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光纤智能监测预警

联恒星科技致力于“工业过程在线测控技术及装备”的自主研发,将领先的传感器测控、人工智能以及大数据分析等技术应用于能源物联网领域,为助力国家石油天然气管网集团有限公司(下称“国家管网”)成立后所运营得油气长输管道的安全平稳运行, 联恒星科技现已正式启动分布式光纤智能监测预警业务。

技术背景

截至2019年底,我国油气长输管道总里程累计达到13.9万公里,油气长输管道所经过的地形地貌多变,人文自然环境复杂。管道沿线多处农田、池塘、拆迁厂房,人为活动频繁,动土施工将不可避免,极易发生机械和人工挖掘、地质灾害等管道威胁事件,一旦发生安全事故,不仅严重影响生产和运营,造成环境污染和重大经济损失,还会引起恶劣的社会和国际影响。为保障管道运行安全,预防第三方破坏等安全威胁事件的发生,需改变现有的人工定期巡检的管道安全检测方式,采用更为有效的技防手段,其中通过基于管道伴行通信光缆所感知的管道威胁事件进行实时监测,可以对管道威胁事件迅速报警并准确定位,在发生管道威胁事件之前及时制止,做到防患于未然。

与其他管道安全预警技术相比,光纤安全预警技术具有本质安全、灵敏度和精度高、抗电磁干扰等诸多优点,并且目前油气长输管道沿线都具备同沟敷设伴行光缆,因此对于光纤安全预警技术的实施十分便利。

联恒星科技分布式光纤智能监测预警技术

联恒星科技分布式光纤智能监测预警技术,以光时域反射型光纤传感技术为基础,利用相干瑞利散射光测量方法,获取背向散射光中所携带的因光纤受周围环境振动所产生的调制特征信息,采用最先进的行为过程智能识别算法进行智能识别,反演振动信息源事件行为,构建实时长距离分布式安全监测预警系统。

该技术起源于公司核心研发人员张海峰博士在清华大学博士后工作期间,与中国石油管道公司(现已更名为“国家管网北方管道公司”)的深度合作中,所主持的“复杂环境光纤预警智能识别和数据采集”合作项目。该项目针对油气管道光纤预警技术的迫切需求,以中石油50km复杂环境下的长输管道历时半年所监测的数万条管道模拟第三方施工破坏的真实样本数据为基础,采用行为过程深度学习等人工智能技术,提取了复杂环境下的光纤预警振动信号特征,完成了光纤预警样本数据库的构建,以及基于深度学习的管道光纤预警振动识别等多项技术难题,取得了突破性的技术成果,形成多项核心技术。

联恒星科技同中石油管道公司及其科技研究中心进行合作与交流

油气管道的光纤智能预警技术

目前联恒星科技自主开发了应用于油气管道的光纤智能预警技术,利用与油气长输管道同沟敷设的通信光缆中的冗余光纤,构建油气管道长距离分布式光纤传感系统,系统融合了行为过程AI深度学习技术,智能识别管道沿线的威胁事件(挖掘、钻孔、破坏),快速准确定位事件发生地点,并通过云计算技术,实现模型的自动更新,持续提高模型的稳定性。该系统可与无人机实现智能联动,通过识别事件类型和地理坐标信息驱动最近距离无人机,自动起飞、定位、飞行等工作,在最短时间内实现对事发地点事件进行自动排查、取证、喊话,取代传统的人员定期管道线路巡检方式,实现管道全线24小时第三方作业智能监测预警,将管道第三方破坏风险降到最低。该技术后续将在国家重点工程中俄东线天然气管道上进行试用。

目前联恒星科技油气管道分布式光纤智能监测预警核心技术,单套设备可以监测油气管道长度>60km,空间定位精度≤±20m,报警准确率>90%, 通过长距离、分布式、高准确、全智能化的24小时油气管道安全监测与预警,预防管道打孔盗油、第三方破坏和地质灾害等事件的发生。

运用领域

联恒星科技分布式光纤智能监测预警技术可服务于以下多个领域:

01 油气长输管道的安全预警

改善现有主要采用事前人工巡检、群众举报,事后抢维修的管道安全人防模式,通过利用与管道同沟敷设的通信光缆中冗余光纤,构成分布式光纤传感器,来识别管道沿线的威胁(挖掘、钻孔、破坏、滑坡)事件,实现快速准确定位。

02 国防埋地光缆的安全预警

及时发现国防光缆外部破坏威胁,及时制止。保障国防光缆和通信的安全运行。降低因国防光缆遭受第三方施工破坏所引起的军区通讯受阻,以及重要指令不能及时传达所造成严重后果。

03 智能国防边境墙安全预警

改善现有国境边防巡逻模式,通过铺设在条件恶劣、重点监控位置的国防边境埋地光缆,实现对通过挖地道非法跨境走私、贩毒、越境等事件,进行监测和智能识别。同时根据光纤传感自有的高灵敏度特征,可对边境领国在边境线上的大规模军事活动进行监察,保卫国家边境安全。