智諾方案石化行業(yè)智能化解決方案20111123

1、石化行業(yè)智能化系統(tǒng)解決方案杭州智諾英特科技有限公司第1章前言3第2章需求分析42.1 閥控站以及儲油區(qū)42.2 輸油管道5第3章方案設(shè)計思想63.1 設(shè)計原則63.2 設(shè)計依據(jù)7第4章方案詳細(xì)設(shè)計94.1 閥控站以及油庫智能周界防范系統(tǒng)94.2 閥控站以及油庫智能煙火檢測系統(tǒng)144.3 輸油管道防泄露整體解決方案19第1章前言石油石化行業(yè)是國家安全防范的重點對象，同時也是擁有最高安全防護等級的單位，企業(yè)資產(chǎn)以及相應(yīng)機構(gòu)需要得到妥善的防護，一旦發(fā)生火災(zāi)或者爆炸等安全事故，將會造成重大的人員傷亡和國家財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。綜合以上所述，先進并且及時有效的安防系統(tǒng)在石油石化行業(yè)是必不可少的部分，隨著該行業(yè)

2、對安全防范等級的要求不斷提高，尤其是針對輸油管道、油庫、閥控站等重點區(qū)域的防范也提出了新的要求，顯然傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足用戶日益增長的需求，所以我公司結(jié)合多年來綜合安防系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗推出了結(jié)合先進智能視頻分析檢測以及分布式光纖傳感技術(shù)的新型智能化安全防范解決方案，該方案彌補了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，使被動變?yōu)橹鲃?，真正實現(xiàn)事先預(yù)警。第2章需求分析石油石化企業(yè)一般都是由不同業(yè)務(wù)類型的分支單位溝通，大致可分為上游、中游和下游三個層次，構(gòu)成石油化工產(chǎn)品開采儲運、生產(chǎn)加工、分發(fā)銷售的生產(chǎn)及商業(yè)鏈條。處于不同環(huán)節(jié)的單位對安防系統(tǒng)建設(shè)的需求各有不同，本方案主要針對以下幾處環(huán)節(jié)2.1 閥控站以及儲

3、油區(qū)閥控站以及油庫都屬于安全防范等級較高的區(qū)域，該區(qū)域的特點是平時一般不許有人進入，而且不能有明火，所有室外設(shè)備均為防爆設(shè)備，人員進入手機也不許開機。根據(jù)這些特有需求我們針對該區(qū)域推出了智能視頻周界防范檢測以及煙火檢測功能，一旦發(fā)現(xiàn)有人員進入或者有煙火出現(xiàn)立刻實現(xiàn)報警。2.2 輸油管道輸油管道作為石油石化行業(yè)的主要傳輸方式，但是輸油管道由于使用時間的長久同時受周圍環(huán)境的影響會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，外加人為的破壞行為，使輸油管道會面臨著泄露事故的發(fā)生，因此建立管道的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對管道泄漏的實時檢測，確定發(fā)生泄漏的位置，為泄漏事故的及時檢修提供方便，將可以最大限度地減少經(jīng)濟損失和資源浪費，盡可能地避免

4、環(huán)境污染和安全事故的發(fā)生，具有極為重要的現(xiàn)實意義。第3章方案設(shè)計思想3.1 設(shè)計原則任何一個設(shè)計方案的最根本前提是用戶的需求，而先進、成熟的技術(shù)，可靠、靈活的用,技術(shù)發(fā)展的趨勢和良好的性能/價格比是設(shè)計方案的最基本依據(jù)。該在不失先進性、成熟性、可靠性、可擴展性的基礎(chǔ)上，充分考慮用戶的需求，照顧長遠(yuǎn)利益，最大限度地保護用戶投資。先進性圖像監(jiān)視系統(tǒng)采用H.264/MPEG-4圖像壓縮處理技術(shù)，具有圖像質(zhì)量清晰，文件占用空間小，傳輸帶寬小，速度快等特點；各子系統(tǒng)（音視頻、報警、門禁、環(huán)境變量）緊密結(jié)合，提供強大的系統(tǒng)集成功能；靈活性系統(tǒng)支持基于WEBT式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能，可供用戶方便使用；靈活進行系統(tǒng)

