储油罐温度监测技术方案

光纤传感生产安全实时监测系统
石化罐区应用技术方案
北京希卓信息技术有限公司
2015年04月29日
目录
一、公司简介 (3)
二、概述 (3)
三、光纤传感技术简介 (4)
四、油罐智能光纤传感生产安全实时监测系统方案依据 (6)
4.1 项目技术要求 (6)
4.2设备参数 (8)
五、储油罐温度监测方案说明和设计 (9)
5.1本系统组成介绍 (9)
5.2 产品介绍 (10)
5.3 B-S架构，多客户浏览 (15)
5.4登陆权限控制 (15)
5.5事件查询功能 (15)
六、安装与调试 (16)
6.1 安装准备 (16)
6.2安装细节说明 (16)
七、技术支持服务和培训计划 (17)
7.1技术培训 (17)
7.2技术支持 (18)
八、公司资质 (20)
九、应用业绩 (25)
9.1河北邯郸苯加氢消防监控项目 (26)
9.2吉林石化球罐温度及应变监测项目 (27)
9.3新疆乌拉尔油罐区温度监控项目 (28)
9.4中石油内蒙分公司八拜油库 (29)
9.5中石油长庆分公司 (30)
一、公司简介
北京希卓信息技术有限公司是业界领先的光纤传感监测系统解决方案提供商，公司以长春理工大学光纤传感重点实验室为依托，拥有光纤光栅传感和分布式光纤传感两大核心技术，致力于向客户提供满足其需求的产品、解决方案和服务，为客户创造稳定的增长和长期的价值。

希卓拥有专业的研发队伍和服务团队，以最好的技术、最快的速度和最优的服务回馈广大新老用户。

经过多年的努力，希卓信息提供涵盖光纤监测、视频安全监控、火灾预警、周界防卫等领域的产品和满足客户需求的整体解决方案，业务覆盖了电力、石油、铁路、桥梁、隧道、大坝、采矿、水利等广泛的行业领域。

希卓的全线产品已广泛应用于国内外桥梁、大坝、隧道、矿井、建筑、烟囱等结构的健康安全检测，电力开关柜、电缆、变压器等在线实时温度监测、隧道、油罐火灾自动报警，以及冶金、化工和发电设备的生产安全监测和故障状态在线诊断。

北京总部：
网站：/
地址：北京市海淀区昌平区回龙观西大街115号龙冠大厦314
邮编：102208
二、概述
随着我国石化工业的快速发展，国内大型储油(气)库、储油(气)罐越来越多，且往往大量集中布置，一旦发生事故将造成巨大的人员和财产损失。

油(气)罐温度和罐体形变应变数据作为反映储油(气)罐安全状态的重要参数，是保障库区安全运营的最重要数据之一。

由于储油(气)罐区数量较多、分布较广、运维环境复杂且具备一定的危险性。

现有的人工巡检测量方式效率低、周期较长、数据精度低且不能与自动化控制系统实时联动，库区的安全运营难以保证。

因此需要一种安全、智能、实时、自动化程度高且测量准确的生产安全监测系统管理平台。

北京希卓信息技术有限公司推出的智能光纤传感生产安全实时监测系统,被广泛应用于油(气) 库区、油(气)罐区及气输管道的智能实时监测管理平台中，
该系统的设计思想是：在储罐罐顶及外壁以一定的密集度（一般为 3米点距），分散式安装具有快速温度响应特性的光纤传感器，用防静电光纤尾纤将这些传感器串接成链，最后汇聚到一根多芯光缆远程连接到监控室。

在监控室内通过一台或多台智能光纤温度实时监测系统，可在1秒钟内实现所有测温点的温度采集及图形、数字显示、声光报警，也可与消防装置联动或与其他管理系统通信。

为其安全作业提供精准实时的数据，供生产作业部门参考，实时获取预警数据，做好纠正措施、排除事故隐患，保证安全生产。

三、光纤传感技术简介
光纤传感技术是 20 世纪 70 年代迅速发展起来的，以光波为载体、光纤为媒介的感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。

