Como usar o monitoramento distribuído de fibra óptica para conduítes de cabos de longa distância, incluindo temperatura, segurança, vibração, alarme de vazamento, etc.

Princípio de monitoramento distribuído de fibra óptica para conduítes de cabos de longa distância

Detecção distribuída de fibra óptica (DFOS) tecnologia é um novo tipo de tecnologia de detecção que tem as vantagens de longa distância de detecção, passividade, forte capacidade anti-interferência, boa durabilidade e correspondência, e rede fácil. Tornou-se a tecnologia preferida para implementar monitoramento distribuído.
O princípio é usar simultaneamente fibras ópticas como elementos sensíveis e meios de transmissão de sinais., e adotar refletômetro óptico avançado no domínio do tempo (OTDR) tecnologia para detectar mudanças de deformação e temperatura em diferentes posições ao longo da fibra óptica, alcançando medição verdadeiramente distribuída. Em termos de tecnologia de detecção, existem principalmente três métodos de implementação: baseado na dispersão de Rayleigh, baseado na dispersão Raman, e baseado na dispersão de Brillouin. A tecnologia de detecção de fibra óptica distribuída baseada no espalhamento Brillouin alcançou maior precisão de medição, faixa de medição, e resolução espacial em temperatura e tensão do que outras tecnologias de detecção, e recebeu ampla atenção e pesquisa. O espalhamento de Brillouin é um processo de espalhamento de luz que ocorre quando ondas de luz e ondas sonoras se propagam em fibras ópticas., resultando em colisões inelásticas. A tecnologia de detecção de fibra óptica utiliza as características exclusivas das fibras ópticas para detectar temperatura, pressão, e vibração acústica (som) mudanças ao longo da linha de fibra óptica, transformando a fibra óptica em um sensor de fibra óptica distribuído de longa distância. Enterrando cabos de fibra óptica perto de tubulações ou conectando-os a tubulações, os operadores podem monitorar continuamente a saúde estrutural e o status operacional desses ativos críticos.

Método para monitoramento distribuído de temperatura por fibra óptica em tubulações de cabos de longa distância

O distribuído sistema de monitoramento de temperatura de fibra óptica é desenvolvido com base nos princípios de espalhamento Raman e reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR) posicionamento. Possui funções como geração de sinal óptico, conversão fotoelétrica, amplificação de sinal, e processamento, e possui bons indicadores de desempenho e estabilidade do sistema. O sistema adota um cabo óptico de detecção de temperatura dedicado como sensor de temperatura, integrando computador, comunicação de fibra óptica, detecção de fibra óptica, controle fotoelétrico e outras tecnologias. Tem as vantagens da segurança intrínseca, resistência à corrosão, e imunidade a interferência eletromagnética. Ele pode monitorar continuamente informações de temperatura ambiental de longa distância e em grande escala, fornecendo soluções de monitoramento de temperatura de alta qualidade para áreas como eletricidade, petróleo, mineração de carvão, aquecer, e transporte. O cabo de detecção usa fibras ópticas multimodo padrão comum para conectar DTS para medição de temperatura distribuída, que pode ser personalizado de acordo com as necessidades do usuário. Estruturas de cabos de detecção comuns incluem fibra óptica multimodo de 0,6 mm, mangueira metálica de aço inoxidável, Kevlar, camada trançada de aço inoxidável, e bainha de PVC. Sensor de temperatura distribuído (ETED) a tecnologia é alcançada combinando os princípios de retroespalhamento Raman a laser e reflexão óptica no domínio do tempo. Esta tecnologia pode atender às necessidades de longa distância, distribuído, e monitoramento em tempo real.

