中俄天然氣管線的光纖預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法

林曉暉， 李 剛， 曾科宏， 楊文明

(中國石油天然氣管道通信電力工程有限公司， 河北 廊坊 065000)

光纖管道安全光纖預(yù)警系統(tǒng)(光纖預(yù)警系統(tǒng))采用相干瑞利分布式振動(dòng)光纖傳感方案，綜合了超長距離光纖傳感技術(shù)、信號檢測、信號處理和識別等多個(gè)領(lǐng)域，利用光纖作為分布式傳感器拾取管道沿線的土壤振動(dòng)信號，通過對檢測信號的處理和分析，可以檢測管道沿線發(fā)生事件的情況，給出危害管道事件的時(shí)間、位置信息[1-3]。在管道保護(hù)設(shè)備中，管道安全光纖預(yù)警系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)了管道“順風(fēng)耳”的角色。到目前為止，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用在約5 000 km的石油、天然氣管道中，地質(zhì)地貌包括了沙漠、戈壁、平原、林地等，為設(shè)備使用方提供了大量的事件信息，阻止了多起潛在的管道危害事件，有效提升了管道的安全系數(shù)。

目前系統(tǒng)普遍采用了脈沖干涉的方案[4-5]，該方案從技術(shù)上把光纜分割為上千個(gè)等效獨(dú)立傳感器，具有定位準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。由于等效傳感器數(shù)目太多，對每個(gè)傳感器需要獨(dú)立處理，所以對系統(tǒng)計(jì)算量要求較大。對光纖管道安全光纖預(yù)警系統(tǒng)信號處理，目前普遍采用了差分處理的方式[6-8]，即后一幀信號減前一幀信號，在有土壤振動(dòng)的位置由于變化劇烈會形成一個(gè)尖峰，如圖1所示。天津大學(xué)在平均算法的基礎(chǔ)上提出了一種新的移動(dòng)平均算法，該算法計(jì)算量少，差值信號探測使得靈敏度有所提高[6]。電子科技大學(xué)提出基于時(shí)間序列奇異譜特征振動(dòng)檢測方法，能有效匹配出聲波和瞬時(shí)噪聲的干擾，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于運(yùn)算量較大，難以保證高定位準(zhǔn)確度時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，甚至有漏檢的可能性。……