光纤传感技术有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点，如：抗电磁干扰强、尺寸小、重量轻、耐温性好（工作温度高达600℃）、复用能力强、传输距离远（0～50km）、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易形变及安装敷设灵活等，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制、强电磁干扰等恶劣环境和保密场合下使用。

储油(气)罐区数量较多、分布较广、运维环境复杂且具备一定的危险性，所以采用光纤传感技术采集油(气)罐的温度和应变形变的数据是最优的解决方案。

北京希卓信息技术有限公司所开发的光纤（Fiber Bragg Grating）传感技术是上世纪末期开始发展并得到国内外广泛应用的一种世界上最先进的光纤数码传感技术。

其实现原理是：直接在石英单模光纤上制作多个光栅，封装保护后形成光纤传感链，可高精度地同时测量成百上千点的温度。

由于光纤传感链中传感器和传输线是合一的，均为石英单模光纤，唯一的区别在于传感器是石英单模光纤中经过加工、处理、封装、保护的局部一段长度（一般为 10mm 左右）。

所以，光纤光栅传感技术最主要的优点就在于现场不供电，免受雷击损坏和电磁干扰.
1、光纤传感技术特点：
●技术先进：不是简单地使用光纤直接进行量测，而是采用世界上最先进的光
纤数码传感技术，在石英光纤上制作多个光栅，封装保护后形成光纤传感链，具有极高分辨率。

●产品可靠：在国内外各领域大量重大工程中成功应用，有众多用户使用报告。

●完善的产品检验认证：通过中国计量科学研究院、防爆检验研究所等国家权威机构检验认证。

●全光型：光纤探测并直接进行信号传输，现场不需供电，不受电磁干扰，不受雷击。

●高精度：在所有类型光纤传感器中具有最高的测量精度，指标优于传统的测温传感器事
●事前预警：可在1秒钟内完成上万个监测点的数据采集，可在火灾灾害发生前预警。

●无零漂：绝对量测量。

光源衰减和线路损耗不影响测量精度，无需现场率定。

●布线简洁：支持线形、多级星形及混合方式组网，施工快捷。

避免了光纤缠绕、迂回方式布线引入的污闪、爬电及高压侵入等隐患。

●维护成本低：系统正常工作寿命长达数十年，无需定期检定；
2、光纤传感之光栅的制作原理
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤（直径为0.125mm～0.25mm）的纤芯内形成的空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜。

其制作方法如下图所示：
制作完成后的光纤光栅相当于在普通光纤中形成了一段长度为 10mm 左右的敏感区，可以准确感测温度、应力的变化。

3、光纤光栅的监测原理
光纤光栅属于反射型工作器件，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，它与光场发生耦合作用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，
并沿原传输光纤返回；其余宽带光则直接透射过去。

反射回的窄带光的中心波长值随着作用于光纤光栅的温度而线性变化，从而使光纤光栅成为性能优异的温度测量敏感元件。

透射过去的剩余宽带光可以继续传输给其他具有不同中心波长的光纤光栅阵列，其中相应中心波长的窄带光系列将被逐一反射，全部沿原传输光纤返回。

由此可实现多个光纤光栅传感器的串接复用。

光纤光栅的上述特性使之成为电力设备温度在线监测及危险化工品存放
储罐区火灾探测的最佳选择。

四、油罐智能光纤传感生产安全实时监测系统方案依据
4.1 项目技术要求
本方案设计时，充分依照该项目文件要求，逐一满足并可能超过设计要求，进行方案设计和产品配置。

