(jìn)行高精度聲波監(jiān)測(cè)分析，精細(xì)探測(cè)管道傷損狀態(tài)。通過封閉加壓，可以排除其他因素的干擾，更精準(zhǔn)地探測(cè)泄漏情況。