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1、地下综合管廊泄漏监测系统 北京中电北斗科技有限公司 目录1、方案设计准则31.1、设计目标31.2、项目范围31.3、设计原则31.4、设计规范和标准42、方案背景概述42.1、概述42.2、公司简介53、技术基础63.1、光纤传感技术基本原理63.2、光纤传感技术的优势63.3、光纤传感技术特点73.4、传感器介绍73.4.2、位移、沉降监测：73.5系统结构图103.5、系统优点134、管道振动、泄漏监测系统134.1、管道振动监测系统134.2、管道泄漏监测系统144.3、感测光缆154.4、应用层技术154.4.1 集中监测模块154.4.2实时监控模块164.4.3地理信息模块164
2、.5、管理层技术方案174.6、数据管理模块174.7、站点管理模块184.8、警示处理模块185、系统维护和升级管理191、 方案设计准则1.1、 设计目标1、实时监测管廊、管道的状态，对管道的外界振动预警、监测管廊、管道的位移沉降变化、在管道泄漏的初期预警、定位泄漏点、提供地理位置信息。2、将管廊管道的所有监测信息实时采集、上传至监测中心，并将历史数据进行存储、整理，供监测中心进行分析，提供决策依据。3、避免因大规模管道泄漏导致的资源损耗、污染及爆炸等重大事故的发生。4、结合平面图和视频监控系统，建立集成化的安全、环保监测信息平台，实现综合安全环保监控、重大危险源动态跟踪、应急指挥、事故预
3、警、重要信息短信发布等功能，提高应急预案、应急处理、突发事件处理以及生产系统恢复等动态过程的计划性、准确性和快速性。1.2、项目范围城市地下管廊、输油管道、燃气管道、给排水管道的外界振动、位移、沉降、泄漏等数据的预警、监测及数据分析。对重点监测区域进行视频监控联动。1.3、设计原则(1) 先进性与实用性应用先进的光纤传感技术，实现对管道的全线监测。系统操作灵活方便，易于掌握；针对实际应用的特点，具有多种设置和报警方式；便于提供决策支持；(2) 集成性与灵活性设备集成度高，便于通讯连接；具有多种功能接口，便于各类传感信号的接入和分析；提供符合国家标准的软硬件及系统方面的接口和工具；系统参数配置少
4、，调整少，自动化程度高，操作简单；(3) 安全性与可靠性传感系统本质安全，信息处理终端位于安全区域；系统各环节具备权限及访问控制机制；能够长期稳定的工作；设备结构紧凑简单，可靠性高；对工作条件和工作环境要求较低；使用普通通讯用单模光纤，便于维护和维修；1.4、设计规范和标准l 线型光纤感温火灾探测器 GB/T 21197-2007l 电磁辐射防护规定GB 8702-1988 l 工业过程测量和控制设备的电磁兼容性 IEC-801-2(第2部分：静电放电要求)l 工业过程测量和控制设备的电磁兼容性 IEC-801-3(第3部分：辐射电磁场要求)l 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 IEC-80
5、1-4(第4部分：电快速瞬变脉冲群要求)l 输油管道工程设计规范GB 50253-2003 2、 方案背景概述2.1、概述随着工业和城市建设的步伐，管道运输管理工作已经成为了我们国家工业和城市建设安全事业的重要组成方式。管道运输具有平稳连续、安全性好、运输量大、质量可控、运输损耗低、地面占用少及运费低廉等优点，已经成为石油、天然气等能源运输的首选方式；在城市建设中，天然气管网、给排水管网等也成为一个城市的动脉，管网运行安全性已受到广泛关注。在长期使用过程中，管道会随年限不断增长而发生老化，或受到各种介质的腐蚀以及人为破坏等因素，从而引起管道泄漏。管道的泄漏不仅影响正常生产，造成能源浪费和经济损
6、失，而且由于输送介质的危险性和污染性，一旦发生泄漏事故还会造成对环境的污染和巨大的财产损失。输油管道的空间跨度一般比较广大，沿途地形地貌、气候条件复杂多样，很多管线需要穿越溪渠、沟壑、农田等各类野外地质区域，大大增加了输油管线监控的难度，对于不法犯罪分子的盗采行为往往难于及时报警和制止；而城市燃气、水务管网一旦泄漏，轻则造成能源浪费和环境污染，重则将严重危害城市居民的生命财产安全。如何对输油管道的泄漏和盗采、城市管廊管道的破坏、位移沉降、泄漏进行实时监测和应急预警，已成为非常紧迫的安全课题。目前国内外主要的管道泄漏和盗采监测方法有：直接观察法、管内智能爬机监测、探测球法、流量平衡法、压力梯度法
7、、负压波方法、统计分析方法等。这些方法都或多或少地存在着弊端，例如人力物力占用较大，管道连接要求高，连续运行性和抗干扰性差，造价较高，灵敏度和定位精度较低等，在石油管道及城市管廊管道的安全监测行业应用中受到一定限制。近年来快速发展起来的光纤传感监测方法，是一种新型的快速、准确实现管道泄漏或破坏监测的方法，包括准分布式光纤检漏、塑料包覆石英光纤传感器检漏、光纤温度传感器检漏等，监测效果较为理想。2.2、公司简介北京中电北斗科技有限公司，是一家紧跟国家科技战略，以“互联网+”思路为手段，“智慧城市”建设为目标的具有现代化运营理念的IT服务与解决方案供应商。 中电北斗融合中国北斗导航应用、智慧管廊、
