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分布式光纤传感技术在海上工业平台环境监测中的应用
来源: | 作者:纤峰拓谱 | 发布时间: 2025-09-24 | 227 次浏览 | 分享到:

核心应用场景

分布式光纤传感技术通过光纤的温度、振动、应力、声学信号等多参数感知能力,在海上工业平台环境监测中实现全链路覆盖,主要应用于以下场景:

海底电缆与管道监测

  • 海缆状态监控:实时监测高压海缆的温度分布、振动频率及机械应力,预警过载、短路或敷设故障。例如,光格科技在如东±400kV柔性直流海上风电项目中,突破100km级海缆监测技术瓶颈,实现长距离、高精度的状态感知。

  • 油气管道监测:通过分布式光纤测温(DTS)与振动传感技术,监测输油/气管道的泄漏、腐蚀及第三方破坏,定位精度达±0.1m,响应时间。

平台结构健康监测

  • 对平台桩基、导管架、浮体等关键结构进行应变与形变监测,实时捕捉波浪载荷、海流冲击导致的结构疲劳累积,预防坍塌风险。光纤可直接嵌入结构混凝土或附着于金属表面,实现长期稳定感知。


抛锚式自航钻井平台

储罐与设备状态监测

  • 针对海上平台的原油储罐、LNG储罐,通过DTS技术构建全链路温度场监测网络,精准识别局部过热、泄漏前兆等异常。例如,某工厂应用案例中,系统测温精度达±0.1℃,实现“存储-输送”全流程安全防护。

周界安全与环境预警

  • 利用光纤振动传感技术构建平台周界入侵检测系统,识别船舶碰撞、非法登临等威胁;同时可监测海洋环境参数(如盐雾浓度、海水温度场),辅助评估平台腐蚀速率。


海上风力涡轮机


技术优势

相较于传统电类传感器或人工巡检,分布式光纤传感技术在海上工业平台环境中展现出显著优势:


优势

具体表现

抗恶劣环境能力

光纤为非金属材料,耐受海上盐雾腐蚀、强电磁干扰(如平台电力设备)、高低温(-40℃~120℃),使用寿命达20年以上,与平台生命周期匹配。

全链路连续监测

单根光纤可覆盖数十公里范围,无需大量点式传感器,降低硬件成本与安装复杂度。例如,输油管道监测中可替代数百个传统温度传感器。

高精度与快速响应

定位精度达±0.1m,温度测量精度±0.1℃,响应时间≤3秒,远优于人工巡检(通常滞后数小时)和点式传感器(定位误差≥1m。

智能化运维融合

结合AI算法(如人工神经网络)实现故障预测。例如,光格科技通过分析振动与温度数据,提前72小时预警江苏某风电场齿轮箱异常,避免超千万元停机损失。

低运维成本

光纤无活动部件、无需频繁校准,运维成本仅为传统方案的30%。以海上风电为例,采用光纤监测后,运维效率提升5倍,人力成本节约超70%。


典型应用案例

海上风电海缆监测:某地±400kV柔性直流项目

通过配备分布式光纤传感系统,实现了100km超长距离海缆的温度、振动、应力实时监测。通过AI算法对数据进行多维度分析,将海缆故障预警准确率提升至98%,运维成本降低30%以上,填补国内深海海缆监测技术空白。

储罐与输油管道全链路监测:某工厂案例

该项目采用分布式光纤测温系统(DTS)对厂区储罐及输油管道的温度场进行实时监测,测温精度达±0.1℃。系统与火灾报警控制器联动,可自动触发紧急停泵指令,在验收测试中实现0误报率与100%故障响应率,为海上平台同类设施提供可复制的安全防护模板。

海洋平台结构安全监测:深海油气田应用

在南海某深水油气平台,光纤传感器被嵌入导管架结构,实时监测波浪载荷导致的应变变化。系统通过分析振动频率与幅值,提前识别结构疲劳裂纹,延长平台服役寿命约5年,减少结构维护成本超2000万元。


海上石油和天然气平台


未来趋势

随着“海洋强国”战略推进,分布式光纤传感技术正从单一参数监测向多物理场融合感知(如温度-应-声学联合监测)升级,并结合四足机器人巡检、数字孪生平台等技术,构建“感知-分析-决策”闭环体系。通过启动实验室模拟复杂海况下的机器人巡检研究,未来可进一步替代高危人工操作;同时,该技术正参与国际标准制定(如《海底电缆通道监控预警系统技术规范》),推动东南亚等海外市场的技术输出。

通过上述应用与案例可见,分布式光纤传感技术已成为海上工业平台安全运营的“神经中枢”,其“长距、精准、智能、可靠”的特性,为深海资源开发与海洋工程数字化提供了关键技术支撑。