光通信传播技术在输气管道中的应用

摘要：当今光通信传播技术越来越得到人们的认可，它庞大的信息携带量，良好的传递速度，以及稳健的抗干扰能力在现实生活中发挥强大的作用。目前输气管道的维护管理，以及输气管道的实时采集监控手段仍存在较多的问题。光通信传播技术应用到输气管道中将成为一种趋势，它可以降低输气管道的运营成本，获取高保真度的实时监控数据，还可以依此构建相应的数据库平台，为将来输气管道的规划和铺设进行模拟评估，更好的促进输气管道技术的发展。

关键词：光通信 输气管道 降低成本

中图分类号：TN274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0021-02

所谓光通信传播技术，即使用光作为信息传递者，使用光纤作为信息传递的媒介的信息传播方法。光波是一种电磁波，它的具有频率高，波长较短等特点，以此作为通信载体具有传递信息频带长、携带信息容量巨大以及抵抗外界干扰能力突出等一系列优点。光通信传播技术广泛采用在互联网和移动设备领域，可以满足人们日益增长的需求，人们对于过通信传播技术的认识也越来越丰富，光通信传播技术在其他领域的尝试也逐步在加深。当然光通信传播技术完全可以运用在输气管道方面，光通信传播技术的使用和发展可以为输气管道的生产、输气管道的现代化、管道运行安全以及输气管道的数字化等提供强有力的宽带通信保障，解决当今输气管道建设发展中越来越注重的语音传递、数据传送、图像显示等通讯需要。

1 光通讯传播技术的发展状况

光通信传播技术就整体而言，它的发展起步较晚，在我国的发展尤其突出。但是，目前我国已经大体上掌握了其中的一些关键技术，如：密集波分复用技术、光纤接入网技术、光器件EDFA技术等等，并且加强了光通信传播技术的推广。光通信技术对于目前的应用而言，主要是通过光纤传导以及利用光的全反射技术进行的一种传播技术。

在未来的光通信传播技术发展中，具有如下可能的新趋势：（1）WDM技术向城域网发展，而城域网的铺设距离一般在100千米以内，这样可以减少铺设过程中元器件的成本，从而降低整个光通信传播网络的成本。（2）新式光纤的进一步开发，目前的光纤技术还无法满足人们日益增长的需求，未来使用的光纤将在传送的信息量、稳定性以及功能结构等方面是上取得长足的进步。（3）全光网络的实行，目前我国传统光网络使用电器件作为一些网络节点，这将会降低网络传递的信息量，全光网络取代传统光网络将是时展的必由之路。（4）光通信传播技术将广泛运用到物联网中，物联网的发展需要接受和处理大量的信息，以满足人们的广泛需求，而光通信传播技术的广泛使用将大大提高物联网的网络承载量，必将在物联网发展中起到举足轻重的作用。

2 输气管道的发展状况

目前中国输气管道正面呈现出一幅如火如荼的场景。当今世界上输气管道技术的主流趋势是高压输送和高密度输送技术，这两种技术的合理使用可以为大型天然气管道运输产生十分客观的经济效益和社会效益，同时可以促进管道设计、制造、施工、运行等技术的发展。对于不含H2S气体的天然气的运输一般采用X70钢级的管道，而对于含H2S的天然气，一般采用X65进行输气，采用X60作为输油。此外，高压大口径输气管道采用高钢级螺旋焊管的技术已经顺利实行。管道施工方面，已经形成了使用超声波自动探伤仪器等的高效便捷的施工流程，明显地提高了施工的效率和质量。在生产高钢级螺旋焊管方面，已经发展和提升了扩径工艺的使用，使生产质量得到了广泛的提高。在越站可靠性运行方面，引入了功率配备概念，合理配置增压站压缩机，即使某些站出现停机现象也能够有效运行，节约了投入成本。