8、地理信息位置服务、智能设备监测系统、智能安防、计算机系统集成一体化及服务外包产业的发展趋势，主动顺应产业发展趋势，有效利用国家发展政策，依托园区内全球联动资源的优势，积极发挥自身的集聚效应和资源优势，凭借成熟、先进的软硬件研发技术，积极发挥平台作用，助力智慧城市智慧管网产业发展。 公司总部坐落于北京中关村融科资讯大厦，上海、深圳同步设立分支机构，战略性构建全国营销及服务网络。 软硬件研发基地位于哈尔滨、北京，哈尔滨和济南同步设立实验室。3、 技术基础3.1、光纤传感技术基本原理光纤传感技术是通过对光纤传感信号进行解调而获取准确的外界传感信息。当外界物质与光纤发生作用时，会引起该处光纤的物理特性
9、发生变化，光纤解调仪能够通过光路信号解调检测到该处的物理信息。光纤能够检测到的物理信息包括振动、温度、声波等信号，通过不同的解调方法和系统辨识方式即能被监测系统所感知。仅对温度敏感，用来实现温度的测试对温度和应变敏感，用来实现温度和应变的测试对折射率、相位变化敏感，用以实现振动及声波的测试3.2、光纤传感技术的优势u 定位准确 (1米，在各种测漏方法中定位精度最高；) u 灵敏度高 (系统响应时间在5s以内；) u 精度高 (温度分辨率0.1度，温度精度1度； ) u 施工简便 (无需在管道本体上焊接等操作。施工周期短，费用低，只用一芯或二芯光纤。) u 误报率低 (系统本身受干扰因素少，而且
10、可通过滤波算法将干扰因素消除，如降雨、降雪、混输温变等；) u 本质安全 (系统现场为无电检测，不会给泄漏带来打火、引雷隐患；) u 无盲区 (管道长度范围内连续性监测，不受如扫线、清管、内检测等作业的影响。)u 预警功能（在实现泄漏监测的同时能对盗采、挖掘破坏等进行预警） 3.3、光纤传感技术特点在各种光纤传感技术中，分布式光纤传感技术对于管道健康监测具有广阔的应用前景。分布式光纤传感器是将传感光纤沿场布放，并采用独特的监测技术，对沿管线传输路径的空间分布和随时间变化的信息进行测量或监控。这类传感器只需一个光源和一条探测线路，集传感和传输于一体，可对沿光纤传输路径上长达数千米甚至数十千米的信
11、息(如温度、扰动等)进行测量与监控，同时获得的信息量大，单位时间所需要的费用大大降低，从而可获得较优的性价比。3.4、传感器介绍3.4.1、振动、泄漏监测：本系统的振动和泄漏监测所使用的传感部件即为光纤本身，同时由于感测光纤可以与通讯光缆同体，因而只须按照正常通讯光缆的需要进行各种维护即可，解调设备置于各个首末站或中间站内，安装简单，配置方便，易于维护。3.4.2、位移、沉降监测：（一）阵列式位移传感器：是一种新型的监测仪器，内部由三轴微电子机械系统（MEMS）加速度计组成。它采用微机电感应方式和阵列式计算原理，实时的获取连续变形曲线。通过对数据的分析可以测得管道在重力方向的垂直变形。阵列式位
12、移传感器的优点（1） 高精度：一根24m的传感器测量精度优于1mm。（2） 高稳定性：长度32m的传感器，连续进行3年的稳定性试验，累积误差小于1.5mm。（3） 高重复性：对传感器合理的设计和特殊的埋设方式，使传感器在管道监控量测中可以重复利用。（4） 大量程：可保证20cm以上的变形量程，适用于大变形管道及重点地段（如断裂带等）收敛变形的实时监测。（5） 标准化程度高：传感器安装流程简单，数据采集、传输、转换、入库、上传及预警等操作均使用软件实现，可方便进行标准化管理。（6） 信息化程度高：传感器数据采集、传输、转换及上传等流程均无需人工参与，避免了人为误操作。（7） 自动化程度高：可全天
13、候对管道进行实时监测，最小采样间隔小于1秒，通过大样本量监测数据的拟合分析，对即将发生危险做到准备预判，及时报警。（8） 抗干扰能力强：不受洞内粉尘、振动及噪声影响；无需占用施工道路，只在安装时对施工略有影响。（9） 免维护：在量程范围内无外力破坏情况下，可长期免维护。（10） 使用性广：可水平、垂直或任意角度安装，并可量测振动（二）电子水平尺：用于测量管廊内相邻管道的管道的差异沉降。 电子水平尺参数 量程30 精度：0.03 分辨率：0.01 DC 728宽电压输入（推荐电压9V、12V、24V） 宽温工作-20+80 IP68防护等级 高抗振性能2000g 尺寸：904026mm（可定制） （三）静力水准仪：用于监测管廊内管片的沉降及建筑物倾斜、沉降静力水准仪参数 精度：0.1mm 分辨率：0.01mm 量程：100mm 工作温度：-20+80 高：330mm 直径：150mm （四）测量机器人：用于测量管片水平位移 （五）激光传感器：用于监测管片收敛 激光传感器参数 量程：0.2-30m 精度：1mm 分辨率：0.1mm 工作温度：-20+80 光源：红色激光（620-690nm） 激光等级：二级激光（0.95mW）3.5系统结构图1、管廊沉降变形监测2、管道振动监测光缆（分布式光纤传感器）管道管道附近施工适配器地表
