Волоконно-оптические системы мониторинга
Компанией «Флагман Гео» разработаны и успешно внедряются волоконно-оптические системы мониторинга инфраструктурных объектов.
Эта система позволяет в реальном режиме времени контролировать состояние объекта, на ранней стадии обнаруживать возможность возникновения аварийных ситуаций и осуществлять информирование служб эксплуатации объектов, что в конечном итоге обеспечивает снижение рисков возникновения катастроф.
Состав системы оптического
мониторинга
Система мониторинга
магистральных трубопроводов
Технические особенности системы мониторинга геотехнического состояния магистрального трубопровода позволяют выполнять:
- мониторинг утечек;
- мониторинг деформаций;
- мониторинг несанкционированного доступа.
система обнаружения утечек (СОУ)
СОУ предназначена для определения факта возникновения утечки из трубопровода и ее координаты в режиме 24/7.
СОУ также обеспечивает:
- обнаружение внешних воздействий на трубопровод;
- обнаружение участков, характеризующихся специфической виброакустической активностью, что может служить прекурсором возникновения утечек на данном участке трубопровода;
- выдачу сообщения об утечке за время, не превышающее 60 сек с момента нарушения герметичности;
- обработку данных на сервере;
- резервирование передаваемой информации;
- ведение журнала состояния трубопровода.
Принцип функционирования мониторинговой системы F/С-OTDR (когерентная рефлектометрия во временной области или DAS-система) основан на виброчувствительных свойствах инфракрасного потока, закачанного в обычное оптическое волокно при помощи полупроводникового лазера.
Одномодовое оптическое волокно крепится непосредственно на трубопровод и поэтому находится в едином с ним виброакустическом поле.
Разработанные научной группой методы математической обработки сигнала, основанные на использовании концепции «цифровых двойников» и применении методов искусственного интеллекта и машинного обучения (AI/ML), позволяют оценивать фактическое и прогнозное состояние трубопровода относительно потенциальной угрозы возникновения утечек, в реальном масштабе времени, с высокой точностью (1-5 м, в зависимости от длины сенсора) и надежностью (вероятность ошибок второго рода не более единиц процентов).
Измерение температуры магистрального трубопровода и другие функции |
Опционально, система обеспечивает следующие функции:
|
Программное обеспечение системы мониторинга технического состояния магистрального трубопровода |
| Одним из основных элементов системы мониторинга является уникальный пакет программного обеспечения позволяющий работать системе контроля в составе системы АС КМСО ВОС ГТМ. |
Пакет программ включает в себя:
|
Для работы системы в составе АС КМСО ВОС ГТМ разработан специальный математический алгоритм измерений и преобразования данных, который позволяет в кратчайшие сроки измерить Напряженно-Деформированное Состояние (НДС) магистрального трубопровода, а также факт утечки транспортируемого агента (нефти, газа), а также за считанные секунды определить пространственные координаты утечки. Опционально возможно решение задачи по оцениванию температуры транспортируемого агента, а также абсолютную величину геометрического провисания трубопровода. |
Система мониторинга
скважин и характеристик
процесса добычи
Мониторинг технического состояния скважин необходим для оптимизации, автоматизации и повышения эффективности процесса добычи нефти и газа.
Данные о скважинных температурах и состояния акустического поля используются для расчета притоков пластовых флюидов из различных интервалов, оценки профилей приемистости скважин при закачке воды, диагностики эффективности гидроразрыва пласта, определения высоты подъема цементного раствора в затрубном пространстве и выявления межпластовых перетоков, а также:
для своевременного обнаружения прорывов воды, газа, перетоков жидкости за эксплуатационной колонной, утечек, отложений гидратов, асфальтенов и парафина;
- для мониторинга нагнетания воды, пара и газа;
- для контроля работы продуктивной толщи и отдельных пластов в процессе добычи;
- для мониторинга клапанов газлифта;
- для определения продуктивных зон;
- для повышения дебитоотдачи скважины;
- для управления и контроля процессов паронагнетательных скважин.
Система мониторинга
охранных периметров
Волоконно-оптический кабель-сенсор устанавливается на объекте (в земле, в случае охраны периметра или крепится на объекте, в случае вибро-акустического мониторинга).
Внешнее акустическое воздействие от детектируемого объекта действует на кабель-сенсор, вызывая изменения в проходящем в оптическом волокне излучении. Детектируя изменения параметров оптического излучения можно определить место, тип и характер воздействия с высокой точностью, что дает возможность идентифицировать данный объект.
Система имеет следующие преимущества:
- протяженность участка анализа до 40 км
- пространственное разрешение до 4-5 м
- нечувствительна в электромагнитному воздействию
- скрытое размещение (не обнаружим традиционными системами)
- постоянный мониторинг в режиме реального времени
- не требует питания (на линейном участке)
Система может выполнять следующие задачи:
контроль несанкционированного доступа к охраняемому протяженному объекту (трубопровод, ж/д дорога и т.д.); |
охрана периметра различных промышленных, инфраструктурных и режимных объектов; |
вибро-акустический мониторинг объектов, подверженных вибрациям (туннели, мосты, эстакады и т.д.) |
| Для охраны периметра объекта необходимо инсталлировать два контура оптического сенсора параллельно на определенном расстоянии. Эта особенность позволит контролировать азимут и направление движения нарушителя периметра.
