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PCCP管道断丝监测 1. 分布式光纤声波传感技术 采用基于相干瑞利散射的分布式光纤声波传感系统,如图1所示,在光纤中注入高相干窄线宽光源产生的脉冲光,由于制备光纤的材料中存在着杂质微粒或者光纤本身存在的不均匀性,产生后向瑞利散射光,在相干长度内这些后向瑞利散射光会相互叠加形成干涉。若相干长度范围内发生振动干扰,则会使各个脉冲光的相位发生变化,其叠加后的干涉强度分布信息*会发生变化,通过监测这一变化,即可检测光纤周围的声波振动信息,再结合EDFA、RFA等同步放大技术,可以提升DAS系统探测灵敏度和探测距离。 图1 基于相干瑞利散射的分布式光纤声波传感原理 2. 基于DAS的PCCP管道断丝监测 本项目根据这一基本原理,搭建分布式光纤声波传感系统,结合PCCP管道内部或周围敷设的通信光缆中冗余纤芯,实现PCCP管道断丝声波振动信号的时空分布特征采集,如图2所示,它主要由光纤传感器(光缆)、分布式光纤声波传感主机(DAS)和数据采集与处理分析系统组成。其中,光缆可以通过排气阀井敷设在管道内部或直接敷设在管道外部。 图2 基于DAS的PCCP管道断丝监测示意图 3. 断丝信号的分析、识别与预警 图3 断丝声波振动信号训练、识别一体化平台示意图 当源数据被导入平台后,通过质量检测、智能识别与智能推荐模块实现对数据的挑选和预处理,并将数据分发给标注人员,完成标注后进行数据入库和管理,并提供给各技术模块进行模型训练,并快速迭代质量检测、智能识别和推荐性能,实现渐进式机器辅助标注闭环。在此基础上,选用人工智能算法,实现不同特征、不同分辨率之间信息互补,增强特征的表达能力。基于处理后的声学特征,采用深度神经网络进行声学建模,拟针对不同应用场景分别采用分类方案或注册方案,提升管道安全相关事件的检测精度,保障管道运行安全。 4、应用场景
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