油气管道安全预警技术现状

近年来由于第三方施工造成的管道破坏事件频频发生,管道安全防护问题受到广泛关注,急需长距离油气管道实时安全防护技术从而保障管道安全运行。管道安全预警技术可通过埋设在土壤中的传感器采集信号,实现对人为活动的识别和判断。目前,常用的管道安全预警技术主要包括光纤传感和地震波检测。根据采用的光学原理的不同,光纤传感类管道安全预警技术可分为MachZehnder型、Sagnac型、Bragg光纤光栅型及Φ-OTDR型4类。在此对光纤传感类管道安全预警技术和地震波检测类安全预警技术进行了综合分析,从技术原理、占用光纤数量、监测距离、灵敏度和识别效果等几个方面对各项技术进行了比较,给出了各项技术的优缺点,可为今后油气管道安全预警技术的选择和应用提供有益参考。     

新建油气管道安全监测预警技术及标准体系北大核心

油气管道实施监测预警有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免事故的发生。基于油气管道危害因素分析,提出对新建油气管道实施安全监测预警可以从源头做好风险防控和失效防护,并提高监测精度和预警效率。分析了光纤、声波、视频、音波等多种安全监测预警技术对新建油气管道风险防控的适用性、可行性、经济性,探讨了基于多元传感的新建油气管道全维度监测预警系统建设,提出有必要开展管道监测预警技术体系及规范建设,建立涵盖监测预警技术选择、监测预警系统设计、与管道工程建设配套施工、全维度监测运行、安全评价预警的综合标准体系和机制,并有效纳入完整性管理体系范畴。     

新建油气管道安全监测预警技术及标准体系

油气管道实施监测预警有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免事故的发生。基于油气管道危害因素分析,提出对新建油气管道实施安全监测预警可以从源头做好风险防控和失效防护,并提高监测精度和预警效率。分析了光纤、声波、视频、音波等多种安全监测预警技术对新建油气管道风险防控的适用性、可行性、经济性,探讨了基于多元传感的新建油气管道全维度监测预警系统建设,提出有必要开展管道监测预警技术体系及规范建设,建立涵盖监测预警技术选择、监测预警系统设计、与管道工程建设配套施工、全维度监测运行、安全评价预警的综合标准体系和机制,并有效纳入完整性管理体系范畴。     

基于光纤传感的管道泄漏检测技术对比

与传统管道泄漏检测技术相比,基于光纤传感的管道泄漏检测技术具有超强的抗电磁干扰能力、高绝缘性、安全可靠等优点。针对不同光纤传感技术,为比较其在泄漏检测领域的优劣,进而指导实际应用,将基于光纤传感的管道泄漏检测技术分为散射式、干涉式、其他类型,详细介绍了各类技术的基本原理、研究现状及存在的问题,从光纤的测量长度、分辨率及应用情况等方面对其进行了对比,并对各类技术智能化、微型化、多参数实时化、高精度、高灵敏度及网络化的发展趋势作了展望。随着光纤传感技术在管道泄漏检测中越来越广泛的应用,管道的安全运行将得到更加有效的保障。     

油气长输管道巡检中的智能视频监控技术

随着中国对油气长输管道安全运营监管力度不断加大,管道运输企业迫切需要引入新的技术来加强管道巡检。油气长输管道日常巡检管理中通过引进智能视频巡检监控技术,自主识别安全威胁并自动跟踪,实现巡检管理向移动化、智能化的转变。介绍了智能视频监控的原理和相关技术发展现状,针对油气长输管道建设智能视频巡检监控系统进行了应用研究和展望,为油气长输管道智能视频巡检监控系统的建设与实施提供参考。     

基于分布式光纤声波传感技术的管道侵入识别与定位

管道输送是石油工业中常见的运输方式,其安全监测受国内外研究者的广泛关注,人工侵入事件的识别与报警是其重要研究方向之一。基于光纤传感技术,可以采用同沟铺设的光缆对管道沿线进行监测,获得包括侵入事件在内的各种信号,然而传统分布式光纤震动传感器记录的信号缺少相位信息,无法定位事件。在此使用分布式光纤声波传感器,利用10 km埋地光缆记录了两个不同场地的人工侵入事件信号,采用长短窗比值法识别出这些信号。依据多道时差技术进行网格搜索定位侵入事件,根据定位结果对事件危险性进行评估。试验初步探索了利用分布式光纤声波传感技术开展侵入事件的识别与报警的可行性。     