Tecnologia distribuída de monitoramento de segurança de fibra óptica para conduítes de cabos de longa distância

A tecnologia de detecção distribuída de fibra óptica tem aplicações importantes no monitoramento de segurança de tubulações de cabos de longa distância. Tomando como exemplo a solução de alerta de fibra óptica para dutos, baseia-se nas vantagens da segurança intrínseca da fibra óptica, implantação fácil, e cobertura para todos os climas. Ele pode coletar e monitorar vibrações dentro do departamento de monitoramento para análise e posicionamento, e é uma nova ferramenta para inspeção de dutos. Esta solução pode alcançar inspeção e aviso automáticos de alta precisão 24/7 através de dispositivos de detecção de luz e mecanismos de algoritmo de detecção. Quando a construção externa ocorre ao redor do gasoduto, a fibra óptica que acompanha implantada ao longo da tubulação coleta informações de vibração e as transmite para o equipamento de detecção óptica implantado na estação da planta ou na sala de válvulas. A precisão do reconhecimento de eventos pode atingir 97%. A solução de alerta de fibra óptica para dutos incorpora um módulo inovador e aprimorado com um algoritmo de correção de ponto cego super forte, que pode corrigir e moldar a fase dos sinais fracos coletados, melhorando significativamente a eficácia de sinais fracos. Comparado com a média do setor, pode aumentar a taxa efetiva de aquisição de sinal para 99.9%. O mecanismo de reconhecimento de ondulação de vibração pode analisar e restaurar eventos de construção de múltiplas dimensões. Para cada ponto de ocorrência de vibração na construção, informações de fase podem ser obtidas e recursos multidimensionais (como impressão de voz, freqüência, espaço, sequência temporal, duração, etc.) pode ser extraído. O reconhecimento multidimensional de convolução profunda compara amostras, melhorando a precisão do reconhecimento de eventos para 97%, excedendo o nível médio da indústria. E em cooperação com universidades relevantes de investigação geológica na China, importar uma grande quantidade de dados geológicos pode alcançar a iteração diária de novas amostras de eventos, evolução contínua, e melhorar continuamente a precisão da percepção e do aviso. Enquanto isso, equipamentos de detecção de fibra óptica podem iterar com base em novos dados de comportamento de construção e diferentes cenários de ambiente geológico no banco de dados.

Pontos-chave para monitoramento distribuído de vibração de fibra óptica em conduítes de cabos de longa distância

A tecnologia distribuída de monitoramento de vibração de fibra óptica é baseada no princípio básico do espalhamento Rayleigh, combinado com φ – OTDR (reflectometria de domínio de tempo sensível à fase) tecnologia e algoritmos de análise e processamento de sinais, para obter monitoramento de detecção de vibração de fibra óptica. Sensores de vibração de fibra óptica distribuída, como componentes importantes em tecnologias relacionadas a sensores de fibra óptica, têm as vantagens da interferência não radiativa, boa resistência à interferência eletromagnética, e boa estabilidade química que os sensores de fibra óptica comuns possuem. Eles também possuem a característica de distribuição espacial contínua unidimensional que os sensores de fibra óptica possuem.. Em aplicações práticas, como a pesquisa sobre sistemas inteligentes de alerta de fibra óptica para segurança de dutos de longa distância, sinais de intrusão ao redor do gasoduto são coletados a partir de um sistema de detecção de fibra óptica distribuído chamado OTDR (reflectometria óptica sensível à fase no domínio do tempo), Memória de longo prazo, redes neurais profundas totalmente conectadas são usadas para estabelecer um modelo de reconhecimento e alcançar o reconhecimento de sinais de passagem. Após treinamento e teste cego, o modelo de reconhecimento para eventos de passagem construído tem bons efeitos de reconhecimento e posicionamento em ambientes reais de monitoramento de fibra óptica de longa distância, reduzindo efetivamente a taxa de falsos alarmes do sistema de alerta.