5、軟件升級，避免對系統(tǒng)產(chǎn)生過大的影響；靈活的組網(wǎng)方式，有線或無線均可，方便監(jiān)控點數(shù)量的增加；實時性基于帶寬的優(yōu)勢，各類前端信號可做到實時的傳輸；同時可利用其他傳輸通道進行實時傳輸，如：GSIMCDMA1XGPRS3G網(wǎng)絡(luò)等；穩(wěn)定性具有獨特的圖像管理功能，嚴(yán)格控制丟幀現(xiàn)象；完善的視頻流控制功能，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捻槙?；管理、操作?quán)限的分級實現(xiàn)，保障管理的統(tǒng)一、規(guī)范；強大的自我診斷、恢復(fù)功能；完善性與數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)無縫地結(jié)合，實現(xiàn)報警信號的聯(lián)動，報警設(shè)備的自啟動；當(dāng)報警信號產(chǎn)生時，可實現(xiàn)多種可用通道的信息傳輸，如網(wǎng)絡(luò)、電話、短消息等;擴展性系統(tǒng)預(yù)留相的接口以便擴充之用；控制部件(軟、硬件)采用模塊式結(jié)

6、構(gòu)、內(nèi)部總線化等技術(shù)措施，可以方便靈活進行擴充，保證未來的適性；易用性基于優(yōu)良的操作平臺；采用模塊化設(shè)計，操作簡便;界面人性化；3.2 設(shè)計依據(jù)安全防范工程技術(shù)規(guī)范(GB50348-2004);安全防范工程程序與要求(GA/T75-94);安全防范系統(tǒng)驗收規(guī)則(GA308-2001);安全防范系統(tǒng)通用圖形符號(GA/T74-2000);安全防范系統(tǒng)(DB33/T334-2001);民用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范(GB50198-94);工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范(GBJ115-87);音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求(GB8898-2001);測量、控制和試驗室用電氣設(shè)備的安全要求(GB479

7、3-2001);信息技術(shù)設(shè)備的安全(GB4943-2001);郵電通信網(wǎng)光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工程施工及驗收技術(shù)規(guī)范。EIA/TIA568A,EIA/TIA569A國際電子工業(yè)協(xié)會通信線纜、通訊路徑和空間標(biāo)準(zhǔn)ISO/ICE/IS11801結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)ISOTCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC13818MPEG-2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)ISOIGMP/CGM的議標(biāo)準(zhǔn)10BASE-T,100BASE-TX標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3,IEEE802.3U中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YD/T926）防盜報警控制器通用技術(shù)條件GB50198-94電視系統(tǒng)視頻指標(biāo)CCTRRECOMMENDATION472-3電氣指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)ELA-

8、422ELA-485«電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則GB7450-87標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GBJ115-87工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范GB12663-90防盜報警控制器通用技術(shù)條件GB4798.4-90«電工電子產(chǎn)品用環(huán)境條件無氣候防護場所使用GB50217-94電力工程電纜設(shè)計規(guī)范GB/T17626.2靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.5浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T17626.8工頻磁場的抗擾度試驗GA308-2001安全防范系統(tǒng)驗收原則GA/T75-94安全防范工程程序與要求DL476-92電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信用層協(xié)議DL/T720-2

9、000電力系統(tǒng)繼電保護柜、屏通用技術(shù)條件DL/Z713-2000500kV變電所保護和控制設(shè)備抗擾度要求ITU-TH.323網(wǎng)絡(luò)電視電話系統(tǒng)和終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)CCITTG.703脈沖編碼調(diào)制通信系統(tǒng)網(wǎng)路數(shù)字接口參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC13818«MPEG視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14496-2H.264視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)-視聽對象的編碼（6部分）IEC364-4-41保護接地和防雷接地標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-101基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-103繼電保護設(shè)備信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱IEC60870-5-104遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約IEEE802.310BASE-T以太網(wǎng)