При этом система видео регистрации автоматически направит находящиеся по близости поворотные видеокамеры для идентификации нарушителя. Также событие автоматически вносится в журнал событий. |
Принцип работы:
Другие варианты применения системы – контроль состояния тоннелей и их температуры
Для детектирования локального повышения температуры и возгорания вдоль всего объекта прокладывается непрерывный волоконно-оптический сенсор, представляющий обычный телекоммуникационный кабель.
Система позволяет в непрерывном режиме следить за температурным состоянием объекта, показывает распределение температурного профиля по всей длине объекта, выдает автоматически предупреждения (alarm-ы) о превышении заданных пороговых значений температуры (участок может быть разбит на большое количество подучастков со своими пороговыми значениями).
Система мониторинга
гидротехнических сооружений
| Компания «Флагман Гео» предлагает бимодальную (температура/вибрация) систему для мониторинга дамб хвостохранилищ, состоящую из систем DAS (распределенный сейсмоакустический и вибрационный контроль) и DTS (распределенный сенсор температуры). Интеррогаторы DAS и DTS размещаются в отдельных форм-факторах одинакового размера, приспособленных для инсталляции в стандартную RACK-стойку |
Возможности бимодальной системы мониторинга
Предлагаемая система мониторинга способна не только контролировать температурное поле дамбы хвостохранилищ и оценивать общий уровень инфильтрационной нагрузки на тело дамбы сооружения, но и вычислять текущий риск разрушения дамбы под воздействием наблюденной инфильтрационной активности.
DAS-система мониторинга позволяет эффективно контролировать места появления и развития SES данного типа внутри тела дамбы, оперативно оценивать их мощность и размер, а также оценивать интенсивность инфильтрационных процессов в целом. При этом, что кардинально важно, при правильной инсталляции оптоволоконного сенсора DAS -система мониторинга позволяет контролировать практически все тело дамбы.
Предлагаемый метод мониторинга позволяет с высокой надежностью и сплошностью контролировать достаточно протяженные (периметр 5-20 км и более) дамбы хвостохранилищ, а с другой, указывает путь эффективного использования данных мониторинга для формального анализа рисков эксплуатации конкретного объекта. Использование цифрового двойника инфильтрационной активности внутри тела объекта, позволяет естественным образом определить пороговые значения для процедур риск- менеджмента, а применение методов AI/ML при классификации типов источников сигнала, с высокой достоверностью (это свойство доказано материалами настоящей работы) выделять исключительно целевые сигналы, имплицированные инфильтрационными активностями
Система мониторинга
инженерных конструкций
и сооружений сооружений
Основные задачи, решаемые системами мониторинга:
- Мониторинг в период строительства –активные переходные процессы смещения грунтовых масс, вызванных изъятием грунта.
- Мониторинг строительных работ, производимых рядом с объектом (актуально в городских условиях и рядом с крупномасштабным строительством).
- Долговременный мониторинг –необходим в связи с проявлениями усталости материалов свода туннеля, размыванием грунтовыми водами около туннельных почвенных масс, а так же влиянием движений грунтов на конструкцию туннеля.
- Мониторинг вибрационных нагрузок на конструкцию туннеля проходящими составами.
- Обнаружение несанкционированного доступа в туннель третьих лиц
Подразделяют следующие варианты мониторинга:
| Постоянный мониторинг. Система работает как система сигнализации и информирует службы эксплуатации о превышении заданных порогов. | Периодический мониторинг. При строительстве закладывается только пассивная часть системы (кабели-сенсоры). Далее с заданной периодичностью проводятся измерения и предоставляется отчет об изменениях прошедших за данный период. |
Предлагаемая система позволяет проводить:
- Мониторинг высотных зданий
- Мониторинг зданий в сложных геотехнических условиях
- Мониторинг архитектурных памятников
- Мониторинг сооружений, после окончания срока эксплуатации
- Мониторинг сложных бетонных или железобетонных конструкций
Система мониторинга
интервального движения
и массы поездов
Система оптического мониторинга позволяет в режиме реального времени выполнять:
- Мониторинг массы вагонов
- Мониторинг нарушения баланса грузов и ненормативного технического состояния вагонов
- Мониторинг массовой структуры состава
- Мониторинг сроков разгрузки погрузки каждого вагона и траектории его следования
Система мониторинга
состояния мостов
Причинами мостовых деформаций могут быть как медленные, но постоянные процессы (почвенные процессы в области фундамента моста, старение и коррозия материалов), так и быстрые, но периодические процессы (ветровая нагрузка, температурные градиенты, движение транспорта по мосту (распределение масс).
Поэтому в зависимости от конструкции моста (висячий, балочный, арочный, пилонный, консольный и т.д.; длины пролетов и т.д.), вида применяемых материалов (пред напряжённый либо обычный бетон, цельнометаллическая конструкция и т.д.), особенностей местности (состояние почв, климатические условия) и условий эксплуатации (транспортный трафик) определяются критические элементы моста и по каким параметрам эти элементы крайне желательно контролировать.
Контроль элементов конструкции мостового сооружения:
- арочный пилон;
- вантовая система;
- несущие балки моста в вантовом и балочных пролетах;
- опоры балочных пролетов;
- опоры арочного пилона.
Нужна консультация?
Заполните форму и мы свяжемся с вами в ближайшее время