光纤传感技术在油气管道上的应用(ppt 47)

第三方干扰（TPI）检测类型
由各种因素引起的大地移动，其中包括： 洪水 滑坡 地震 泥石流 冰川运动
美国管线分布示意图
红色 ——天然气 绿色——成品油 黄色——原油l 蓝色——液化石油气、液化天然气 紫色——石化液体l
1984—2000年管道事故死伤人数统计
欧洲管道第三方干扰与破坏状况
欧洲管道第三方干扰与破坏状况
欧洲管道受第三方破坏的数据来自WS 健康 与安全咨询公司2001年资料。
从1980至2000年之间由第三方破坏引起的 管道事故共计564次。
由重型设备（挖掘机、电铲、挖沟机等）及 其他设备造成的事故在564次当中占340次。
第三方破坏造成的事故占事故总数的60.3%。
终端设备
FFT管道安全防御系统配置
长距离，可达上千公里
单模光纤, 需用三根
± 60 km
± 60 km
± 60 km
管道安全防御系统控制器 60 km的监控间距取决于光缆本身质量和熔接质量
放置在光缆端头的终端设备（无源）
FFT管道安全防御系统配置
地面管道
地面的管线
光缆须与管道捆绑为一体，间隔5米 其他要求与地下管道监控系统相同
控制器安装
FFT管道安全防御系统控制器为19”吋架装机 全部硬件必须安装在空调房间 工作温度为 +20º C ± 5ºC ，相对湿度65% ±
5%
单套控制器用电要求：120/240VAC，50/60Hz, 150 watts
建议使用封闭式机架 特别推荐使用UPS 和电路过滤器
FFT 中央监控系统
FFT 技术成果
安全围栏
应用于周界防护 最长可达60公里 定位精度±50 米
灵敏度高 具有极低的误报率
可靠性高
您的需要
光纤链路安全
保护信息传输 和通讯链路的安全
地下安全系统
设备隐蔽 灵敏度高 精确度高 适用于重地防范
管道安全防御系统
保护整条管线 监测第三方破坏 预警损坏发生，防患于未然 无源操作，安全系数高
典型的 CAMS 网络配置
可选的 第三方接口
可选的用于远程控制的 调制解调器
CAMS 单元
Ethernet
C 7 8 9101112
7x 8x 9x 10x 11x 12x
7x 8x 9x 10x 11x 12x
A 12 34 56
1x 2x 3x A 4x 5x 6x
1x 2x 3x B 4x 5x 6x
能 • 免维护，监控自身
Future Fibre Te安c全h——n油o气l产o业g的i最e大s效益
技术领先 世界唯一
由澳大利亚FFT公司授权：
天津管道人安全自动化系统有限公 司为FFT产品中国油气行业独家代
理
(CAMS, Central Area Monitoring System)
• CAMS 提供完整的系统集成 • 兼容了 FFT Secure Pipe TM, Secure Fence TM & Secure Link TM • CAMS 可支持多达50个安全控制器同时工作 • 为管线、周界和数字处理提供了集成安全包 • 使用简单 • 覆盖Maps and GPS • DCS 或 PLC接口 • 理想的、随时待命的解决方案 • 提供寻呼机、手机、SMS、文本信息等方式的移动数据解决方案
安全性 • 系统本身的安全性来源于激光的低功率输出
FFT管道安全防御系统配置
Inactive lead-in cable
Secure Pipe Sensing Controller
Fibre optic sensing cable buried alongside the existing pipeline
End Sensor
Start Sensor in pit
Existing pipeline
FFT管道安全防御系统配置
光缆敷设可选择 如图所示三种位置
光缆需靠近管道敷设
一般光缆 埋深30－100厘米
埋设的管道
FFT管道安全防御系统配置
监控长度 60 km
FFT Secure Pipe TM 控制器 单模多芯光缆, 只需要三根光纤即可满足要求。
光纤传感技术 在油气管道上的应用
FFT 公 司 简 介
位于澳大利亚墨尔本市，从1994年3月开始运 作
持有多项国际专利技术 在光纤传感技术应用于安全防范方面的设计和
研究中处于世界领先的地位 主要产品有
FFT Secure Pipe™ FFT Secure Fence™ FFT Secure Link ™ FFT CAMS ™
FFT管道安全防御系统
无 告 警 状 况 面 板 显
示
告
警
状
态
面
板
Note: Location of
显
event in meters
示
典型系统配置
典型第三方干扰（TPI）检测
第三方干扰（TPI）检测类型
手工工具的挖掘 重型机械作业 水平或垂直钻孔 农业活动（犁地等） 地面或地下爆炸 子弹射击 (地面管线) 地面管道被栓挂它物（锚绳等）
设计要求 泄漏检测 传感器隐蔽性 事件识别 室内操作 便捷安装 技术成熟度
可能 不能被检测到
光时域反射器
测震麦克风
可能 金属探测器可检测
到
可能
手工放置传感器， 垂直度须保持± 20º
FFT 管道安全防御系统 ——一套高效
的系统
• FFT Secure Pipe TM 应用了被证实的、可靠的技术 • FFT Secure Pipe TM 是仅有的、实时的、在管线全长上进行监控
的系统 • 本监控系统可在全天候的情况下连续工作15年以上 • 非常高的性价比，特别是可利用现有的同沟光缆 • 新的传感光缆可以直埋，无需套管 • 可在土、沙地、粘土、草地、砂砾环境中具有同样的工作效果 • 不受温度和天气改变的影响
系统
——一套高效的
• 完全安全，不受射频、电磁波的影响 • 无损监测工作原理 • 监测事故不需要破坏光缆 • 定位精度高，± 50 米误差 • 与标准的单模光缆兼容 • 在同一条光缆中，可以同时监测通信光缆的完整性和
FFT 管道安全防御系统与其它相关技术的 比较
设计要求 安全传感器 事先告警 事件识别 定位精度 冗余
光时域反射器
测震麦克风
? ?
