基于分布式光纤传感技术的管道完整性监测系统

1、管道腐蚀监测
目前常用的管道腐蚀检测技术主要包括漏磁法，超声波法，声发射法和热像显示法等，这类检测方法往往需要开挖管道，且检测周期较长，影响管道的正常运营。基于光纤感知的管道损伤监测技术，当管道出现损伤时，作用于管道的传输声波其特征将发生变化，因此通过听声的方式可获得管道损伤的指纹信息。

目前单台监测主机能够支持50 km的传感光纤（对应管道长度与光纤布设方式有关），管道腐蚀损伤总体识别准确率为96.92 %，可实现对管道最小损伤等级（0.48 %）的精准识别。

2、管道泄漏监测
由于管道的老化腐蚀，地质灾害、管压波动及第三方破坏等影响，使得管道泄漏时有发生。当泄露事件发生时，管内外压差通过泄露口释放，向外辐射能量进而产生声发射现象。声发射形成的振动波将会沿着管壁向两侧传播，通过捕捉并分析泄露引起的声发射信号特征可获得泄露事件的具体信息及实现泄漏点定位。将DAS系统应用在管道泄漏事件的监测中，则可以实现分布式、全天候的管道泄漏事件监测预警，降低管道泄漏事故带来的损失。此外，本系统结合泄漏信号能量特征及数据处理算法，可实现泄漏口径的精准预测。

3、管道流量监测
流量是反映管道状况的一个重要指标，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监测和经济核算的必备工具。非侵入式、无创伤管道流速监测是实现输油管线可持续发展的关键因素。本系统通过监测流体经过管道时引起的管道振动，可实现对管道内流量信息的精确感知。与商用加速器测量结果相比，本系统具有更好、更稳定的流量测量结果。此外，将所提出的非侵入式、无创伤管道流速监测技术已成功应用于现场测试，显示出巨大的工程应用潜力，特别是在长距离管网中。

4、管道外破事件监测
此外，随着城镇燃气管网建设进入大发展时期，纵横交错的燃气管道运行正承受着越来越多第三方施工所带来的风险。第三方施工破坏燃气管道事件时有发生，轻则影响管道正常供气，重则危害人民群众的生命财产安全。基于DAS的管道外破预警系统，只需利用与管线同沟敷设通信光缆的其中一根纤芯作为传感器，通过监测传输信号变化即可监测光纤沿途的振动信号，由此可实现管道沿线破坏行为的7*24小时不间断实时监控。此外，在实现物理参量监测的同时不影响通讯信号传输。

2025年我国油气长输管道里程数将达到24万公里，保障油气管道安全运营对国民经济发展起着重要作用。目前，油气管道在运营期间面临各种威胁事件，而目前的监测手段往往低效且影响油气输送，且维护成本高。本系统所提出的基于分布式光纤传感的管道完整性监测系统，有望在未来大幅提升能源利用率。