基于分布式光纤传感技术的管道破坏联合检测方法

现有的油气管道第三方破坏检测方法的检测效率低、易受环境磁场等外界干扰,导致误报率较高。为了提高检测率,提出一种基于分布式光纤传感技术的油气管道破坏信号检测方法:先计算检测时段内每帧信号的短时能量与修正过零率,再计算所有帧信号的短时平均能量与修正过零率标准差,然后将两者联合起来,通过对破坏信号的有、无进行判定,可以实现有效检测管道破坏信号,大大降低了管道监测系统的误报率。分别模拟不同的人工、机械破坏信号,对新建的联合检测方法进行可行性、有效性验证,结果表明:将短时平均能量与修正过零率标准差联合检测管道破坏信号的方法能够剔除干扰,对人工、机械模拟入侵事件检测准确率超过90%,可为管道安全运行提供技术保障。(图8,表1,参36)     

基于光纤传感的管道线路复杂状态监测技术

利用通信光纤感知管道沿线的振动、应变、温度,实现管道沿线威胁事件的监测与定位是国内外研究的热点,但将3种感知数据融合应用仍然处于探索阶段。基于光纤传感原理,提出了管道伴行光缆振动、应变、温度联合监测的方法:利用振动数据进行长度对齐、第三方活动监测,应变数据进行侧向位移监测,温度数据进行泄漏监测等运行异常分析,多维监测数据经过空间长度对准、时间对齐后进行联合分析、交互验证,能够进一步降低误报率。3种感知数据的融合应用能够实现管道复杂环境的线路状态感知,可为管道安全运行提供决策支持。     

基于物联网的储粮粮情监测管理系统研究

针对目前我国仓储行业粮情监测管理系统存在的不足,提出一种基于物联网的储粮粮情监测管理系统,将电子标签附着于各级粮仓中的粮食样品中,通过射频识别（RFID）装置、阅读器、服务器之间的通信以及无线传感网（WSN）组网技术,实现粮仓环境自动感知、智能调节功能,粮仓信息智能储存功能,粮仓粮情的定位和跟踪功能,区域间的粮仓＂通信＂功能等,从而提高对储粮安全的监控能力、提高管理效率、节约管理成本。阐述基于物联网的储粮粮情监测管理的功能和原理,以及无线传感网络的组成。     

基于ARM的嵌入式视频监控系统客户端设计实现

视频监控系统是一种先进的、防范能力强的综合系统。结合基于WEB服务器的B／S（Browser／Server）服务机制、IPicture接口技术和ActiveX控件技术,详细介绍了由压缩编码芯片ZC0301、微处理器S3C2410A组成的嵌入式视频监控系统客户端部分的设计与实现。     

管道系统完整性评估技术进展及应用对策

全面探讨了管道系统完整性评估技术，线路完整性评估技术体系主要包括基线评估、试压评价、缺陷适用性评价、复杂地段管道评估、管道运行安全评估、外腐蚀直接评估（ECDA）、内腐蚀直接评估（ICDA）、应力腐蚀直接评估（SCCDA）等技术；场站完整性评估技术体系主要包括站场静设备泄漏及可靠性评估、动设备状态监测与故障诊断评估，具体包括场站风险评估技术、场站腐蚀检测与防护评估、场站运行状态安全评估等。针对管道系统完整性评估技术，提出了不同评价方法的适用范围，线路完整性评估技术重点阐述了复杂地区地段完整性评估技术的进展和应用，如并行管道完整性评估与应用、应力腐蚀评估、地区等级升级安全性评估、高钢级大口径全尺寸管道气体爆破试验完整性评估等技术的进展和成果；场站完整性评估技术重点阐述了场站工艺管路综合检测、阀门磨损与寿命分析、压缩机故障监测与诊断等技术的进展和成果。综合分析了目前管道完整性评估领域面临的问题，提出了进一步深化的发展方向和管理措施。（图5，参21）     

