כיצד להשתמש בניטור סיבים אופטיים מבוזרים עבור תעלות כבלים למרחקים ארוכים, כולל טמפרטורה, בִּטָחוֹן, רטט, אזעקת דליפה, וכו

עקרון ניטור סיבים אופטיים מבוזרים עבור תעלות כבלים למרחקים ארוכים

חישת סיבים אופטיים מבוזרים (DFOS) טכנולוגיה היא סוג חדש של טכנולוגיית חישה שיש לה את היתרונות של מרחק חישה ארוך, פַּסִיבִיוּת, יכולת חזקה נגד הפרעות, עמידות טובה והתאמה, וחיבור קל לרשת. היא הפכה לטכנולוגיה המועדפת ליישום ניטור מבוזר.
העיקרון הוא להשתמש בו זמנית בסיבים אופטיים כרכיבי חישה רגישים ואמצעי אות שידור, ולאמץ רפלקטומטר תחום זמן אופטי מתקדם (OTDR) טכנולוגיה לזיהוי שינויים במתח ובטמפרטורה במיקומים שונים לאורך הסיב האופטי, השגת מדידה מבוזרת באמת. מבחינת טכנולוגיית החישה, יש בעיקר שלוש שיטות יישום: מבוסס על פיזור ריילי, מבוסס על פיזור רמאן, ומבוסס על פיזור ברילואין. טכנולוגיית החישה המבוזרת של סיבים אופטיים המבוססת על פיזור Brillouin השיגה דיוק מדידה גבוה יותר, טווח מדידה, ורזולוציה מרחבית בטמפרטורה ובמתח מאשר טכנולוגיות חישה אחרות, וזכה לתשומת לב ומחקר נרחבים. פיזור ברילואין הוא תהליך פיזור אור המתרחש כאשר גלי אור וגלי קול מתפשטים בסיבים אופטיים, וכתוצאה מכך התנגשויות לא אלסטיות. טכנולוגיית חישה סיבים אופטיים מנצלת את המאפיינים הייחודיים של סיבים אופטיים כדי לזהות טמפרטורה, לַחַץ, ורטט אקוסטי (קול) שינויים לאורך קו הסיבים האופטיים, הפיכת הסיבים האופטיים לחיישן סיבים אופטיים מבוזרים למרחקים ארוכים. באמצעות הטמנת כבלי סיבים אופטיים ליד צינורות או חיבורם לצנרת, מפעילים יכולים לפקח באופן רציף על הבריאות המבנית ועל המצב התפעולי של נכסים קריטיים אלה.

שיטה לניטור סיבים אופטיים מבוזרים של טמפרטורה בצינורות כבלים למרחקים ארוכים

המופץ מערכת ניטור טמפרטורה בסיבים אופטיים פותח בהתבסס על עקרונות פיזור ראמאן ורפלומטריית תחום זמן אופטי (OTDR) מיקום. יש לו פונקציות כמו יצירת אותות אופטי, המרה פוטו-אלקטרית, הגברת אות, ועיבוד, ובעל מדדי ביצועים טובים ויציבות מערכת. המערכת מאמצת כבל אופטי חיישן טמפרטורה ייעודי כחיישן הטמפרטורה, שילוב מחשב, תקשורת סיבים אופטיים, חישת סיבים אופטיים, בקרה פוטואלקטרית וטכנולוגיות אחרות. יש לו את היתרונות של בטיחות פנימית, עמידות בפני קורוזיה, וחסינות מפני הפרעות אלקטרומגנטיות. זה יכול לנטר ברציפות מידע על טמפרטורה סביבתית למרחקים ארוכים ובקנה מידה גדול, מתן פתרונות ניטור טמפרטורה באיכות גבוהה לתחומים כגון חשמל, נפט, כריית פחם, חוֹם, ותחבורה. The detection cable uses ordinary standard multimode optical fibers to connect DTS for distributed temperature measurement, which can be customized according to user needs. Common detection cable structures include 0.6mm multimode optical fiber, stainless steel metal hose, קוולר, stainless steel braided layer, and PVC sheath. Distributed Temperature Sensor (DTS) technology is achieved by combining the principles of laser Raman backscattering and optical time domain reflection. This technology can meet the needs of long-distance, מופץ, and real-time monitoring.

