城市天然氣管道預警系統＆SCADA技術(shù)

摘要：隨著(zhù)我國近年來(lái)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(lái)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致的管道泄漏，后果很?chē)乐?。如何在管道遭受破壞之前發(fā)現并制止危害事件是管道業(yè)主最為關(guān)心的問(wèn)題!因此管道光纖預警技術(shù)的出現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)城高壓工程項目燃氣通信光纜安全預警系統解決方案。
關(guān)鍵詞：預警監測；光纖傳感技術(shù)；定位；通信光纜

OFSEW管道光纖預警監測系統基于光纖傳感技術(shù)的原理，是一種可定位型分布式光纖振動(dòng)傳感系統。當傳感光纜周邊有人員活動(dòng)、機械操作等事件時(shí)，事件產(chǎn)生的振動(dòng)信號會(huì )引起光纜發(fā)生應變，導致光纜中光的相位以及偏振態(tài)發(fā)生變化，系統根據變化報警和定位。系統綜合采用了光時(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)。系統效用為機械設備在管道上方左右5 m的施工作業(yè)事件預警和定位；機械設備及重型車(chē)輛在管道上方的碾壓穿越事件預警和定位；人為在管道上方左右3m的挖掘、打樁等事件的預警和定位；非人為(地質(zhì)災害、洪水沖刷等)導致的光纜斷裂的報警和定位等。

1 工程總體概況
西寧環(huán)城高壓工程項目為高壓管道，監控管道28．5 km。線(xiàn)路中段及末端設置調壓站兩處，線(xiàn)路始端城東門(mén)站為本管線(xiàn)項目的調控中心，調控中心與相關(guān)站場(chǎng)保持SCADA實(shí)時(shí)數據聯(lián)絡(luò )，實(shí)現對全線(xiàn)各站場(chǎng)的集中監控，調控中心還通過(guò)調度電話(huà)系統隨時(shí)向各站發(fā)布調度指令。
本工程對整條管道沿線(xiàn)安裝光纖管道安全預警系統，以對管道線(xiàn)路沿線(xiàn)的第三方破壞事件進(jìn)行有效防護，保證生產(chǎn)安全。根據管道沿線(xiàn)的實(shí)際情況，本工程將使用與管道同溝敷設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，安裝預警單元(FU)1套，安裝預警管理終端(FST)1套，對管道進(jìn)行安全預警監控。

2 通信安全預警系統介紹
2．1 系統原理
光纖管道安全預警系統利用通信光纜作為分布式土壤振動(dòng)檢測傳感器，長(cháng)距離連續實(shí)時(shí)監測光纜沿線(xiàn)的土壤振動(dòng)情況，在以光纜為中心的4 m范圍內進(jìn)行定位，定位精確度達200 m形成預警區域，對可能危害光纜安全的動(dòng)土事件進(jìn)行預警，并準確定位，其示意圖如圖1所示。

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