10、接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3U«100BASE-TX快速以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)DB33-2001安全防范系統(tǒng)第4章方案詳細(xì)設(shè)計4.1 閥控站以及油庫智能周界防范系統(tǒng)4.1.1 傳統(tǒng)周界防范不足傳統(tǒng)的周界安防解決方案為社會平安保障做出了應(yīng)有貢獻，但受一些客觀技術(shù)條件等因素所限，還存在著一些共性或個性不足，具體如下：1）紅外、微波對射等傳統(tǒng)方案，防護等級低，誤報多，老化快，對于蓄意侵入者而言，很容易跨越或規(guī)避；且易受地形條件環(huán)境限制和布線電源因素制約。2）光纖振動成本偏高且不易聯(lián)動后端視頻監(jiān)控系統(tǒng)需自行開發(fā)監(jiān)控平臺。3）電子圍欄和電網(wǎng)雖然電壓只有36V但實際應(yīng)用中可能存在安全隱患。4）監(jiān)控室電視墻

11、多，監(jiān)控人員往往無法一一細(xì)看，容易錯失提前預(yù)警的最佳時機。5）報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)為兩套不同的系統(tǒng)雖然可以聯(lián)動但是，報警流程機制不暢聯(lián)動不及時，不能準(zhǔn)確定位事發(fā)地點。本系統(tǒng)采用先進的智能視頻檢測技術(shù)，通過閥控站以及油庫周圍的攝像機對其防范區(qū)域設(shè)置虛擬警戒區(qū)域，一旦有人闖入，系統(tǒng)則立刻報警。4.1.2系統(tǒng)架構(gòu)全段監(jiān)拴琳健HL根粗嫄線開關(guān)量網(wǎng)”IMS智能監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控中心由上圖所示，所有前端攝像機均通過周解分析器來實現(xiàn)周界防范功能，所有檢測識別均是再前端按成，嵌入式架構(gòu)決定了真?zhèn)€系統(tǒng)的穩(wěn)定性。后端監(jiān)控中心部署IMS智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺，當(dāng)前端有報警出現(xiàn)時，后端平臺立刻以聲音、文字、視頻彈出以及抓圖

12、的方式進行報警，提醒管理人員。相應(yīng)管理人員還可以通過該軟件對前端所有智能分析器進行統(tǒng)一管理和設(shè)置，以及對所有報警信息的查詢和處理。4.1.3系統(tǒng)功能穿越虛擬警戒墻檢測支持目標(biāo)過濾規(guī)則描述：自動檢測運動目標(biāo)穿越警戒面的行為，可用于越界檢測、逆向行駛等場合。功能特點：警戒面由用戶自由設(shè)定支持單向或雙向跨越警戒面檢測支持多個警戒面組合以滿足復(fù)雜場景的需求區(qū)域入侵檢測規(guī)則描述：檢測在指定的區(qū)域內(nèi)是否有目標(biāo)入侵功能特點：警戒區(qū)域由用戶自由設(shè)定支持設(shè)置允許入侵的時間支持多個警戒區(qū)域組合以滿足復(fù)雜場景的需求支持目標(biāo)過濾徘徊檢測支持目標(biāo)過濾規(guī)則描述：檢測是否有目標(biāo)在指定區(qū)域內(nèi)滯留超過設(shè)定時間功能特點：警戒區(qū)域

13、由用戶自由設(shè)定支持設(shè)置允許徘徊的時間支持多個警戒面組合以滿足復(fù)雜場景的需求本系統(tǒng)需要對閥控站以及油庫周邊進行周界防范,當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑人物或車輛進入防范區(qū)域時，要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動檢測入侵目標(biāo)，并標(biāo)識其入侵軌跡，同時發(fā)出報警通知管理人員前去處理。根據(jù)現(xiàn)場情況及相關(guān)要求，一架攝像機以保證無死角50米范圍內(nèi)的視頻分析。并調(diào)節(jié)攝像機鏡頭保證可達(dá)到以下效果：攝像機架設(shè)要求:整切io±|m攝像機高度：2米；監(jiān)控距離：50米；安裝方式：壁裝于圍墻上或是桿裝（立桿與圍墻小于1米）；鏡頭毫米數(shù)：可選25mn:fc右鏡頭；多攝像機架設(shè)方式：CamcraACameraB口標(biāo)入侵時,屯得的監(jiān)控區(qū)域能確保入侵目標(biāo)

