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我司聯(lián)合發(fā)表的PCCP斷絲監(jiān)測文章獲《光電子技術》期刊優(yōu)秀論文獎

近日,我司聯(lián)合南京大學、內(nèi)蒙古電力勘測設計院有限責任公司、北京湜沅科技有限公司,于20236月發(fā)表在《光電子技術》期刊的論文一種融合Φ-OTDRMZIPCCP斷絲監(jiān)測系統(tǒng)”,獲得2023年度《光電子技術》期刊優(yōu)秀論文獎。我司工程師趙世松、張道為該論文的共作者。


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1  論文首頁

為了解決水資源時空分布不均勻的困境,我國目前正在興建一系列大規(guī)模引調(diào)水工程。預應力鋼筒混凝土管(PCCP)因其強度高、抗震好、防滲漏等優(yōu)點,被廣泛應用在長距離輸水管道的建設中。但是隨著服役年限的增加,PCCP管道存在預應力鋼絲斷裂的現(xiàn)象,積累到一定程度便有可能誘發(fā)爆管事故,因而迫切需要對PCCP斷絲進行實時在線監(jiān)測。分布式光纖傳感技術將整段光纖作為傳感器件,能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)十km范圍內(nèi)光纖沿線任意位置處微弱擾動的高靈敏探測與精準定位,其相較于傳統(tǒng)的監(jiān)測技術具有連續(xù)分布式、監(jiān)測距離長、信號畸變低、便于大規(guī)模組網(wǎng)、環(huán)境適應性強等優(yōu)勢。且傳感光纜可以帶水布設,解調(diào)儀器僅需單端接入,便于傳感系統(tǒng)在現(xiàn)場的安裝部署。結(jié)合模式識別算法,該系統(tǒng)能夠可靠地對具有爆管風險的PCCP管節(jié)提前發(fā)出預警。因此無論是面向新建還是在役管線,該技術均能夠很好地勝任,在PCCP斷絲監(jiān)測上有著廣闊的應用前景。

然而長期以來,僅有西方發(fā)達國家少數(shù)企業(yè)掌握該項技術,且需回傳監(jiān)測數(shù)據(jù)至境外分析。在近年的國際大背景下,將涉及民生、工業(yè)的核心水務數(shù)據(jù)發(fā)送到國外,勢必造成敏感信息泄露的風險,威脅國家安全。因此這種數(shù)據(jù)采集與分析均委托于國外公司的模式,在相當長的可預見時間段內(nèi)都勢必難以維系,大型水利設施上的國產(chǎn)化技術替代已迫在眉睫。在此背景下,我司與合作單位北京水科院、北京湜沅科技有限公司共同承擔了“南水北調(diào)干線PCCP斷絲監(jiān)測國產(chǎn)化技術試驗項目。提出了一種融合Φ-OTDRMZIPCCP斷絲監(jiān)測系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)高定位精度和寬測頻范圍的振動測量,且優(yōu)化后的IQ解調(diào)方法能夠極大地減小數(shù)據(jù)運算量。經(jīng)過實驗結(jié)果證明,該系統(tǒng)的測量距離不低于20 km,頻率響應不低于20 kHz,空間定位誤差在±2 m以內(nèi),滿足PCCP管道斷絲監(jiān)測的需求,為未來PCCP管道斷絲監(jiān)測的工程應用提供了可靠的技術手段。

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2  PCCP管道斷絲監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

該系統(tǒng)已實地應用于南水北調(diào)工程中線北京段管線,監(jiān)測管道長度為16.7 km,監(jiān)測總時長接近2年。2023年該項目通過驗收鑒定,專家委員會認為:該設備經(jīng)過實地測試,設備系統(tǒng)穩(wěn)定,功能、參數(shù)基本滿足PCCP斷絲聲(振動)監(jiān)測需求,軟件擴展性較好,界面友好,性能滿足使用要求。尤其需要指出的是,在滿足PCCP斷絲監(jiān)測需求的前提下,由項目組與合作單位打造的基于分布式光纖傳感的PCCP斷絲監(jiān)測系統(tǒng)享有完全的國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán),核心元器件實現(xiàn)了100%國產(chǎn)化,所有數(shù)據(jù)處理均在國內(nèi)的受控條件下完成,打破了國外監(jiān)測系統(tǒng)針對斷絲監(jiān)測領域的壟斷,規(guī)避了產(chǎn)生的數(shù)據(jù)安全問題。

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3  獲獎榮譽證書

該項工作得到國家自然科學基金項目(U20016016217510061975076)、中央高校基本科研業(yè)務費(0213-14380202和深圳市科技創(chuàng)新基金(YFJGJS1.0的資助。





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