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Landslide Monitoring Based on High-Resolution Distributed Fiber Optic Stress Sensor
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作者 Zhi-Yong Dai Yong Liu +3 位作者 Li-Xun Zhang Zhong-Hua Ou Ce Zhou Yong-Zhi Liu 《Journal of Electronic Science and Technology of China》 2008年第4期416-419,共4页
A landslide monitoring application is presented by using a high-resolution distributed fiber optic stress sensor. The sensor is used to monitor the intra-stress distribution and variations in landslide bodies, and can... A landslide monitoring application is presented by using a high-resolution distributed fiber optic stress sensor. The sensor is used to monitor the intra-stress distribution and variations in landslide bodies, and can be used for the early warning of the occurrence of the landslides. The principle of distributed fiber optic stress sensing and the intra-stress monitoring method for landslides are described in detail. By measuring the distributed polarization mode coupling in the polarization-maintaining fiber, the distributed fiber stress sensor with stress measuring range 0 to 15 MPa, spatial resolution 10 cm and measuring range 0.5 km, is designed. The warning system is also investigated experimentally in the field trial. 展开更多
关键词 distributed fiber optic stress sensor landslides warning monitoring system.
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厚松散层下区域注浆改造地层扰动变形特征研究
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作者 张平松 程晋全 +1 位作者 许时昂 吴海波 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期246-258,共13页
通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,诱发地表局部隆起、矿区建(构)筑物偏斜等问题,是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工... 通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,诱发地表局部隆起、矿区建(构)筑物偏斜等问题,是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工作面上覆顶板富水砂岩层注浆改造为工程背景,基于COMSOLMultiphysics有限元方法开展数值模拟,研究高压注浆前后对上覆地层作用过程及其时序演化特征,同时构建了分布式光纤全断面监测系统,获得了上覆地层不同深度地层形变响应特征及对地表扰动影响。结果表明:区域高压注浆过程可划分为“充填—扩散—扰动”3个阶段,充填过程对上覆地层基本无扰动影响,扩散过程对上覆地层影响主要表现为水平扰动,进入扰动阶段对上覆地层影响则表现为垂向位移变化。注浆改造过程对地层扰动影响呈现Logistic曲线增长趋势,其扰动影响主要作用在厚松散层下部,在相对隔水层段以竖向拱起为主,在相对含水层段表现为层内压缩。全断面监测结果表明注浆全过程地层形变特征为非线性分布,砂质黏土层与粉砂层为其主要形变贡献层。全断面监测结果与数值模拟结果具备较好的一致性,成果可为东部厚松散层覆盖矿区煤矿安全开采以及区域注浆诱发次生灾害防治工作开展提供思路和实践参考。 展开更多
关键词 注浆改造 地层变形 分布式光纤 钻孔监测 厚松散层
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分布式光纤传感器在大体积混凝土筏板基础中的耦合性能研究
