分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警技術研究

葛道明

摘 要 隨著我國社會經濟的不斷發展和進步，從而使得對于能源的需求也越來越大，特別是油氣資源。在運輸油氣資源的過程當中，因為管道具有自身的一些優勢，所以它成為了運輸油氣資源的一種非常重要的手段。但是在實際的運輸中，因為很多人為因素和自然因素，經常都會發生管道泄漏的事故，這樣對于環境的污染以及人們的生命財產都有非常嚴重的影響。文章主要針對分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警技術進行研究和分析。

關鍵詞 分布式光纖；油氣長輸管道；泄漏檢測及預警技術；研究

中圖分類號：TE973.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0041-01

管道運輸因為它的經濟性和安全性，現在被應用的越來越廣泛。為了能夠保證管道運輸的安全運行，各個國家的科技工作都非常重視管道的泄漏檢測技術。經過相關的數據統計發現，發生管道泄漏事故的主要原因就是因為外部的腐蝕和影響以及管道材料的缺陷等。現在經常用來判斷是否發生油氣泄漏的主要方法就是通過管道輸送的壓力、溫度以及流量等一些相關參數的變化來判斷，但是這種方法很容易受到輸送工藝和介質特征等方面的影響，而且經常都是在發生了泄漏之后才會報警。本文主要就是針對了現在泄漏檢測技術存在的一些問題，對分布式光纖油氣長輸管道的泄漏檢測及預警技術進行介紹。這種技術在進行泄漏檢測的時候主要就是用光纖來作為傳感器的振動信號對管道的沿途進行檢測。這種方法不僅可以很好的檢測出管道的泄漏情況，還可以對所檢測的沿途管道當中發生危害的管道事件進行預警。

1 對分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警技術機理的研究分析

從對光纖傳感器研究開始到現在，光纖傳感器的種類已經非常多了，而且還有很多的光纖傳感器正在研制當中。最近幾年，在很多的領域光纖傳感器作為一種比較新的技術得到了非常好的發展。光纖除了可以作為光波傳輸的媒介之外，同時光波在光纖當中傳輸的時候，表征光波的一些特征參量，比如相位、波長、振幅以及偏振態等都會因為一些外界因素的作用而間接或者直接的發生變。所以在對各種待測量進行探測的時候，就可以把光纖當作是傳感器的組件來使用。從定位的精度、發展的前景以及探測的靈敏度來看，用分布式光纖傳感器作為基本原理的預警技術是以后管道在實時檢測技術當中最有應用前景和發展前景的一個方向，同時它也是科研的一個熱點項目。

如果是從傳感機理上來分析光纖傳感器的話，就可以把它分成相位型和振幅型兩種。相位型的光纖傳感器工作的原理就是一段在單模光纖當中傳輸的相干光，在待測的物理場作用之下，就會產生相位的調制。如果是從理論上來講的話，相位型的光纖傳感器和現有的一些傳感器相比較，在靈敏度方面要高出很多，而且它還可以使得光纖上面的涂層改變，從而使得它傳感的物理量也有所改變。

2 對分布式光纖泄漏檢測及預警的信號特征提取分析

在對油氣進行管道運輸的時候，管道基本上都是埋在地下的，但是這些埋地的管道沿途需要穿越的環境卻是比較的復雜，它們需要穿越的環境都是不相同的，比如人口密度比較大的城市、鄉鎮、農田、鐵路、公路以及河流等。那么在對長輸管道進行監測的過程當中，怎么樣才能夠比較準確的識別出，在油氣傳輸的過程當中管道沿線發出的哪些動作是需要報警，哪些動作又不需要報警，就成為了分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警系統當中的一個主要任務。

在分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警系統中，核心的技術就是進行模式的識別。而在模式的識別模塊當中，對檢測信號特征向量的提取又是比較關鍵的一個環節。在對分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警系統的檢測信號進行特征向量提取的時候，主要采用的方法就是小波包分解、經驗模態的分解技術以及多尺度的混沌特性分析三種技術。雖然在具體的操作當中采用的方法不同，但是這些方法最終的目的都是在對檢測信號的特點進行描述的時候，都是采用的多個特征值組成的向量去進行描述，也就是說需要把檢測信號的一維數據轉換成為n維空間的向量，而這個向量也就是檢測信號的特征向量。特征向量主要就是用來識別檢測信號。選擇的特征向量的好壞，對于系統對檢測信號識別的質量有著比較直接的關系。

在對檢測信號特征提取技術進行研究的時候，最主要還是針對的多種檢測信號的特征提取技術。因為現在人們能夠想到的對管道的安全有威脅的動作數量還是比較的有限，在以后的發展過程當中，可以根據實際的情況來對這些動作的類型進行補充。所以就需要對多種有效的檢測信號的特征提取技術進行研究，這樣才能夠很好的去應對實際的生產對系統識別方法需求的不斷增加。

3 對分布式光纖泄漏檢測及預警檢測信號的模式進行識別的方法研究

在分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警系統當中，難度最大同時也是最關鍵的技術進行對信號進行模式識別，系統對于模式識別提出的要求就是應該要在周圍的環境比較復雜、距離比較長、破壞的因素比較多的條件之下，對于能夠威脅管道安全的動作進行快速和準確的捕捉，從而來引導系統對事發點進行比較及時的定位，最終來阻止那些即將破壞或者是已經破壞管道的事件發生。在對模式進行識別的時候，工程界和學術界采用的方法比較的多，但是如果把他們抽象出來的話基本上就是下面這樣幾個部分：信號的獲取、信號特征的提取、標準特征庫的建設以及分類和決策。建立標準特征庫主要就是指分類器通過信號的樣本進行一個學習的過程。分類決策主要就是指分類器在學習建立標準庫之后，然后對那些輸入的信號進行分類和判斷的過程。

在對信號模式進行識別的時候，主要的方法就是支持向量機和徑向基神經網絡這樣兩種，而且這兩種方法的有效性也已經是在實際的生產應用當中得到了認證的。

4 結束語

在對油氣運輸的過程當中進行泄漏檢測，采用分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警技術，能夠非常準確和及時的發現管道沿線的事故，從而能夠對將要發生的事故進行很好的預警。所以分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預警技術能夠很好的保證油氣管道運輸的安全。

參考文獻

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