14、至少在一個攝像機中能被監(jiān)控到全身*CameraA圖biE確的攝像機架設(shè)方法圖2右介攝像機架設(shè)方法分析如果監(jiān)控區(qū)域較大（如用于周界防范監(jiān)控），且需一臺以上數(shù)量的攝像機，攝像機視野確保能夠觀察到入侵者的全范圍能充分重疊，避免存在盲點區(qū)。攝像機監(jiān)控區(qū)域交叉互補,身。本系統(tǒng)可以將周界監(jiān)控范圍內(nèi)所有禁止入侵的區(qū)域設(shè)置為防區(qū)。這樣當(dāng)有入侵者侵入防范區(qū)域時就會被智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)自動鎖定并標(biāo)識出行動軌跡，同時會發(fā)出報警。這里的報警分前端和后端兩種，前端報警可通過聲光報警器來實現(xiàn)，入侵者觸發(fā)報警時，監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出警報聲警告入侵者，并可打開強光燈使入侵者無處藏身；后端報警可通過PCfC件來實現(xiàn)，通知管理人員馬上對

15、入侵行為進行處理。這樣就真正做到了"事前防范",避免了經(jīng)濟損失。智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)可檢測不同方向的入侵，可根據(jù)需要設(shè)置進入防區(qū)的方向為非法方向，而出防區(qū)的方向為合法方向。這樣就只對進入防區(qū)的人或車輛進行檢測并報警，而對走出防區(qū)的人和車輛視而不見。智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)支持日程設(shè)置，即可對監(jiān)控區(qū)域劃分時段進行不同的檢測方式。例如,上午9時至下午5時這段時間為工作時間，可能會有大量工人出入防區(qū)，則可將這段時間設(shè)置為不檢測時段，以避免不必要的報警；而從下午5時至次日上午5時這段時間為下班時間,不允許任何人員進入防區(qū)，則設(shè)置為入侵檢測時段，開始防范。智能視覺服務(wù)器提供了智能、靈活、有效的入

16、侵檢測功能。該智能視覺服務(wù)器能夠自動檢測侵入監(jiān)控防區(qū)的入侵者（人和交通工具），能夠自動區(qū)分入侵者的種類、大小、速度、移動方向等特征，并能有效地識別偽裝。智能處理模塊具有室外環(huán)境應(yīng)用能力，能夠?qū)Νh(huán)境背景進行自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)，當(dāng)天氣環(huán)境變化時不需要手工更改系統(tǒng)參數(shù)。前端設(shè)備在對輸入視頻流進行智能處理之后，同時支持模擬視頻和網(wǎng)絡(luò)流媒體視頻雙模輸出，所以便于與傳統(tǒng)監(jiān)控結(jié)合起來，達(dá)到綜合全面的監(jiān)控效果。此系統(tǒng)與以往油田的監(jiān)控防范系統(tǒng)有著很明顯的區(qū)別，就是采用了高端智能視頻服務(wù)器為主要設(shè)備，其不僅提高了周界防范系統(tǒng)的安全等級，還大大節(jié)省了安保的人力問題，可以滿足當(dāng)前社會形勢下對油田安保的高要求。4.

17、2 閥控站以及油庫智能煙火檢測系統(tǒng)4.2.1 系統(tǒng)描述智能圖像火災(zāi)自動報警系統(tǒng)采用智諾智能煙火檢測器做為前端探測設(shè)備進行火災(zāi)探測報警，屬于非接觸式探測方式，在顯著增大探測距離和探測靈敏度的同時，有效地消除環(huán)境干擾，并具有良好的密封性和防腐蝕特性。同時具有火災(zāi)探測和視頻監(jiān)控雙重功能，實現(xiàn)可視化報警，探測距離遠(yuǎn)（300米），響應(yīng)速度快（一般5秒），報警準(zhǔn)確率可達(dá)99.9%。整體結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定性高，施工布線少安裝方便。在火災(zāi)探測方面，由前端圖像型火災(zāi)探測器發(fā)出報警信號，同時聯(lián)動火災(zāi)報警控制器和視頻監(jiān)控顯示系統(tǒng)，由值班人員進行確認(rèn)然后啟動相關(guān)滅火系統(tǒng)進行滅火。所有前端圖像型火災(zāi)探測器可以統(tǒng)一連接到火災(zāi)報