4.1.1依据标准
《线性光纤感温火灾探测器》GB/T21197-2007
《线性感温火灾探测器》 GB16280-2005
《石油库设计规范》 GB50074-2002
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-1992（99年版）
《国家原油储备库设计规定》
《中华人民共和国消防法》1998.9.1
《石油化工企业生产装置电信设计规范》SHJ28-90
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50100-92
4.1.2石化罐区、泵房监测系统基本要求
1）罐区储罐数量多，一般有立式储罐和球罐两大种类；
2）罐区传感器应确保能够防爆、不受电磁干扰、能够导引静电，传感器引缆外背须有接地线；
3）罐区传感器安装时候无需对罐区进行清理，可以直接安装，不对罐区安全造成影响；
4）金属球形罐体安装时，不能对罐壁进行物理破坏；
5）立式储罐安装不能破坏罐体和罐体附属部件；
6）监测系统能够实时采集罐区温度数据，及时对温度数据进行，一旦有温度异常，应够能够及时预警、报警；能够准确定位预报警准确
地理位置和温度异常状况；
7）监测系统软件应够能够直观展现现场环境和罐区实时直观效果；方便安全员及时准确处置异常情况；
8）监测系统能够独立实现预报警，亦能够和现有消防系统联动预报警；
9）热油机泵介质温度高、燃点，漏油易形成火灾；
10）电缆多，油品管线多；
11）能够监测高温油泵，能够联动电源、喷淋、阀门等。

依据石油石化罐区通常安全要求和施工安装要求，技术方案推荐北京希卓信息技术有限智能光纤传感生产安全实时监测系统，系统主要应用到的监测系统信号处理器主机为SuperHawk 8000 series 和终端采集传感单元SuperHawk 5000 series产品，系统用现场采集传感器已通过国家防爆认证检测。

4.2设备参数
4.2.1光纤感温探测器（SuperHawk 5000 series）
●可恢复式光纤感温探测器
●每个探头独立波长，监测灌顶温度
●探头憎油式密封，可防油气腐蚀
●测温范围：-50℃-200℃
●温度分辨率：±0.01℃
●可设置报警值，并可进行差温报警
●测温精度：±0.5℃
●光栅中心波长C波段
●单模光纤传输
4.2.2信号处理器（SuperHawk 8000 series）
●具有自检功能，实时监测运行状况，并对故障点进行报警
●定温温度报警，在测温范围内可以灵活设置
●报警级别设置，预警、报警、变化率报警等7种报警方式
●信号处理时间：＜0.2s
●外接信号通讯协议：RS232/RS85
●火灾报警信号输出端子，预报警、报警、故障、4-20mA等，端子数可根据需要安装
4.2.3系统软件及工具软件
主机配备通用的操作系统，数据管理系统、电子表格、网络管理等应用软件及工具软件。

系统功能要求如下：
●实时显示各储罐探测器温度值，并进行记录，可随时调档进行查阅打印
●可自设定预警和报警参数
●各点温度的变化，可通过显示颜色进行区分
●可查询多点温度历时记录，支持数据回放功能，可随时调用、分析历史数据，进行最大值筛选和疲劳分析，并同时显示图形曲线和实测数据
●预留容量20%，以以备以后扩充使用
●可根据温度升高的速率进行报警，并可设定速率报警值
●可根据检修需要，对油罐进行布防和撤防
●
●设置人工复位按钮，出现报警后必须确认复位后才能取消报警信号
五、储油罐温度监测方案说明和设计
5.1本系统组成介绍
1)本系统由线性光纤感温探测器、传输光缆、信号处理器、系统软件、报
警联动设备和辅助设备构成，监控管理软件系统构成。

2)线性光纤感温探测器安装在储罐顶部边缘采集现场温度，通过传输光缆
将采集到的温度传送到信号处理器，信号处理器进行实时温度显示和声
光报警，采集信号以标准信号方式通讯至火灾探测和控制系统，实现现
场的消防联动。

数据采集系统由光纤传感信号处理主机，ST机或路由器
及通讯终端、声光报警器等构成。

3)所有探测器可被分成任意区域报警，项目要求分成8个报警区，报警信
号报警至工控机声光报警器与工控机通过RS232口进行通讯。

4)线性光纤感温探测器数量：根据罐区油罐储量，按照每每罐布置N层，
每个传感器间隔为3米。

5)信号处理器采用一罐一表热备的设置原则，在同一罐组信号处理器及机
柜设置在储运设施现场机柜间内。

6)信号处理器均已经考虑扩容要求，预留量超过20%以上。

7)光缆采用热备，均预留50%以上。

8)线性光纤感温探测器安装采用双端出缆，信号处理器采用双向检测。

根据项目要求和设计，这里推荐北京希卓信息技术有限公司生产的光纤传感生产安全实时监测系统（信号处理器）SuperHawk 8000 series 、SuperHawk 5000 Series线性光纤感温探测器和SuperHawk 8000基础软件和客户端软件。