西气东输智慧管网建设实践

随着大数据、物联网、云计算、人工智能等智能技术的不断发展及应用,管道行业由传统管理模式逐步向数字化、智能化发展。国家管网集团西气东输公司坚持以"全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理"为目标,聚焦智慧管网,经过管理创新与技术革新,建立了人工智能与管道行业深度融合的新模式:在已有管道运营体系的基础上,引入工业互联网、机器学习、智能控制等技术,形成了站场智能巡检、分输智能控制、流量计智能检定等核心技术,推动了天然气管道站场智能运行技术的发展;大力发展天然气管道关键设备全面智能感知技术,开展了天然气泄漏检测、站场运维巡检智能化管控、压缩机组与流量计智能监测等核心技术创新;构建管道风险智能管控技术体系,推进了管道线路风险智能识别、光纤安全预警、管道智能防腐等核心技术的提档升级。在此基础上,国家管网集团西气东输公司高效推进智能管道运行效率再升级,构建了"全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化"的智能管网雏形,为中国油气管道的智慧化发展提供了重要借鉴。     

长输管道远程监测与维护系统的设计与应用

随着SCADA系统在油气长输管道的应用和发展,智能设备得到广泛使用,油气长输管道远程监测与维护系统（RemoteMonitor＆MaintenanceSystem,RMMS）应运而生。RMMS技术的应用可以缩短维修时间,降低维护成本,提高SCADA系统的利用率,同时解决管道运行单位维护人员匮乏的问题。介绍了油气长输管道RMMS全分布式系统的总体结构及主要设备的功能,分析了RMMS在结构、功能、安全等方面的设计原则与要点,并给出了油气长输管道RMMS典型配置的主要参数。忠武管道的实际应用结果表明：管道场站RMMS的“状态检测、远程维护、安全保障”三位一体的系统建设构想和解决方案,有效保证了油气管道的安全运营。（表1,图5,参6）     

基于物联网的农产品种植监控与质量安全溯源

在分析物联网应用于设施农业的关键作用的基础上,设计了一套基于物联网技术的智能温室大棚监控方案,简述了其系统架构以及功能.针对农产品质量安全追溯的需求,利用物联网技术（如RFID）、二维码等信息感应技术实现了对农产品质量的安全监督.     

管道泄漏分布式光纤监测时-空大数据分析方法

分布式光纤传感器能够灵敏地感知管道任意位置泄漏导致的局部温度变化,但是海量监测数据却具有显著的时-空非平稳性特征,难以直接根据监测数据进行泄漏诊断。在统计模式识别框架下,提出一种基于滑动窗口离群值分析的时-空大数据分析方法,仅利用分布式温度监测数据的内秉特征即可实现管道泄漏的智能化识别,确定了滑动窗口长度和异常状态诊断窗口长度的取值方法,并且进行了原型保温钢管泄漏监测的物理模拟。结果表明:在管道完好的状态下,该方法不会发生误报警的情况,而管道一旦发生泄漏,该方法能够快速识别管道泄漏事件,并对泄漏位置进行精准定位。该方法是一种无监督的人工智能大数据处理方法,在埋地管道泄漏监测中具有良好的应用前景。     

欧洲天然气管道发展特点及事故原因

根据对欧洲天然气管道事故数据组织EGIG的输气管道事故报告的分析和总结,在汲取国外天然气管道事故教训和学习国外天然气管道建设经验的基础上,对国内天然气管道的发展提出了建议。采用事故统计分析的方法,并结合图表,分析了天然气管道总体和局部范围内的事故变化特点和趋势,总结出5种基本原因导致天然气管道事故的失效频率。认为在通过优化管道建设提高本质安全的同时,还应通过管道泄漏监控技术及时发现管道泄漏情况,通过安全预警技术及时预判可能发生的泄漏事故。此外,针对国内天然气管道建设及安全运行管理等方面提出了5条建议,可为国内天然气管道的发展提供支持。（图4,表3,参8）     