18、警控制器組成區(qū)域/集中報警系統(tǒng)。智能圖像火災(zāi)探測自動報警系統(tǒng)由前端探測部分、控制中心部分和消防聯(lián)動部分三個部分組成。前端火災(zāi)探測設(shè)備采用智諾智能煙火檢測器，控制中心部分設(shè)備都是采用技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的設(shè)備（智諾智能煙火報警檢測管理平臺），消防聯(lián)動部分由火災(zāi)報警控制器和自動滅火系統(tǒng)等設(shè)備組成。電源智能圖像火災(zāi)探測器視頻矩陣視頻分配器"1大屏幕墻飛1密鷺9S硬盤錄像機UPS電源圖例:屏蔽同軸電纜視頻線220V電源線24V電源線前端探測消防監(jiān)控中心4.2.2 系統(tǒng)功能智能煙火檢測報警管理平臺通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)管理前端智能煙火檢測設(shè)備，最多可同時接入200路智能煙火檢測器。前端智能煙火器

19、發(fā)出告警信號，智能煙火檢測報警管理平臺（800毫秒內(nèi)）立即自動彈出現(xiàn)場實時視頻圖像，同時發(fā)出聲光報警和顯示火警位置以及相應(yīng)報警圖片和文字提示信息。報警視頻錄像查詢和圖片抓拍功能，供事后分析火災(zāi)原因提供參考依據(jù)。聲光，語音報警功能。電子地圖顯示功能，直觀顯示前端火災(zāi)探測器運行狀態(tài)、位置。探冽器水平覆蓋面探測器垂直覆蓋面4.2.3 系統(tǒng)特點本系統(tǒng)屬于前端非接觸式面型探測方式。視頻采集、識別、控制、處理一體化，實現(xiàn)了“眼睛與大腦的完美統(tǒng)一”，可獨立進行視頻圖像分析、報警，不會受到傳輸線纜故障的影響。屬于火災(zāi)早期探測報警。（室外最小檢測火焰15cmx15cm汽油盤火，響應(yīng)速度一般5秒）極大縮短發(fā)現(xiàn)火災(zāi)

20、的時間和發(fā)出報警的時間;煙、火檢測一體化；可視化報警，火災(zāi)探測與視頻監(jiān)控雙重功能。極大縮短確認(rèn)火源的時間和應(yīng)急反應(yīng)過程的時間，為及時控制火情，迅速啟動應(yīng)急預(yù)案贏得了時間；徹底解決燈光、太陽強光、耀斑輻射、黑體輻射、電弧焊、CO2氣體排放等干擾源引起的誤報；在各種環(huán)境惡劣、危險程度高的工業(yè)場所（具體表現(xiàn)為：高溫高濕熱、電磁輻射強度大、振動噪聲大、粉塵油污及腐蝕性氣體較嚴(yán)重）使用不會影響探測器靈敏度；保證設(shè)備在惡劣環(huán)境下長期安全運行；方便易用，無需配置，即裝即用。148標(biāo)準(zhǔn)型正面防爆型側(cè)面4.3 輸油管道防泄露整體解決方案4.3.1 輸油管道泄漏監(jiān)測概述隨著我國西部石油的開發(fā)，管道輸送在國民經(jīng)濟中

21、的位置更加重要，它具體成本低、節(jié)省能源、安全性高及供給穩(wěn)定等特點。然而，世界上總管網(wǎng)的50%已運行30年以上，即使管道在敷設(shè)時達(dá)到了設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但由于管道的老化、地理和氣候環(huán)境的變化以及人為損壞等原因，泄漏事故仍時有發(fā)生，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失和資源浪費，而且會帶來安全和污染問題。因此建立管道的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對管道泄漏的實時檢測，確定發(fā)生泄漏的位置，為泄漏事故的及時檢修提供方便，將可以最大限度地減少經(jīng)濟損失和資源浪費，盡可能地避免環(huán)境污染和安全事故的發(fā)生，具有極為重要的現(xiàn)實意義。由于管道泄漏檢測的多樣性和復(fù)雜性，目前國內(nèi)外還沒有一種簡單、快速、精確、可靠、通用的管道泄漏檢測方法。有關(guān)管道泄

