Распределенная система мониторинга и безопасности кабельных линий
Преимущества системы
Полное описание
Система предназначена для обеспечения безопасной эксплуатации кабельный линий, расположенных в кабельной канализации, под землей, под водой, в воздухе, а также самой кабельной канализации.
Система походит для электрических кабелей и проводов, со встроенным оптическим волокном или волоконно-оптических кабелей. Основная задача системы — это предиктивный контроль и раннее обнаружение опасных процессов, которые могут привести к аварии. Цель — не допустить аварийного состояния, повреждения, хищения и вандализма. В зависимости от комплектации, система может решать следующие задачи:
— мониторинг распределенной температуры электрического кабеля (контроль нагрузки, перегрева, аномалий)
— контроль несанкционированной активности вдоль электрического кабеля, расположенного в грунте или под водой
— мониторинг стрелы провиса фазных проводов
— контроль несанкционированной активности в кабельной канализации
— контроль открытия люков кабельное канализации
— мониторинг несанкционированной активности в зоне отчуждения вдоль кабельной трассы
В составе решения набор аппаратуры и необходимого программного обеспечения для фиксации изменений физических параметров (деформаций, температуры, акустический воздействий), аналитика для обработки этих данных в режиме реального времени и математические модели объектов для анализа ситуации и современного оповещения о нештатной ситуации.
Волоконно-оптические сенсоры отличаются по своей конструкции в зависимости от назначения (деформационный, температурный, акустический), метода монтажа (в грунт, на поверхность трубопровода), типа грунтов, физических диапазонов изменения/измерения параметров, типа транспортируемого продукта. В ряде случаев допускается использование существующих волоконно-оптических кабелей связи в качестве сенсоров. Конкретный тип сенсора определяется на этапе проекта.
Набор необходимого оборудования, состав программный продуктов определяется задачей и проектом. Стандартная схема настройки системы позволяет гибко производить настройку на любых участках, а также определять различный набор контролируемых параметров на разных участках трубопровода. Более того, учитывая, что система унифицирована со стандартными одномодовыми волокнами, используемыми в традиционных волоконно-оптических сетях связи, есть возможность выбирать и ставить под контроль только необходимые участки, а имеющуюся или строящуюся систему волоконно-оптической связи использовать как транспорт. Так же это работает и наоборот, дополнительные волокна в кабеле-сенсоре могут быть использованы как резервный канал связи.
Набор нескольких инструментов на уровне физических принципов (акустических, температурных), программных модулей позволяет с высокой вероятностью обнаружить нештатное событие. Адаптивные пороги и система автоматической подстройки дают возможность оперативной корректировки под изменяющиеся условия на объекте, в том числе учитывать дневные и сезонные изменения. Таким образом, система не требует в течение всего периода эксплуатации подстройки системы и дополнительных эксплуатационных затрат.
Интеллектуальный модуль распознавания объектов позволяет идентифицировать объект в соответствии с библиотекой образов и сопровождать его при перемещении. Модуль дает возможность определять параметры объекта — тип, скорость, направление движения и другие, в зависимости от задачи, типа и топологии расположения сенсоров.
Принцип действия
Принцип работы температурной/деформационной системы основан на регистрации распределения параметров Вынужденного Рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) вдоль оптического волокна сенсора.
ВРМБ в оптическом волокне возникает в результате взаимодействия излучения с акустическими волнами гигагерцового диапазона Дифрагирующий на такой решетке оптический сигнал испытывает доплеровский сдвиг по частоте, поскольку сама решетка движется со скоростью звука. Скорость звука в материале сердцевины кварцевого световода напрямую связана с плотностью материала и зависит как от его температуры, так и от внутреннего механического напряжения (деформации). В результате величина частотного сдвига Бриллюэновского резонанса несет информацию о температуре и деформации в точке рассеяния. Это важная составляющая применяемой технологии (в отличии от других волоконных технологий типа Рамановского рассеяния), так как искомые параметры зависят не от амплитуды сигнала, а от изменения частоты, что гарантирует независимость от внешних факторов, старения волокна и обеспечивает долговременную стабильную работу. Высокий уровень оцифровки получаемых данных (каждые 50 см) позволяет получить эквивалент сотен тысяч тензометров и термометров вдоль трубопровода, а высокий уровень электроники позволяет получить высокую чувствительность на уровне электрических датчиков.
Принцип действия акустической системы основан на анализе интерференции излучения, обратно рассеянном (Рэлеевское рассеяние) на оптических неоднородностях сердцевины оптического световода. Деформации кабель-сенсора, вызванные внешними сейсмическими и вибрационными воздействиями, связанными с утечками, врезками и другой активностью, перераспределяют фазовые соотношения в рассеянном обратно излучении, что приводит к изменению результата интерференции. Высокостабилизированный и когерентный источник излучения обеспечивает повторяемость когерентного рассеяния и в отсутствии внешних факторов эта картина идентична. При появлении внешнего воздействия в конкретной точке картина изменяется, а её развертка по времени даёт фактически «»звуковую»» дорожку, пропорционально физическому воздействию. Набор этих дорожек с шагом 50 см представляет полную виброакустическую картину вдоль кабеля-сенсора. А время прихода этого излучения на фотоприемник позволяет точно определять место воздействия. Таким образом мы получаем распределенный координато-чувствительный сенсор.
В качестве кабеля-сенсора рекомендованы к использованию Сенсоры волоконно-оптического типа ФОСА, ФОСД, ФОСТ. Основная особенность данных сенсоров, в отличие от традиционных волоконно-оптических кабелей — это их конструкция и материалы. В отличие от телекоммуникационных волоконно-оптических кабелей, где основная задача защитить оптическое волокно от внешних механических, климатических и других факторов, в сенсоре задача эти воздействия передать. Причем, передать их нужно с известной передаточной характеристикой, которая не изменяется по длине, во времени и во всем климатическом диапазоне температур. Только такие сенсоры позволяют эффективно работать системе и обеспечивают стабильно высокие характеристики.
| Максимальная протяжённость | до 160 км |
| Количество каналов | 1-24 |
| Точность локализации | 2-5 метров |
| Разрешение | 1 метр |
| Габариты | от 5U (зависит от комплектации) |
| Потребление | от ___ (зависит от комплектации) |
| Климатика | -60..+60°С |
| Срок службы сенсоров | 25 лет |
| Протокол обмена | - API, ModBus |
Задать вопрос
Консультация эксперта по решениям