合成孔径雷达水稻识别和监测研究进展

合成孔径雷达（SAR）具有全天时、全天候、高分辨率、大幅面监测地物的特征,利用SAR在阴雨天气多、云量大的水稻种植地区开展水稻识别、监测和估产具有光学遥感无可比拟的优势。目前基于雷达对水稻进行识别和监测的研究多用ERS/SAR、RADARSAT/SAR、ENVISATASAR等,其多是以民用或军民两用为主的星载合成孔径雷达。在用SAR数据监测水稻时,其后向散射系数来自4个方面：①入射波直接被水稻散射回去,即直接散射项（D-BS）;②入射波经水稻层的散射到达水面后,经水面反射到水稻层,经水稻层衰减回到雷达（SRE）;③入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射回到水稻层,经水稻层散射回去（ERS）;④入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射到水稻层,经水稻层的散射改变方向下行,再次经水面反射到水稻层,并经水稻层的衰减后回到雷达（W-R-W）。其中,后向散射系数的主要来源是SRE项和ERS项。SAR数据后向散射系数不仅要受到水稻物候期、植株高度、生物量、含水量等的影响,也受到自身入射角、波段、极化方式等的影响。一般地,水稻后向散射系数总体上是先随水稻生长增大,然后略有下降;水稻生长早期,后向散射系数随入射角波动的幅度较小,在水稻生长后期,后向散射系数随入射角波动的幅度变大,波动起伏次数增加;L波段和C波段的后向散射系数表现基本类同,但值要小很多,X波段则与L、C波段的表现相差较大。已有研究中大部分采用同极极化方式的后向散射系数作为研究对象。VV极化的后向散射系数变化比较平滑,HH极化的后向散射系数变化比较复杂。随着雷达卫星技术的发展,多极化、多模式、特殊波段将更能突出星载SAR的优势,拓宽SAR的应用范围,为进一步分析、识别和检测目标提供更有力的工具。     

中外智慧管网发展现状与对策方案

智慧管网具有全面感知、自动预判、自适应、自反馈、自学习等特征优势,近年来得到迅速发展,国内外智慧管网的侧重点有所不同,国外侧重于使用现代模型方法升级传统技术方法,而国内侧重于智慧系统的规划和整体设计。目前中国智慧管网建设仍处于起步阶段,在数字孪生体构建、传感技术、精准检测和评价、决策支持、模型构建、信息共享、大数据深度挖掘等方面缺乏系统性、规划性、科学性,基础模型和智能决策不足。阐述了智慧管网在国家管网多条管道上的开发与应用,逐步实现了设计、施工、运行等多环节覆盖。针对存在的问题,提出了解决方案:管网智能巡护,智慧管网的人工智能,视频实时监控智能识别,管道智能化应急防范,构建基于多源数据的智能化管理平台,灾害一体化智能监测与预警,管道完整性大数据融合、建模、决策支持等。建议进一步采用物联网、云平台、区块链等技术,研究建立管道全生命周期数据标准,构建管道全生命周期数据库,开展智能管网平台设计,包括管道全生命周期资产管控、运行控制、决策支持,最终形成基于多源数据融合的智能一体化管理平台。     

基于WSN的农产品仓储安全监控系统研究

采用基于无线传感器网络的仓储安全监控系统是农产品仓储安全监控系统未来的发展方向之一.其一方面能够进一步实现国家对农产品仓储业现代化、高效化、个性化、精细化的要求,另一方面还能够拓展无线传感器网络的市场应用需求,最终达到双赢的目的.首先总结了仓储安全监控系统的意义和业务,然后分析了Wi-Fi技术用于农产品仓储安全监控系统的3点优势,最后给出了农产品仓储安全监控系统架构并详细描述了架构中无线传感器网络节点的构成及功能.该系统最终能够实现农产品仓储环境监控和农产品仓储作业设备监控的功能,并对农产品仓储作业设备维护管理提供信息依据.