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作者 侯公羽 张世欧 +3 位作者 崔迪 陈宏波 毕立原 尚宇豪 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1310-1322,共13页
大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:... 大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:基于剪切滑移理论建立的光纤在受压状态下的应变传递模型能够实现对光纤应变传递效率的精确量化,并采用数值模拟验证了该模型的准确性和可靠性。通过对钢筋混凝土梁采用不同的光纤布置方法,并进行三分点分级加载试验,研究了不同布置方式下光纤与混凝土的耦合性能,结果显示沿箍筋垂直方向布设光纤与混凝土具有更好的耦合效果。大体积混凝土筏板基础的现场光纤监测应用研究表明,光纤传感器与大体积混凝土结构具有良好的耦合性能,准确监测到了筏板基础浇筑后各关键区域的应变演化过程与规律。研究成果为分布式光纤技术监测岩土工程结构的变形提供了理论基础和关键技术。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 耦合性能 应变传递机制 大体积混凝土筏板基础应变监测
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基于DT-CWT-LMS算法的煤矿井筒光纤监测数据自适应降噪研究
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作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期158-168,共11页
为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变... 为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变换分解原始信号,并使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,随后,使用LMS算法计算原始信号的自适应降噪阈值,并通过优化双曲余弦函数来改进LMS算法的收敛速度和收敛性。为了验证所提出算法的有效性,进行了BOTDR温度信号降噪实验,最后,依托山东省郭屯煤矿井筒监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行了降噪研究。实验结果表明,DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,平均SNR指标提高了32.03%,平均RMSE降低了33.2%;现场研究结果表明,经过降噪后信号的样本熵平均降低幅度为64.75%,与光纤光栅传感器的数据对比相差在5%以内,说明信号中的背景噪声得到了有效的抑制。该研究为BOTDR技术在煤矿立井监测中应用提供了一种有效的信号降噪方法。 展开更多
关键词 井筒监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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基于光纤传感器的锅炉水冷壁多点温度分布在线监测研究
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作者 方久文 高宝生 +2 位作者 毕树茂 娄春 邹燕 《工业加热》 2025年第3期64-68,共5页
水冷壁是锅炉最主要的受热面,实时在线监测水冷壁温度判断并预防水冷壁积灰结渣及超温具有重要意义。在锅炉水冷壁上串联布置了多个光纤光栅温度传感器,开展了锅炉水冷壁管壁温度分布测量的实验研究。首先,介绍了串联式光纤光栅测温技... 水冷壁是锅炉最主要的受热面,实时在线监测水冷壁温度判断并预防水冷壁积灰结渣及超温具有重要意义。在锅炉水冷壁上串联布置了多个光纤光栅温度传感器,开展了锅炉水冷壁管壁温度分布测量的实验研究。首先,介绍了串联式光纤光栅测温技术原理,并对光纤光栅温度传感器的测温精度进行了检验,得到温度传感器的测温误差不到1%;然后,在一台350 MW发电机组锅炉上布置了240个光纤光栅温度传感器,建立了一套锅炉水冷壁多点组阵温度在线监测系统,最后,对机组稳负荷、变负荷运行工况下24h连续测量数据进行分析,结果表明:基于光纤测温获得的锅炉水冷壁管壁温度能反映机组运行工况的变化,表征锅炉在不同运行条件下水冷壁壁温分布及热负荷分布规律,有助于运行操作人员对水冷壁内汽水状态进行分析判断,为锅炉运行的安全经济性提供技术支持。 展开更多
关键词 锅炉水冷壁 管壁温度分布 光纤光栅测温 在线监测
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基于分布式光纤传感的变压器绕组变形监测技术研究
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作者 刘彦杰 《通信电源技术》 2025年第1期237-239,共3页
变压器作为电力系统中的核心设备,绕组变形可能引发严重故障,因此需实时监测变压器绕组变形。基于此,研究基于分布式光纤传感的变压器绕组变形监测技术,在变压器绕组表面布置光纤传感器,采用光时域反射技术,检测光纤沿线的应变、温度分... 变压器作为电力系统中的核心设备,绕组变形可能引发严重故障,因此需实时监测变压器绕组变形。基于此,研究基于分布式光纤传感的变压器绕组变形监测技术,在变压器绕组表面布置光纤传感器,采用光时域反射技术,检测光纤沿线的应变、温度分布,旨在更好地保障变压器运行,预防潜在故障。 展开更多