5.2 产品介绍
5.2.1 SuperHawk 8000 Series 光纤传感监测系统主机（信号处理器）
SuperHawk 8000 Series 智能光纤传感生产安全实时监测系统集成了光源、数据采集、分析系统和网络，通讯、灯光报警、短信报警、语音报警等几大模块，系统采用全光谱运算法，高速数字滤波技术，实时动态波长校准技术，具有动态范围大、稳定性好、精度高特点。

系统基于x86上，操作简单。

该系统能实现1HZ/5HZ/10HZ/25HZ/50HZ/100HZ/1KHZ频率下 1-128 通道动态测量，单主机最大支持 2816 监测点。

●具有自检功能，实时监测运行状况，并对故障点进行报警
●定温温度报警，在测温范围内可以灵活设置
●报警级别设置，预警、报警2级报警
●信号处理时间：＜0.2s
●外接信号通讯协议：RS232/RS485
●火灾报警信号/联动输出端子，预报警、报警、故障、4-20mA等，端子数
可根据需要安装
示意图
技术指标：
5.2.2 SuperHawk 5000 Series 线性光纤感温探测器
SuperHawk 5000 series单端本安型/双端本安型温度传感器采用全铜封装，表面镀镍处理，耐油气腐蚀，尾缆采用单芯单模镀镍铜披覆铠装防静电。

可根据环境对静电导流有要求时进行选择。

具有高精度、高可靠、全光测量、不受电磁干扰、本质安全、使用寿命长、组网灵活、可远距离信号传输等优点。

该系列产品已经通过国家权威机构防爆检测认证。

技术参数：
满足：
●可恢复式光纤感温探测器
●每个探头独立波长，监测灌顶温度
●探头憎油式密封，可防油气腐蚀
●测温范围：-50℃-200℃
●温度分辨率：±0.01℃
●可设置报警值，并可进行差温报警
●测温精度：±0.5℃
●光栅中心波长C波段
●单模光纤传输
●已经通过防爆认证
5.2.4监测数据管理软件
监测数据管理软件为用户提供一个简便，实用、高效的工程平台, 实现各种监测功能。

软件系统的三大基本功能：数据库组态、图形组态和报表组态。

软件界面
5.2.3实时监测数据管理软件系统
实时监测系统支持实时温度数字显示、实时温度曲线显示和历史温度曲线显示功能，并提供历史数据的查询功能。

【火灾自动报警】
智能光纤光栅实时监测管理平台自动对光纤光栅传感器所在区域进行实时温度巡检，检测油罐现场温度的异常波动，在火灾发生前及时报警。

【监测点定位】
智能光纤光栅实时监测系统的液晶显示屏以电子地图方式实时显示各油罐及相应温度监测点的编号和当前温度值以及实际地理位置。

方面管理人员操作和维护。

【状态查询】
各个监测点的温度和报警信息都保存到智能光纤光栅实时监测系统的大容量储存器，系统按照时间将数据分为历史信息、实时信息，并且管理操作人员可以根据不同的时期动态调整监测点的实时状态监测时间间隔，满足实际要求。

管理操作人员可查看各监测点的历史温度变化曲线，为决策和维护提供数据支持。

【报警设定】
管理操作人员可对智能光纤光栅实时监测系统的报警触发条件进行设定，以
适用不同季节气温条件下油罐实际运行温度的差异。

报警种类：预警、报警和故障，报警可设置定温和差温报警等模式。

【温度统计】
可实时给出各油罐最高温度值及对应监测点的位置编号和地理信息。

【系统联动】
可通过智能光纤光栅实时监测系统报警接口输出开关量直接接入仪表操作室现有的火灾控制器，实现火灾报警并在消防值班室显示；同时智能光纤光栅实时监测系统可直接外接两只声光报警器在仪表操作室给出火灾声光报警及智能光纤光栅实时监测系统故障报警。