Mecanismo distribuído de alarme de vazamento de fibra óptica para conduítes de cabos de longa distância

Existem vários métodos e mecanismos para monitoramento distribuído de fibra óptica no monitoramento de vazamentos de conduítes de cabos de longa distância. O sistema de monitoramento de vazamento de oleodutos DAS pode monitorar de forma síncrona a operação de centenas de quilômetros de oleodutos de longa distância com base em quatro indicadores em tempo real. Graças ao seu software avançado e algoritmo de reconhecimento de dados de eventos, pode garantir a precisão do monitoramento de eventos de vazamento, ao mesmo tempo que cobre a identificação de ameaças potenciais, como vibrações no solo e na construção. Adota detecção acústica de fibra óptica distribuída (O) tecnologia e é baseado em um refletômetro óptico de domínio de tempo sensível à fase (F – OTDR) para detectar o sinal de espalhamento Rayleigh reverso gerado pela propagação de luz pulsada coerente na fibra, e com base nisso, detectar e reconstruir eventos de vazamento. Consiste principalmente em fibra óptica, amplificador/demodulador de sinal óptico, fonte de laser de pulso de alta coerência, e analisador de processamento de dados. Possui um modo exclusivo de monitoramento de eventos de vazamento de 4 modos:
Central nuclear (Pulso de pressão negativa): Esta característica é gerada imediatamente durante o evento principal de perturbação e se propaga rapidamente em ambas as direções dentro do objeto medido.; O sinal é acoplado ao objeto medido e recebido por uma fibra óptica externa contínua. Este é geralmente o modo de detecção mais sensível e um sinal bastante único.
TEMER (Ruído de Evento): Quando ocorre um evento de vazamento na tubulação, o fluxo do material vazado na porta de vazamento gerará sinais de ruído correspondentes e detectáveis. Os sinais de ruído são geralmente sinais sonoros de alta frequência e serão gerados no momento do vazamento da tubulação. Pequenos eventos de perturbação produzem apenas componentes acústicos muito pequenos, portanto, os cabos de fibra óptica precisam ser colocados o mais próximo possível da tubulação medida.
Tensão ambiental (deformação do objeto medido): Em eventos de vazamento de dutos subterrâneos, vazamento de gás ou líquido causará compressão, permeação, e preenchimento do meio circundante, o que levará à deformação do meio próximo à porta de vazamento da tubulação. O sistema DAS pode localizar com precisão o local do vazamento monitorando a tensão ambiental. Para grandes perturbações ou eventos de deformação, um alarme será acionado imediatamente. Para pequenas perturbações ou deformações, nenhum alarme será emitido antes que o efeito do evento alcance o cabo de fibra óptica. A duração deste período depende do deslocamento e da direção do cabo de fibra óptica.
DTG (Detecção de gradiente de temperatura distribuída): O conteúdo do gasoduto geralmente tem uma certa diferença de temperatura em relação ao ambiente externo. Quando materiais vazados (gases ou líquidos) escapar para o ambiente externo do gasoduto, devido à alta sensibilidade da luz espalhada para trás de Rayleigh na fibra óptica, mesmo pequenas mudanças de temperatura podem ter um efeito demodulado em sua fase. O alarme requer um evento de perturbação (ou efeito de temperatura) para alcançar o cabo de fibra óptica, e geralmente só aparece depois de algum tempo. Este período depende do deslocamento do cabo, a condição e direção do objeto medido. Além disso, existe um método para monitoramento de vazamento em tubulações usando um sensor de vibração de fibra óptica distribuída (ICE) sistema baseado em algoritmo de fusão de dados espaciais multidimensionais. O cabo óptico de detecção é fixado na lateral da tubulação, e o sinal de vazamento da tubulação é captado pelo sistema DVS. O sinal de vazamento do gasoduto é calculado no domínio espaço-temporal de acordo com a janela de tempo e a resolução espacial, e um limite apropriado é definido para completar o monitoramento e alarme de vazamento na tubulação. No experimento, vazamento de ponto único e vazamento multiponto foram testados, e a relação sinal-ruído do sinal de vazamento de tubulação de ponto único aumentou em 4.5 dB. A maior taxa de alarme de vazamento de tubulação de ponto único aumentou em 19.53%, e a maior taxa de alarme de vazamento de tubulação multiponto aumentada em 2.29%. Monitoramento e alarme em tempo real de 0.2 Vazamento de gasoduto MPa foi alcançado.

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