Distributed fiber optic security monitoring technology for long-distance cable conduits

Distributed fiber optic sensing technology has important applications in the security monitoring of long-distance cable pipelines. Taking the pipeline fiber optic warning solution as an example, הוא מבוסס על היתרונות של בטיחות פנימית של סיבים אופטיים, פריסה קלה, וכיסוי בכל מזג אוויר. זה יכול לאסוף ולנטר רעידות בתוך לשכת הניטור לצורך ניתוח ומיקום, והוא כלי חדש לבדיקת צנרת. פתרון זה יכול להשיג בדיקה ואזהרה אוטומטית ברמת דיוק גבוהה 24/7 באמצעות מכשירי חישת אור ומנועי אלגוריתמי חישה. כאשר מתרחשת בנייה חיצונית סביב הצינור, הסיב האופטי הנלווה לפרוס לאורך הצינור אוסף מידע רטט ומעביר אותו לציוד החישה האופטי הפרוס בתחנת המפעל או בחדר השסתומים. הדיוק של זיהוי אירועים יכול להגיע 97%. פתרון האזהרה בסיבים אופטיים בצינור משלב מודול חדשני משופר עם אלגוריתם תיקון נקודה עיוורת חזק במיוחד, שיכול לתקן ולעצב את השלב של האותות החלשים שנאספו, משפר מאוד את האפקטיביות של אותות חלשים. בהשוואה לממוצע בענף, זה יכול להגדיל את קצב רכישת האות האפקטיבי ל 99.9%. מנוע זיהוי אדוות הרטט יכול לנתח ולשחזר אירועי בנייה ממספר ממדים. עבור כל נקודת התרחשות רעידות בנייה, ניתן לקבל מידע פאזה ותכונות רב מימדיות (כגון טביעת קול, תֶדֶר, מֶרחָב, רצף זמן, מֶשֶׁך, וכו.) ניתן לחלץ. זיהוי קונבולוציה עמוק רב ממדי משווה דגימות, שיפור הדיוק של זיהוי אירועים ל 97%, מעבר לרמה הממוצעת בתעשייה. ובשיתוף עם אוניברסיטאות מחקר גיאולוגי רלוונטיות בסין, ייבוא ​​כמות גדולה של נתונים גיאולוגיים יכול להשיג איטרציה יומית של דגימות אירועים חדשים, אבולוציה מתמשכת, ולשפר ללא הרף את דיוק התפיסה והאזהרה. בינתיים, ציוד חישה של סיבים אופטיים יכול לחזור על סמך נתוני התנהגות בניה חדשים ותרחישי סביבה גיאולוגית שונים במסד הנתונים.

נקודות מפתח לניטור רטט מבוזר בסיבים אופטיים של תעלות כבלים למרחקים ארוכים

טכנולוגיית ניטור רטט בסיבים אופטיים מבוזרת מבוססת על העיקרון הבסיסי של פיזור ריילי, בשילוב עם φ – OTDR (רפלקמטריה של תחום זמן רגיש לשלב) טכנולוגיה וניתוח ועיבוד אותות אלגוריתמים, להשיג ניטור חישת רטט בסיבים אופטיים. חיישני רטט בסיבים אופטיים מבוזרים, כמרכיבים חשובים בטכנולוגיות הקשורות בחיישני סיבים אופטיים, יש את היתרונות של הפרעות לא קרינתיות, עמידות טובה בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, ויציבות כימית טובה שיש לחיישני סיבים אופטיים רגילים. יש להם גם את המאפיין של הפצה מרחבית רציפה חד-ממדית שיש בחיישני סיבים אופטיים. ביישומים מעשיים, כמו המחקר על מערכות התרעה חכמות בסיבים אופטיים לבטיחות בצנרת למרחקים ארוכים, אותות פריצה מסביב לצינור נאספים ממערכת חישה מבוזרת של סיבים אופטיים בשם OTDR (רפלקמטריה של תחום זמן אופטי רגיש לשלב), זיכרון ארוך טווח קצר, רשתות עצביות עמוקות מחוברות במלואן משמשות ליצירת מודל זיהוי ולהשגת זיהוי של אותות עוברים. לאחר אימון ובדיקות עיוורות, למודל הזיהוי לאירועים חולפים שנבנה יש השפעות זיהוי ומיקום טובות בסביבות ניטור סיבים אופטיים למרחקים ארוכים., הפחתת ביעילות את שיעור אזעקת השווא של מערכת האזהרה.

