長距離管道結(jié)構(gòu)，如輸油管道、鹽水運輸管道、輸氣管道等經(jīng)常會穿越危險環(huán)境區(qū)域，易受自然災(zāi)害（滑坡、地震）和第三方入侵（故意破壞、阻塞）影響，這些危險會導(dǎo)致管道自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性發(fā)生改變，影響使用功能，繼而可能導(dǎo)致管道損壞、泄露和故障，造成嚴重的經(jīng)濟和生態(tài)后果。此外，管線的運營環(huán)境也會造成自身磨損甚至損毀。管道結(jié)構(gòu)功能監(jiān)測可以定期提供液體管道的結(jié)構(gòu)和功能變化信息，能夠有效降低管理難度提高安全性。
長距離管道監(jiān)測系統(tǒng)組成：
● 分布式應(yīng)變測量系統(tǒng)監(jiān)測管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布狀態(tài)，確保管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定
● 局部應(yīng)變測量系統(tǒng)采用高精度光纖傳感器探測細微泄漏，早發(fā)現(xiàn)早處理，防止故障
● 分布式溫度測量系統(tǒng)用于精準定位液體滲漏部位，保證及時保養(yǎng)和維修
●傳統(tǒng)傳感器（振弦/差阻/電壓/電流/電容等）、熱成像儀監(jiān)測用于預(yù)判點監(jiān)測。
分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質(zhì)，采用先進的BOTDR/BOTDA技術(shù)，探測出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實現(xiàn)分布式的測量，以最經(jīng)濟的方式獲得最大的工程效益。
分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)示意圖
重點關(guān)注的功能參數(shù)：結(jié)構(gòu)溫度分布、結(jié)構(gòu)應(yīng)變分布、局部應(yīng)變與溫度的變化（量化）
光纖傳感器測得沿管道的溫度分布曲線，通過溫度異常來分析管道的泄漏。
● 溫度變低時可能因為液態(tài)蒸發(fā)（如氨）
●溫度變低時可能因為氣體膨脹（如壓縮天然氣）
●溫度變化時可能因為高溫液體泄漏（如原油）
●熱容量變化可能因為液體釋放（如水）
基于環(huán)境條件不同或焦耳湯普森效應(yīng)的原因，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時將導(dǎo)致溫度的變化
提供沿管道的應(yīng)變變化信息?？梢杂行У谋O(jiān)測地震、滑坡、沉降或人類活動引起的管道變形移動。同時可以監(jiān)測潛在的危險應(yīng)變情況和因腐蝕或磨損造成的管道壁厚的變化，實現(xiàn)早偵測早預(yù)防，避免實際損壞發(fā)生造成的損失。
因滲漏、第三方入侵，識別結(jié)構(gòu)局部的應(yīng)變、溫度變化量，預(yù)判風(fēng)險可控性，制定相應(yīng)補救措施，最小化停工影響和環(huán)境影響。
在天然氣儲存設(shè)施中，將飽和鹽水輸送至化學(xué)處理場所或注入指定的土體中，由于鹽水對環(huán)境是有害的，所以管道必須安裝一套泄露監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)組成及項目現(xiàn)場圖如下所示：
溫度傳感光纖埋設(shè)于管道以下10cm的溝渠砂層中，溫度數(shù)據(jù)由讀數(shù)單元采集，每30分鐘向中央計算機傳輸一次數(shù)據(jù)做進一步處理。在泄露監(jiān)測過程中，通過對比溫度記錄情況，發(fā)現(xiàn)突發(fā)的溫度變化，判斷泄露發(fā)生，并自動發(fā)送警報、生成報告。監(jiān)測系統(tǒng)能夠定期復(fù)位并長期測量，幾乎不需要維護。
泄露發(fā)生前后測得的曲線
管道處于不穩(wěn)定區(qū)域，如斜坡、山地等，滑坡現(xiàn)象會導(dǎo)致管道變形、損壞，最終停止使用，造成經(jīng)濟損失。位于這類區(qū)域的氣體管道采用應(yīng)變光纖傳感器、溫度光纖傳感器及應(yīng)變傳感器組合的方式，提供平均應(yīng)變、平均曲率和管道變形形狀的長期監(jiān)測，實現(xiàn)管道安全的安全監(jiān)控。
應(yīng)變光纖傳感器安裝于管道軸線0°（頂部）、120°和-120°的位置，溫度光纖傳感器安裝于管道頂部（0°）用于應(yīng)變測量的溫度補償。應(yīng)變傳感器由傳感光纖集成在纖維增強塑料線內(nèi)，安裝于地下，用于監(jiān)測管道下方土壤中的應(yīng)變變化。傳感器通過電纜和連接盒與光纖傳感器一起連接到中央控制單元，進行讀數(shù)單元。由于滑坡變化相對緩慢，通常每月進行一次讀數(shù)，如遇地震等突發(fā)情況需及時讀取最新的測量數(shù)據(jù)。
管道監(jiān)測部位應(yīng)變分布
泄露實驗：溫度變化判定泄露發(fā)生
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