城市天然氣管道預警系統(tǒng)＆SCADA技術

摘要：隨著我國近年來管道的大力發(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，后果很嚴重。如何在管道遭受破壞之前發(fā)現(xiàn)并制止危害事件是管道業(yè)主最為關心的問題!因此管道光纖預警技術的出現(xiàn)對于管道安全具有不可估量的意義。該文重點闡述西寧環(huán)城高壓工程項目燃氣通信光纜安全預警系統(tǒng)解決方案。
關鍵詞：預警監(jiān)測；光纖傳感技術；定位；通信光纜

OFSEW管道光纖預警監(jiān)測系統(tǒng)基于光纖傳感技術的原理，是一種可定位型分布式光纖振動傳感系統(tǒng)。當傳感光纜周邊有人員活動、機械操作等事件時，事件產生的振動信號會引起光纜發(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(tǒng)根據(jù)變化報警和定位。系統(tǒng)綜合采用了光時域反射技術(OTDR)和光纖干涉技術，因此同時具有OTDR技術定位精度高和光干涉技術探測靈敏度好的優(yōu)點。系統(tǒng)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(jiān)控管道28．5 km。線路中段及末端設置調壓站兩處，線路始端城東門站為本管線項目的調控中心，調控中心與相關站場保持SCADA實時數(shù)據(jù)聯(lián)絡，實現(xiàn)對全線各站場的集中監(jiān)控，調控中心還通過調度電話系統(tǒng)隨時向各站發(fā)布調度指令。
本工程對整條管道沿線安裝光纖管道安全預警系統(tǒng)，以對管道線路沿線的第三方破壞事件進行有效防護，保證生產安全。根據(jù)管道沿線的實際情況，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，對管道進行安全預警監(jiān)控。

2 通信安全預警系統(tǒng)介紹
2．1 系統(tǒng)原理
光纖管道安全預警系統(tǒng)利用通信光纜作為分布式土壤振動檢測傳感器，長距離連續(xù)實時監(jiān)測光纜沿線的土壤振動情況，在以光纜為中心的4 m范圍內進行定位，定位精確度達200 m形成預警區(qū)域，對可能危害光纜安全的動土事件進行預警，并準確定位，其示意圖如圖1所示。

2．2 系統(tǒng)組成
通信安全預警系統(tǒng)由預警單元(FU)、預警管理終端(FST)光纖傳感系統(tǒng)組成，其管理關系如圖2所示。
預警單元FU(Forewarning Unit)：FU是預警系統(tǒng)的基本單元，安裝在沿中繼站，采集光纜沿線的土壤振動信號，并上傳到FST。
預警管理終端FST(Forewarning Supervision Terminal)：FST是預警系統(tǒng)的管理終端，接收FU的運行數(shù)據(jù)和預警信息，分析處理后顯示告警信息，并將數(shù)據(jù)上傳到DMC。
區(qū)域監(jiān)控中心DMC(District Monitor Centre)：DMC是預警系統(tǒng)的管理中心，監(jiān)控預警區(qū)域的安全情況。
光纖傳感系統(tǒng)就是分布式傳感器，實時感應土壤的振動信號并傳輸至FU。