Волна-СМТ
Преимущества системы
Полное описание
Система предназначена для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов, в том числе: контроля технологического состояния и физической безопасности. Основная задача системы — это предиктивный контроль и раннее обнаружение опасных процессов, которые могут привести к аварии.
Цель — не допустить аварийного состояния. В зависимости от комплектации, система может решать следующие задачи:
— мониторинг деформации трубопровода
— построение 3D модели трубопровода и контроль его пространственного положения
— расчёт напряжено-деформированного состояния трубопровода
— мониторинг подвижек грунта вдоль трубопровода
— обнаружение опасных геологических процессов (карсты, оползни, пучение грунта и т.д.)
— мониторинг растепления грунта в зонах многолетнемерзлых грунтов вдоль трубопровода
— контроль глубины промерзания грунта в зонах многолетнемерзлых грунтов
— обнаружение утечек температурными методами
— обнаружение утечек акустическими методами
— обнаружение несанкционированных работ вдоль трубопровода
— обнаружение врезок в трубопровод
— обнаружение превышение допустимой концентрации метана (или других газов) на газоотводящих свечах.
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. Конкретный тип сенсора определяется на этапе проекта.
Набор необходимого оборудования, состав программных продуктов определяется задачей и проектом. Стандартная схема настройки позволяет гибко настраивать системы 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 трубопровода, а имеющиеся или строящиеся системы 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 быстро подстраиваться под изменяющиеся условия на объекте, 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 позволяет 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 отличие 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-оптические типа ФОСА, ФОСД, ФОСТ. Основная особенность данных сенсоров, в отличии 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