其他子项功能：
·实时温度显示
·实时温度曲线显示
·历史温度曲线查看
·历史数据查询
·图文报警
·声光报警
·短信自动报警
软件特点：
智能光纤光栅实时监测管理平台拥有友好的操作界面、强大的数据库功能，特点如下：
◆实时数据采集：统一采集域逐点采集温度值；
◆实时数据显示：实时显示从当前区域采集所得到的温度值；
◆设定报警：用户根据实际环境要求设置报警和预警值，并对
被监控区域设置不同分区，对每个分区进行监控；
◆温升报警：被监控区域达到用户要求设置的温升阈值，可以
报警、指出报警分区。

报警信息形成实时数据库；
◆历史数据显示：用户可以通过历史数据查询得到历史报警信
息。

报警信息包括报警区域、报警时间、报警区域的温度；
◆特性曲线显示：显示沿光纤长度方向上的温度曲线；
◆远程监控：通过因特网，可实现对现场温度的远程监控。

5.3 B-S架构，多客户浏览
允许多用户远程监视该测温系统的运行、报警状态。

5.4登陆权限控制
对所有操作人员的登陆进行密码分配控制，对操作人员的操作范围进行权限设置。

5.5事件查询功能
对人员登陆事件、报警状态事件、设备故障事件统一写入数据库
河北邯郸磁县苯加氢罐群温度监测界面示意图
六、安装与调试
6.1 安装准备
我公司施工人员首先应认真熟悉现场，认真阅读客户提供的施工信息以及其他有关技术规定，根据现场的具体情况做组态软件，在工厂预先采用防爆接头将传感器按照要求连接成串准备到施工状态。

6.2安装细节说明
1、光纤光栅信号处理、服务器、报警主机安装在罐区监控室内；
2、监测用温度传感器出厂前按照需求连接成串，节点熔接后，采用铆压防爆方式保护连接，接头可承载300N拉力，传感器间距根据现场需求控制在3-4米一个，上罐体后，敷设后，采用无静电无损伤强磁吸附方式固定好传感器和光缆，不用对罐内货物进行清理，安装方便，安全。

3、光缆罐外敷设段在现有电缆沟和桥架敷设，弯头采用金属软管连接。

传感器尾光缆采用防静电光缆，与罐体做好接地。

4、光缆罐内敷设段从罐顶到罐内浮盘段穿口径为DN25的金属软管保护，金属软管上端固定在罐人孔法兰盘上，金属软管下端固定在罐内浮盘上，固定方式应采用不动火手段，金属软管长度不应小于罐外壁高度的2倍，金属软管与罐体等电位连接。

5、罐区每串传感器链接12至18个传感器（视现场情况而定）。

每两个相邻传感器之间的间隔为3-4米（包括两个传感链之间）。

6、考虑浮顶罐、球罐罐顶位移的变化，楼梯处光纤连接软管对光缆进行保护，并预留相应长度保障各个位移状况下的系统工作。

为防止光缆由于拖动导致故障，在楼梯处加设一盘纤装置，将光纤控制在一定的位置。

7、罐体上传感器和主传输光缆之间采用光纤熔接，保障罐区附近采用不动明火或者有危险方式安装，所有接头采用防爆接续盒保护。

8、罐区内光缆铺设在无缆沟状况下采用镀锌管进行保护，敷设至缆架或缆沟内。

七、技术支持服务和培训计划
7.1技术培训
施工完成后我公司有详细的技术培训，为了更好的开展我们的售后服务工作，使用户更全面、更熟练的掌握光纤传感测温系统，我方配合客户单位对客户方各负责运行操作人员进行技术培训，我方提供培训人员为工程师以上专业技术人员，客户方提供的运行、维修人员应当具有：
与所承担工作相适应业的技术水平；
了解国家有关法规、标准和技术条件；
能熟练使用常用工具、仪器；
能发现辩别缺陷，并能提出处理意见。