22、漏檢測的方法大致分成四類，第一類是基于人工巡檢法，由有經(jīng)驗的技術(shù)人員攜帶檢測儀器設(shè)備經(jīng)過訓(xùn)練的動物分段對管道進行泄漏檢測和定位。這類方法具有定位精度高和較低的誤報率的特點，但不能及時發(fā)現(xiàn)泄漏，檢測只能間斷的進行；第二類是基于超聲、磁通、攝像等技術(shù)的管內(nèi)檢漏法（如管內(nèi)探測球PIG）,這類方法具有定位精度高和較低誤報率的特點，但無法實現(xiàn)在線監(jiān)測，由于探測球在管內(nèi)隨介質(zhì)漂流，容易發(fā)生堵塞、停運等事故，并且探測球比較昂貴，運行成本較高；第三類是基于電纜檢漏法，目前使用的電纜主要有油溶性電纜、滲透性電纜、分布式傳感器電纜三種，電纜與管道平行敷設(shè)，當(dāng)泄漏的物質(zhì)滲入電纜后，會引起電纜特征的變化，以此來實現(xiàn)對

23、泄漏的檢測和定位，這類方法非常靈敏，對于小漏和緩慢泄漏均有較好的效果，但電纜價格和施工費都較高，電纜一旦沾染上泄漏物后就要進行更換，它多用于液態(tài)燒類燃料的泄漏檢測；第四類是基于分布式溫度、振動、應(yīng)力等運行參數(shù)的外部檢漏法，它能實現(xiàn)在線監(jiān)測，是目前管道泄漏檢測和定位的研究主攻方向之一。4.3.2 管道防泄漏技術(shù)的主流趨勢本方案設(shè)計的管道防泄漏防破壞采用基于光纖傳感的溫度、振動以及應(yīng)力三種探測相結(jié)合的技術(shù)。系統(tǒng)誤報率低，能適應(yīng)各種工況使用。該系統(tǒng)主要包含由分布式光纖溫度和應(yīng)力應(yīng)變傳感子系統(tǒng)和全光纖振動探測子系統(tǒng)構(gòu)成。采用多種物理量綜合監(jiān)測，已經(jīng)成為輸管道防泄漏監(jiān)測的發(fā)展方向，是目前行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最可靠

24、的防護手段。4.3.3 分布式光纖溫度和應(yīng)力應(yīng)變傳感子系統(tǒng)（DTS繇統(tǒng)）光纖分布式傳感技術(shù)發(fā)展背景光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術(shù)。作為被測量信號載體的光波和作為光波傳播媒質(zhì)的光纖，具有一系列獨特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點。光波不怕電磁干擾，能夠在極其惡劣的地質(zhì)環(huán)境下，實現(xiàn)對溫度、振動等參數(shù)的精確測量，通過光電或電光轉(zhuǎn)換，易與高度發(fā)展的現(xiàn)代電子裝置和計算機相匹配。光纖工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，適合于遙測遙控，是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線；在一定條件下，光纖特別容易接受被測量場的加載，是一種優(yōu)良

25、的敏感元件；光纖本身具有不帶電、體積小、質(zhì)量輕、易彎曲、抗電磁干擾、抗輻射、無能量輻射、隱蔽性強等優(yōu)點，特別適合于易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制、強電磁干擾等惡劣環(huán)境和保密場合下使用。因此，光纖傳感技術(shù)一問世就受到極大重視，幾乎各個領(lǐng)域都在進行研究與應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)得到蓬勃發(fā)展。DTSS系統(tǒng)原理DTS繇統(tǒng)采用的是一種先進的布里淵光時域分析技術(shù)光纖傳感技術(shù)，其具有定位精確，測量精度高，能同時測量溫度和應(yīng)變等特點，最初是由Honguc等人提出，最近幾年受到各國政府以及研究機構(gòu)的廣泛重視，陸續(xù)開發(fā)出適合不同需要的BOTDFT品，并應(yīng)用于石油管道監(jiān)測等領(lǐng)域，取得了很好的效果。當(dāng)光在光纖中傳輸時，會發(fā)生布里淵散射