מנגנון אזעקת דליפת סיבים אופטיים מבוזרים עבור תעלות כבלים למרחקים ארוכים

קיימות שיטות ומנגנונים שונים לניטור סיבים אופטיים מבוזרים בניטור דליפות של תעלות כבלים למרחקים ארוכים. מערכת ניטור דליפות צנרת DAS יכולה לנטר באופן סינכרוני את פעולתם של מאות קילומטרים של צינורות למרחקים ארוכים בהתבסס על ארבעה אינדיקטורים בזמן אמת. הודות לתוכנה המתקדמת שלה ואלגוריתם זיהוי נתוני אירועים, זה יכול להבטיח את הדיוק של ניטור אירועי דליפה תוך כיסוי זיהוי של איומים פוטנציאליים כגון רעידות קרקע ובנייה. הוא מאמץ חישה אקוסטית מבוזרת של סיבים אופטיים (דאס) טכנולוגיה ומבוססת על רפלומטר תחום זמן אופטי רגיש לשלב (ו – OTDR) לזהות את אות פיזור ריילי לאחור שנוצר על ידי אור פועם קוהרנטי המתפשט בסיב, ועל סמך זה, לזהות ולשחזר אירועי דליפה. הוא מורכב בעיקר מסיב אופטי, מגבר/מפזול אות אופטי, מקור לייזר דופק קוהרנטי גבוה, ומנתח עיבוד נתונים. יש לו מצב ייחודי של 4 מצבי ניטור אירועי דליפה:
NPP (דופק לחץ שלילי): תכונה זו נוצרת מיד במהלך אירוע ההפרעה העיקרי ומתפשטת במהירות בשני הכיוונים בתוך האובייקט הנמדד; האות משולב עם האובייקט הנמדד ומתקבל על ידי סיב אופטי חיצוני רציף. זה בדרך כלל מצב הזיהוי הרגיש ביותר ואות ייחודי למדי.
פַּחַד (רעש אירועים): כאשר מתרחש אירוע דליפת צינור, זרימת החומר שדלף ביציאת הדליפה תיצור אותות רעש מתאימים וניתנים לזיהוי. אותות רעש הם בדרך כלל אותות קול בתדר גבוה וייווצרו ברגע של דליפת צינור. אירועי הפרעות קטנים מייצרים רק רכיבים אקוסטיים קטנים מאוד, כך שכבלי סיבים אופטיים צריכים להיות ממוקמים קרוב ככל האפשר לצינור הנמדד.
עומס סביבתי (דפורמציה של האובייקט הנמדד): באירועי דליפת צנרת תת קרקעית, דליפת גז או נוזל תגרום לדחיסה, חלחול, ומילוי המדיום שמסביב, מה שיוביל לעיוות של המדיום ליד יציאת דליפת הצינור. מערכת DAS יכולה לאתר במדויק את מיקום הדליפה על ידי ניטור המתח הסביבתי. עבור הפרעות גדולות או אירועי דפורמציה, אזעקה תופעל מיד. להפרעות קטנות או עיוותים, לא תינתן אזעקה לפני שאפקט האירוע יגיע לכבל הסיבים האופטיים. משך תקופה זו תלוי בהיסט ובכיוון של כבל הסיבים האופטיים.
DTGS (חישת שיפוע טמפרטורה מבוזרת): לתכולת הצנרת יש בדרך כלל הבדל טמפרטורה מסוים מהסביבה החיצונית. כאשר חומרים דלפו (גזים או נוזלים) לברוח אל הסביבה החיצונית של הצינור, בשל הרגישות הגבוהה של פיזור ריילי לאחור בסיב האופטי, אפילו שינויי טמפרטורה קטנים יכולים להשפיע על הפאזה שלו. האזעקה דורשת אירוע הפרעה (או אפקט טמפרטורה) להגיע לכבל הסיבים האופטיים, ובדרך כלל מופיע רק לאחר עיכוב של זמן מה. תקופה זו תלויה בקיזוז הכבל, המצב והכיוון של האובייקט הנמדד. בנוסף, קיימת שיטה לניטור דליפת צנרת באמצעות חישת רטט מבוזרת של סיבים אופטיים (DVS) מערכת המבוססת על אלגוריתם היתוך נתונים מרחבי רב מימדי. כבל החישה האופטי קבוע בצד הצינור, ואות דליפת הצינור נקלט על ידי מערכת DVS. אות דליפת הצינור מוערך בממוצע בתחום המרחב הטמפורלי בהתאם לחלון הזמן והרזולוציה המרחבית, ומוגדר סף מתאים להשלמת ניטור דליפת צנרת ואזעקה. בניסוי, נבדקו דליפה נקודתית ודליפה מרובת נקודות, ויחס האות לרעש של אות דליפה של צינור יחיד גדל ב- 4.5 dB. שיעור האזעקה הגבוה ביותר של דליפת צנרת נקודתית אחת עלה ב- 19.53%, ושיעור האזעקה הגבוה ביותר של דליפת צינור רב-נקודתי עלה ב- 2.29%. ניטור בזמן אמת ואזעקה של 0.2 הושגה דליפת צינור MPa.

חיישן טמפרטורה בסיב אופטי, מערכת ניטור חכמה, יצרנית סיבים אופטיים מבוזרת בסין