管道运输由于内部腐蚀、外部环境、管材和施工等原因,易发生管道失效甚至引发爆炸事故,严重威胁国家经济和人民财产安全。现有管道安全检测技术主要是针对已铺设管道加装传感器定期巡检排查,无法做到管道在线自检且实施成本极高。因此,亟需构建一套管道安全完整性监测终端系统,实时在线监测管道运营状态,实现全天候、分布式、高灵敏度、长距离的油气管道健康监测。
本技术研发的光纤分布式声波传感系统(DAS)可以连续记录长距离光纤沿线的声波信号,是一款世界领先的分布式声波传感系统。由于瑞利散射效应,入射进传感光纤中的部分背向散射光会沿原传播路径返回,当光纤沿线周围环境发生微小变化时,散射光的特征也会受到调制。通过记录时间域散射光信号的变化,可实现对光纤沿线声波信号的测量。本系统基于高精度的相干解调算法,将分布式声波传感系统的探测能力优化至皮应变级,响应带宽涵盖次声到超声,可应用管道安全和周界安防等领域。与传统管道监测技术相比,具有全天候、低成本、多参量、高响应、长距离在线管道监测等突出先进性。
(1)测量过程不需要清空管道,光纤系统可长期可靠工作,降低管道巡检成本50%以上;
(2)可实现管道运输过程中的全天候在线监测,避免定期巡检方式中在空间和时间上的盲区;
(3)连续监测距离可达 50 km以上,比超声监测等方法(最长300 m)的探测效率提升近百倍;
(4)可在不影响管道运营情况下,实现管道腐蚀、泄漏、流速、第三方破坏的实时在线监测,并对管道潜在危险进行追踪和事故预警。
孙琪真,华中科技大学光电信息学院教授、博士生导师。国家自然科学基金优秀青年基金获得者(2019)、欧盟“玛丽·居里”学者(2013)、湖北省创新群体负责人(2018)、湖北省杰出青年基金获得者(2014)。现兼任中国光学工程学会光纤传感技术专家工作委员会委员、中国光纤传感技术及产业创新联盟油气资源专家委员会委员、OSA/IEEE高级会员,《Photonics Sensors》和《Sensors》编委、中国激光杂志社青年编委、《红外与激光工程》青年编委。主要从事微结构光纤器件、传感技术及应用研究,主持和参与科技部重点研发计划项目课题、科技部重大科学仪器专项任务、国家自然科学基金重点/面上项目、国防科工局民用航天预研重点基金等科研项目。近年来发表SCI论文70余篇;拥有36项授权发明专利,3项软件著作权,其中光纤声波传感专利技术以实施许可方式转化;研究成果在多个领域推广应用,获得中国通信学会技术发明一等奖、中国光学工程学会创新产品一等奖及日内瓦国际发明展览会金奖等。
评价单位:“科创中国”智能制造装备科技服务团 (南京理工大学)
评价时间:2023-11-07
综合评价
基于分布式光纤传感技术的管道完整性监测系统利用瑞利散射效应和高精度的相干解调算法实现了出色的声波信号测量能力,将探测水平提高至皮应变级。这种技术创新为管道安全监测提供了有效工具,具有很高的潜力。
基于光纤的分布式传感技术在油气管道安全监测领域,市场前景广阔。管道行业需要可靠、实时的监测系统来降低事故风险和维护成本。DAS系统可以满足这一需求,因此市场潜力巨大。此外,DAS系统还可以在其他领域如周界安防、地质勘探等领域有应用潜力,增加了市场多样性。
成果转化应重点考虑产业合作伙伴,尤其是与管道运营公司和油气行业相关的合作伙伴。与这些领域的专业公司合作,将有助于更好地推动技术产业化。需要制定清晰的产业化路线图,包括市场定位、产品改进和标准化,以便推动技术的广泛应用。
尽管DAS系统在技术上有巨大潜力,但在产业化阶段可能面临一些挑战,包括市场竞争、标准化和合规性问题。因此,需要谨慎评估投资风险。
综合来看,光纤分布式声波传感系统(DAS)在管道安全监测领域具有巨大潜力,市场需求强烈,且技术水平较高。成功产业化需要制定明智的战略,包括与产业合作伙伴合作,解决标准和合规性问题,并进行风险管理。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
查看更多>