我方在培训工作中的职责：
配合客户考核运行维修人员的资格；
配合客户制订系统运行的各项规章制度；
组织对运行操作人员进行理论、操作方面的培训。

培训内容包括：理论和实际操作培训两部分。

【理论部分】：
各系统方面基础知识；
⏹系统主要设备的分类、结构及其简单工作原理；
⏹附属设备的名称作用，结构及简单工作原理；
⏹各种仪器、仪表、自控和连锁保护装置的用途和操作；
⏹软件的操作
⏹系统运行的操作要领；
⏹系统常见事故的类别、原因、预防及处理；
⏹系统维护保养方面的基本知识；
⏹系统运行中的安全问题。

【实际操作部分】：
⏹系统运行前的检查、准备；
⏹系统运行程序；
⏹安全附属仪表的检查及调整；
⏹各种附属设备的操作；
⏹事故的处理。

7.2技术支持
我公司通过多年不懈的努力，培养了一支具有良好服务意识和奉献精神的专业服务队伍，具备了专业化的工程、维护和培训能力，形成了实力雄厚的优质服务队伍。

目前我们的服务网络遍布全国各地，除在北京总部设有去全国技术服务中心外，还下设多个省级技术服务中心和备件中心，具有雄厚的工程维护服务实力。

售后服务保障
对用户提供7×24小时全天候的热线服务，有30多名技术支援专家随时响应用户的需求及投诉，第一时间远程处理用户的问题，并通过派单系统立即通知到用户附近的技术支援工程师，保证能对用户的投诉做出快速现场支持服务。

故障响应承诺：
故障等级响应时间恢复通信时间
一级故障立即响应6小时内恢复通信
二级故障立即响应10小时内恢复通信
三级故障立即响应24小时内恢复通信
四级故障立即响应24小时内恢复通信
服务宗旨
1、实现客户满意：
树立以客户为中心的工作作风，强化服务意识和服务技能，以优质服务切实保障网络运行质量，赢得客户满意。

2、追求服务领先：
不断完善服务内容，追求服务的专业化、标准化和多元化。

注重主动服务和个性化服务，塑造优质服务品牌，实现业界领先。

3、促进持久双赢：
关注客户网络的整体效能，抢先一步发现客户价值提升点，不断提升对网络的完整支撑和持久保障，借助多方位的维护合作，促进与运营商的双赢发展。

八、公司资质
九、应用业绩
序号使用单位应用项目地点产品规格及数量
1 上海龙瑞化工有限公司吉林丙烯球罐应力、温度监测吉林石化2套SuperHawk8000
河北裕隆煤化股份有限公司
2 河北富得保消防工程公司
裕隆煤化磁县生产厂区10套SuperHawk8000
苯加氢罐区温度和地基沉降监测
3 包头华星电子技术有限公司内蒙古海拉尔油井压力温度监测海拉尔2套SuperHawk8000
5 浙江大学土木工程学院北川天然气输送管线应力和温度监测北川县1套SuperHawk8000
6 天津市地方铁路工程公司天津东站场站石油储油罐区温度监测天津火车站1套SuperHawk8000
7 天津科技大学石油球罐应变及测温项目天津科技大学1套SuperHawk8000
8 燕山石化第二储运厂成品油罐区光纤传感预警系统燕山石化第二储运厂2套SuperHawk8000
9 燕山石化第一储运厂成品油罐区光纤传感预警系统燕山石化第一储运厂3套SuperHawk8000
10 天津理工大学石油浮顶油罐火灾报警项目天津中石油港务区油库2套SuperHawk8000
11 大庆紫源石油科技有限公司石油罐区原油罐区温度、地基沉降监测大庆石油分公司第二炼化厂2套SuperHawk8000
12 中石油呼和浩特分公司成品油罐区光纤传感预警系统呼和浩特八拜油库2套SuperHawk8000
13 福州华安消防广州分公司油罐区光纤传感预警系统九江石化成品油库1套SuperHawk8000。