3 输气管道中运用光通信传播技术的优势

3.1 在长距离输气管道管理及维护中的运用

长距离输气管道是天然气运输过程的通路，它具有管道半径长，管内压力大，运输距离远以及输气量多等特点，因此长距离输气管道的管理和维护目前已是急需解决的重要课题。长距离输气管道长出现如下问题：（1）由于管理人员的操作错误引起管道问题；（2）由于雷击、泥石流等自然灾害引起的问题；（3）管道使用的材质质量不高引起的问题；（4）由于某些人的恶意破坏出现的问题；（5）常年使用过程中出现的老化现象等。由于长距离输气管道的运营过程中的各种问题的存在，对于长距离输气管道的维护管理也就越来越重要，但是由于本身存在的超长距离的限制，使维护和管理成本相当高昂。光通讯传播技术的信息传递过程中的信息损失极低，而且中继的距离又十分长，并且光通信系统抵抗环境破坏的能力强，建设光通信系统可以明显降低长距离输气管道的管理和维护费用，以及维护的难度。例如，依靠光通信系统强大的中继能力，可以在相当长的距离范围内建立长距离输气管道的维护站点，各站点间利用光通信传播技术进行合理的交流传递，及时发现潜在的风险，降低长距离输气管道的维护成本。

3.2 构建输气管的实时采集监测系统平台

管道泄漏是输气管道能否正常运行的重要的安全隐患，它根据泄漏量大小可分为小、中、大三种。小漏指管道防腐层由于土壤电化学腐蚀的影响而产生的泄漏量小于3%的一种泄漏方式；中漏的泄漏量在3%～10%之间，大漏则高于10%。当前的泄漏监测系统存在如下问题：（1）泄漏位置定位困难，输气管内部各区域的声波速度受气体成分组成、不同时刻的压力和温度的影响较多，而这些影响因素又是时刻变化的，因此精确定位泄漏位置十分困难。（2）监测设备信号不灵敏，对于短时间的泄漏，信号传递距离不长，很难捕捉到。（3）传统监控手段由于信号传递速度问题很难做到实时显示。（4）传统监控手段由于对上下游数据采集过程无法做到同步，因此同步启动控制能力很弱。

然而光通信系统采用光纤传感器，它具有十分灵敏的检测能力，尤其是相位调制光纤传感器，它的精确度在10～7rad的相位变化，并且光通信系统携带的信息量十分巨大，是一般铜制传递体的好几十倍。我们都知道电磁波在传递过程中，它携带的信息容易被解码而泄漏出去；然而光波却不会，它的保密性极强。此外，光通信系统对于环境变化、地理条件的变化的影响较小，即使在恶劣环境中也能进行良好的信号传递。还有光纤质量轻，材质柔软，十分容易铺设；并且光纤使用的主要材料是石英，它在自然界中分布十分广泛，与其他传输介质相比可以大大降低施工成本。光通信系统的这些强大功能对于输气管道实时采集监控系统的构建绝对是强有力的帮手；它极高的灵敏度可以保证监测系统上下游信号的同步启动控制及其采集；它极大的通信量，可以保证信号的长距离传送及捕捉和处理。

3.3 构建输气管道的模拟仿真系统

由于光通信系统强大的信息负载能力以及及快的传递速度和数据捕获能力，我们可以通过与国外相关企业的合作，在互利平等的基础上采集国内外光通信系统捕获的输气管运行情况的相关数据，并将此数据用以构建输气管道运行数据库。构建这样的数据库有如下好处：（1）通过输气管道运行数据库中数据的仿真模拟，构建预测模型，可以预测出现役输气管道系统可能潜在的安全隐患，从而采取相应措施防患于未然，保证国家和社会财产。（2）通过输气管道运行数据库中输气管道的特征数据，合理安排输气管道的生产和投放，建立起良好的输气管道质量体系平台，获得较好的经济效益以及社会效益。（3）通过输气管道运行数据库中管道铺设地理环境以及长度等因素的数据进行相关模拟计算构建相关模型，并将此模型用于现实生活中输气管道的铺设规划、风险评价等，可以明显降低输气管道的铺设成本和风险，以及简化铺设完成后产生的维护管理。然而，目前国内外由于条件的限制均还未或者还没有完成这类数据库的构建，但是随着光通信技术的发展和广泛使用，未来的前途相当光明。

4 结语

21世纪是一个信息化的时代，也是光通信传播技术飞速发展的时代，光通信传播技术正在逐步走向公众的视线之中，越来越有将无线电通信取而代之的趋势。光通信传播技术具有较短的波长，较强的抗干扰能力以及强大信息负载能力等，这些强大的优势必将在输气管道的应用中起到关键性的作用，无论是长距离输气管道的维护管理，还是输气管道信息的实时采集与监控，抑或在输气管道的模拟仿真系统中，我们会越来越多的发现光通信传播技术的身影。今后随着光通信传播技术的发展，必定能够帮助解决以前困扰人们多年的输气管道技术障碍，必将推动输气管道技术的长足发展和进步。

参考文献

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