26、現(xiàn)象，反射回來的布里淵散射斯托克斯光頻率相對于入射光會發(fā)生頻率移動，且頻移與光纖所處的溫度和受到的應(yīng)變有關(guān)。通過測量背向布里淵散射光的頻移，即可得出傳感光纜監(jiān)測區(qū)域的溫度以及應(yīng)變信息。BOTD速本原理如下圖1所示，處于傳感光纜兩端的可調(diào)諧激光器分別將一脈沖光（泵浦光）與一連續(xù)光（探測光）注入傳感光纜，當(dāng)泵浦光與探測光的頻差與光纜中某區(qū)域的布里淵頻移相等時，在該區(qū)域就會產(chǎn)生布里淵放大（受激布里淵）效應(yīng)，兩光束之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。由于布里淵頻移與溫度、應(yīng)變存在線性關(guān)系，因此，對兩激光器的頻率進行連續(xù)調(diào)節(jié)的同時，通過檢測從光纖一端耦合出來的連續(xù)光的光功率，就可確定光纖各小段區(qū)域上能量轉(zhuǎn)移達(dá)到最大時所對

27、應(yīng)的頻率差，從而得到溫度、應(yīng)變信息，實現(xiàn)分布式測量。圖1:BOTDR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖DTSS系統(tǒng)特點1）可同時進行溫度和應(yīng)變測量：系統(tǒng)采用布里淵時域分析技術(shù)（BOTDR,可同時測量溫度和應(yīng)變。2）定位精度高：BOTD戲術(shù)具有定位精度高的特點，目前空間分辨率可達(dá)0.1m。3）測量距離長：系統(tǒng)可對幾十公里的范圍進行分布式測量。4）抗電磁干擾：系統(tǒng)采用無源的工作方式，本身無任何電磁干擾或電磁輻射，除位于室內(nèi)的監(jiān)測終端外，整套系統(tǒng)使用的全部為非金屬器件，由于光纖本身不導(dǎo)電，所以它不會受到雷電、靜電等的破壞。傳感光纖不發(fā)射，也不接收以下信號：電磁信號，雷達(dá)信號，無線電信號，高壓靜電信號。5）耐惡劣環(huán)境：可長期

28、應(yīng)用于潮濕、腐蝕、水下等多種惡劣環(huán)境中，系統(tǒng)使用壽命長。采用光學(xué)相干專利技術(shù)，可使系統(tǒng)探測不受季節(jié)、晝夜環(huán)境變化影響。雨雪風(fēng)霜也不會造成系統(tǒng)誤報；6）使用壽命長：光纖探測器的使用壽命為30年；7）免維護：如果無人為破壞，系統(tǒng)無需定期維護；系統(tǒng)運行環(huán)境系統(tǒng)在Windows操作系統(tǒng)下，采用SQL和Access2000后臺數(shù)據(jù)庫等開發(fā)軟件進行研究和開發(fā)。運行的軟件環(huán)境為WindowsXP/2000,對硬件環(huán)境無特別要求，采用通用的臺式機或筆記本電腦即可，在線的要求有服務(wù)器和大型監(jiān)測設(shè)備等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括光線分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)主機、傳感光纜、監(jiān)控軟件。具體如下所示：圖2:BOTD朦統(tǒng)在管道監(jiān)測中應(yīng)用

