輸水管線距離長，沿途自然環境復雜，管線為雙管道。為監控管道運行情況，對外界入侵、管道泄漏進行實時監測，對管道沉降進行定期檢測，保證輸水管線的正常良好運行，需要部署 2 套分布式光纖監測系統，監測管道全線的運行工況。系統具備以下功能：

?分布式泄漏、入侵監測

?實時在線監測

?漏點定位

?漏量評估

?入侵點定位

?入侵事件識別

具體，可采用兩套雙通道 DVS 系統從中間向兩邊輻射實現 50km 的雙管線全覆蓋監測。為降低系統建設成本，可將兩條管道全部安裝光纖傳感器，兩套傳感器共用一套DVS系統，進行分時測量，即同一時間只能監測一條管線，管線1和管線2輪流監測。

1.簡介

光纖管道泄漏監測及安全預警系統采用最新的分布式光纖擾動傳感技術（φ-OTDR & MZI），可對長距離（10~50km）輸水管道、原油/成品油管道、天然氣管道發生的媒質泄漏、第三方施工挖掘、盾構、人為入侵破壞、山體滑坡、泥石流等有害事件進行在線監測。當有害事件發生時，系統可在第一時間進行報警和定位，幫助運營單位快速鎖定隱患位置，排除危險因素，避免生命財產損失和環境污染。光纖管道泄漏監測及安全預警系統采用與管道同溝敷設或貼壁敷設的伴行光纜作為傳感光纜，來感知管道沿線環境中的振動和聲音。傳感光纜中的傳感光纖應為 SMF-28e 標準單模光纖，是目前普遍使用的通訊光纖。光纖管道泄漏監測及安全預警系統基于傳感光纜中傳輸的光信號，不斷采集管道沿線長達數十公里的振動、聲音數據，并對這些數據進行實時、在線分析，捕捉海量數據中的異常。一根傳感光纜不僅代替了成千上萬個線性排列的聲傳感器，還省去了傳統點式聲傳感器大規模復用時復雜、繁冗的布線、供電、防腐、電磁屏蔽等工作，具有極低的施工和維護成本。由于光纖本身的無源、靈活、穩定等特點，光纖管道泄漏監測及安全預警系統具有天然的抗化學腐蝕、抗電磁干擾、無需供電、敷設簡單等優點，是長距離線性空間連續物理場監測的推薦選擇。

2.應用場景

2.1入侵預警

監測那些有可能對管道安全運行造成威脅的外界入侵事件，如第三方施工挖掘。在入侵事件發生的第一時間進行報警、定位、事件類型分析，幫助業主及時排除安全隱患。

2.2泄漏監測

監測管道全線可能發生的泄漏，包括突發性泄漏和持續性泄漏。對漏點進行定位，對漏量進行在線評估。幫助業主快速鎖定漏點，降低漏損。

2.3沉降測量

根據業主需要，可對管道沉降進行定期測量，以確定是否存在異常沉降管段，對異常沉降的程度和位置進行分析、評估。

3.系統構成

分布式光纖管道泄漏監測及安全預警系統主要由 ①DVS 主機、②顯示器，鍵盤， 鼠標等交互式設備 以及 ③傳感光纜 三部分組成，如下圖所示。

在水廠的中控室（或類似設備間）內放置 DVS 主機，并連接顯示器、鍵盤、鼠標， 供給 220V AC 市電，開機使其正常運行。將沿管壁貼敷的傳感光纜從地下管道處引入水廠內、導入中控室中，選取光纜中的一芯熔接 FC/APC 跳線后，插入 DVS 主機的傳感光纜接口。運行 DVS 泄漏在線監測軟件，系統正常運行，可實時在線監測管線各處的泄漏情況。

DVS從功能上包含 4 個子系統，分別是光學系統、嵌入式控制系統、后臺軟件系統和交互系統，如上圖所示。

光學系統產生極窄線寬、功率適當的探測脈沖，將探測脈沖注入傳感光纖并同時接收傳感光纖中返回的瑞利后向散射光，進行光電轉換，提供原始的擾動傳感信號。嵌入式控制系統和后臺軟件系統對傳感數據進行存儲、處理、計算、傳輸、交互。嵌入式控制系統通過數據采集設備將光探測器輸出的模擬擾動傳感信號轉換為數字信號，交付后臺軟件系統進行實時處理。后臺軟件系統讀取傳感數據后，進行預處理、濾波、批量 FFT 分析、特征量計算、閾值分析等，提供擾動數據的處理結果。交互系統將后臺軟件系統的處理結果實時顯示給用戶查看，包括報警信息、擾動曲線、時域波形、時空瀑布圖、調閱歷史報警記錄、查看歷史波形等功能，并可根據用戶的輸入，對系統的空間分辨率、脈沖重復頻率、探測脈沖寬度等參數進行適當調整。

DVS在運行過程中，新的擾動監測數據不斷從傳感光纜中產生，這些監測數據被持續采集、處理、分析，最終得到監測區域內擾動情況的實時評估結果。數據流的生命周期下圖所示。