FFT 管道安全防御系射器
测震麦克风
年度维护要求
不要
不要
需要，每12-16个月 需将传感器挖出维护
并更换电池
现场硬件要求
是,每60公里需安 是，每25公里需 是,每300米需安装一
FFT Secure Pipe 控制器
放置在光缆端头的终端设备（无源）
FFT 管道安全防御系统多芯光纤 的排列
六组24芯光缆的典型应用. 注意传感能力最佳的光纤组合！
传感光纤一
传感光纤二
定位光纤
FFT 管道安全防御系统 传感光纤的放置和感应范围
单根光缆的埋深为 900 mm
FFT 管道安全防御系统 传感光纤的放置和感应范围
以太网 Hub
操作员控制台
A
B
C
D
E
F
G
H
SELECTED
ON-LIN E
选择开关
管道安全防御系统一 管道安全防御系统二 管道安全防御系统三
FFT管道安全防御系统性能小结
• 监控器24小时连续、实时工作
• 告警和定位 误差在 ± 50 米
• 检测来自大地的任何信息 • 实际上没有监控长度的限制 • 各种信息呈现于可视化界面 • 使用标准的通信单模光缆 • 具有安全使用的特性 • 操作者只要求具备基本的计算机操作技
使用两根光缆的深埋管线配置示意
FFT 管道安全防御系统 传感光纤的放置和感应范围
两条管道与一根光缆的配置情况
FFT 管道安全防御系统 传感光纤的放置和感应范围
利用现有的通信光缆
FFT 管道安全防御系统 传感光纤的放置和感应范围
利用现有的通信光缆及专用的传感光缆
系统对光缆的要求
• 系统只能工作于单模光缆 • 需要定位的系统必须使用三根光纤 • 多股松套式结构 • 符合上述要求的已有通信光缆也可使用 • 光缆需与管道保持适合的间距 • 首选直埋光缆 • 双缆并埋可大大提高监测能力 • 在硅管中的光缆会大大降低监测能力
2022/3/23
3
FFT 技术及产品在不同领域的应 用
技术
位移与震动 监测技术
安全围栏
✓
每套监控器最大可 监控8个区域，周界 长度可达数十公里
光纤链路安全
✓
可用于局域网和广 域网，传输光纤可
以少于1公里
Secure Pipe
地下安全系统
✓
用于无人值守区域
微应变及其定位 技术
✓
最大周长60公里， 定位精度50米
FFT Secure Pipe TM 控制器
• 工控机平台，19“ 吋架装配置 • 双 PIII TM 1 GHz 处理器, 20G HD • 电源要求：100-240V,AC,50-60Hz, 300 watts • 处理数据的专有软件及硬件 • FFT 专利激光光学系统 • FOSS TM 软件 • Windows NT TM Version 4.0 WS • 对外输出: LAN, Ethernet, RS-232 or RS-485 (specify) • 监视器可选
✓
监测长度可达数十公 里，定位精度50米
✓
管线监测长度60公里 定位精度 50米
✓
周界定位精度50米
安全生产 轻松工作
管道安全防御系统简介
Introducing the FFT Secure Pipe™ System
一项全新的预警系统，可以监测和定位：
• 油、气、液体管线的第三方破坏 • 对管线的附属设施的第三方破坏 • 对同沟敷设的用于数据采集和通信系统光缆的第三方破坏 • 对管道的非法分流行为 • 非法和未经授权对管道的开挖 • 由地震、洪水、滑坡引起的大地移动和地貌变化 • 对管道完整性的监测 • 在管线全程范围内进行实时监视 • 对上述各种破坏行为进行预警，为相关部门提供足够时间采取防范措
施 • 整个系统经久耐用、安全可靠，免维护
管道安全系统适用范围
天然气输送管线及分输线路 燃料油/原油/化学液体/水的输送管线 上下水输送管线 二氧化碳管线 同沟通信光缆和数据采集光缆 空港通信光缆和内部管线 管道附属设施
管道安全防御系统的优势
对第三方破坏及时告警，准确定位 给安全维护人员到达现场提供足够的时间 由第三方破坏导致的管道损坏和防腐问题，可得
到及时修理 在接触到光缆和管道之前即可被监测 提供连续、实时监控 操作人员可以根据实时信息做出准确判断并采取
措施 对各种因素引起的损坏预先报警
管道安全防御系统传感示意图
首端传感器
传感光缆
终端传感器
控制器
接入光纤
传感光纤
定位光纤
• 光在光纤传输当中具有受外界干扰的影响发生变化的特性
• FFT 研究出一种可以监测各种外界干扰的精密系统
装一套控制器
要两套系统
套
射频传输要求
自身保护
可使用和保护现 有光缆
FFT 管道安全防御系统与其它相关技术的比较
设计要求 分布式传感
光时域反射器
是,光缆全长都是 是, 只有光缆被破
传感器
坏时才会被发现
测震麦克风 点传感器
检测到事故时传 感器被破坏
检测泥石流
误报率（FAR)
低
?
事件检测率
> 95%
?
FFT 管道安全防御系统与其它相关技术的比较
位移
震动
声音
安全系统 控制器
无 损监测!
终端传感器
没有FFT管道安全防御系统 连续地、实时地监测第三方干扰是不可能实 现， 意外事件随时可能发生！
管道破裂外溢 导致生命、财产的损失
安装FFT 管道安全防御系统后，操作人员及时得到通报，避免了 损失。
阻止了挖掘，避免了损失！
光缆不必紧紧地贴在管道上，可 利用现有通信光缆进行传感。