29、示意圖圖2為BOTDR（統(tǒng)在管道監(jiān)測應(yīng)用中示意圖。BOTD朦統(tǒng)主機放在機房中，與用戶直接連接，也可通過無線通信互聯(lián)。BOTD叱機引出傳感光纜，光纜與&輸油管道正上方約30cm處直線鋪設(shè)，測量管道的溫度和應(yīng)變；系統(tǒng)優(yōu)勢泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能降低操作成本泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能降低環(huán)境成本通過DTSS來優(yōu)化加熱過程改善基礎(chǔ)設(shè)施的安全減少機器故障時間和減少視察時間，增加系統(tǒng)的可靠性改善產(chǎn)量快速監(jiān)測出任何泄漏，最小化個人操作的風(fēng)險光信號是低功耗，阻隔可燃?xì)怏w，非常適用于危險區(qū)域探測光纜是無電磁干擾，設(shè)計生命達(dá)30年，維護費用也低能夠監(jiān)測千分之一公升的泄漏，防范于未然能監(jiān)測管道的結(jié)構(gòu)完整性，預(yù)警機械損傷全自動化系

30、統(tǒng)，降低由人員錯誤引發(fā)的風(fēng)險所產(chǎn)生的操作成本通過標(biāo)準(zhǔn)接口和現(xiàn)有的SCAD破工業(yè)控制系統(tǒng)連接（例如：OPC,Modbus,繼電器系統(tǒng)性能指標(biāo)型號DTSS光纖類型單模光纖光纜長度每通道最長可至85Km重復(fù)頻率<10Hz溫度分辨率±1C空間分辨率1米、5米、10米、20米、30米可調(diào)光纜通道數(shù)單通道，可擴展至多通道王機，作溫度要求0c40C王機，作濕度要求<95%RH光模塊工作溫度-40C70c主機電源電壓AC220V/50Hz主機通訊接口網(wǎng)口配套操作系統(tǒng)Windows2000及以上版本；AdobeReader6.0及以上配套工控機要求CPU雙核，3.0G以上；硬盤：20G空余

31、空間主機外型尺寸482（寬）134（高）424（深）mm;主機重量約20千克4.3.4 全光纖振動探測子系統(tǒng)（FPSS-P系統(tǒng)）技術(shù)原理FPSS-P系統(tǒng)是一種基于光時域反射技術(shù)（OTDR和光纖干涉技術(shù)發(fā)展而成的先進的光纖傳感技術(shù)，它同時具有光時域反射技術(shù)定位精度高和光纖干涉技術(shù)靈敏度高的特點。當(dāng)外界有振動作用于傳感光纜時，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，導(dǎo)致纖芯長度和折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致光纜中光的相位發(fā)生變化。當(dāng)光在光纜中傳輸時，由于光子與纖芯晶格間發(fā)生作用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當(dāng)外界有振動發(fā)生時，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動信息的信號光，反射回系統(tǒng)主機時，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)處理，將

32、微弱的相位變化轉(zhuǎn)換為光強變化，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和信號處理后，進入計算機進行數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)根據(jù)分析的結(jié)果，判斷入侵事件的發(fā)生，并確認(rèn)入侵地點。系統(tǒng)特點4.3.5 前端探測器全無源，無需考慮電源供應(yīng)系統(tǒng)采用普通通信光纜作為傳感器，除了機房主機外，現(xiàn)場設(shè)備均無需供電。作為傳感器的光纜由石英材料制成，具有天生的防雷、防爆、抗電磁干擾等本質(zhì)安全特性。4.3.6 能夠提供破壞行為預(yù)警，誤報率低系統(tǒng)能夠?qū)ν当I輸油管道的行為進行實時預(yù)警，并及時通知就近的警力處置，防患于未然。系統(tǒng)采用高端算法分析及模式識別分析設(shè)計，誤報率極低。3）分布式實時監(jiān)測功能，距離長，無盲區(qū)單套系統(tǒng)可滿足長距離線路探測需求。系統(tǒng)能夠?qū)λ鶞y電纜進行全線監(jiān)控。不同于傳統(tǒng)的點式電子探測器，F(xiàn)CS系統(tǒng)具有分布式線性監(jiān)測功能，無盲區(qū)。4）報警定位精確發(fā)生偷盜之前，系統(tǒng)預(yù)警定位精度為土25米，可及時出警或聯(lián)動；發(fā)生偷盜之后，系統(tǒng)破壞定位精