关键词 变压器绕组 绕组变形监测 分布式光纤传感 监测技术
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基于光纤测温系统的采空区温度变化规律及遗煤自燃监测
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作者 马斌 连建军 +3 位作者 王辰 刘统学 翟小伟 马腾 《陕西煤炭》 2025年第3期90-95,112,共7页
采空区遗煤自燃监测预警对煤矿安全生产至关重要,以王洼二矿21081综放工作面为工程背景,采用分布式光纤测温技术研究工作面推进过程中采空区温度分布规律,分析时空尺度上采空区温度演化特征,并根据温度监测结果指导现场遗煤自燃防控。... 采空区遗煤自燃监测预警对煤矿安全生产至关重要,以王洼二矿21081综放工作面为工程背景,采用分布式光纤测温技术研究工作面推进过程中采空区温度分布规律,分析时空尺度上采空区温度演化特征,并根据温度监测结果指导现场遗煤自燃防控。研究结果表明,工作面推进过程中采空区温度随推进距离呈现平稳-上升-下降阶段性分布特征,采空区进风侧温度峰值出现在埋深为55~100 m的区域内,最高温度为37.8℃;采空区回风侧温度峰值出现在埋深为30~60 m的区域内,最高温度为34.4℃。利用光纤测温技术指导了210801综放工作面日常防控,并成功解决了采空区内遗煤氧化异常的问题,将采空区内最高温度从47℃降低到36℃。研究成果为采空区遗煤自燃监测预警提供了理论依据与技术借鉴。 展开更多
关键词 煤自燃 分布式光纤测温 温度演化 监测预警
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分布式光纤传感在PCCP断丝监测中的应用研究
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作者 段维维 赵士海 王文凯 《水利建设与管理》 2025年第1期27-31,共5页
断丝是影响管道结构健康运行的主要因素之一。为保障PCCP管线正常安全工作,本文提出了一种基于分布式光纤传感的PCCP断丝监测系统。通过敷设在管道内壁的一根传感光缆,系统能够对服役管线中破坏其性能的断丝事件进行全方位、无死角的快... 断丝是影响管道结构健康运行的主要因素之一。为保障PCCP管线正常安全工作,本文提出了一种基于分布式光纤传感的PCCP断丝监测系统。通过敷设在管道内壁的一根传感光缆,系统能够对服役管线中破坏其性能的断丝事件进行全方位、无死角的快速检测。试验模拟进行了管道断丝破坏,结果表明,空管时断丝信号频率主要集中在300~1000Hz,高频部分整体能量相比断丝前有所增加;管道带水时,1000Hz附近的能量占比下降,部分能量向高频部分转移,主要集中在3000Hz、4300Hz以及4700Hz频带附近。以上发现可为后续深度学习断丝信号特征、提高断丝识别准确率提供样本支撑。 展开更多
关键词 分布式光纤 管道安全 断丝监测 信号频率 时域波形
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煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征 被引量:4
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作者 张平松 许时昂 +1 位作者 傅先杰 吴荣新 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期628-644,共17页
开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研... 开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研究区,通过采用分布式光纤与并行电法联合测试技术,构建超过600 m深度全断面钻孔监测系统,探究巨厚松散层变形特征和内部移动规律。全断面监测系统能够获取煤层采动区域巨厚松散层内部应变、位移信息及监测钻孔周围电阻率变化情况,量化地层监测断面松散层内部移动变形时空关系和渗流场变化数据,分析松散层内地层变形特征与发育形态。研究结果表明:多参量联合测试技术的应用,显著提高了对巨厚松散层移动变形的监测效率和变形定位的准确性,获得了工作面回采位置与松散层内部变形时空演变关系。并根据松散层变形特征,将采动影响过程划分为超前影响期、弱采动影响期、强采动影响期、采后沉稳期4个阶段,揭示了超前影响变形表现“台阶状”形态与采动影响期的“反向3字型”移动特征,同时分析了“反向3字型”移动模式的构成条件、影响因素。基于全断面监测数据,提出巨厚松散层变形多场可测信息量化评价方法,阐明了巨厚松散层在煤层开采过程中存在分层应力积累与释放的规律。研究内容为巨厚松散层内部移动变形的精细化监测分析提供重要的技术支持。全断面监测技术的应用,也可为采动损害过程监测与评价、矿山生态源头减损与减沉、沉陷区土地规划与复垦以及松散层内注浆改造等提供参考。 展开更多
关键词 变形特征 全断面监测 巨厚松散层 开采沉陷 分布式光纤感知
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光纤传感技术在油气田开发中的应用 被引量:1
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作者 刘合 王松 +2 位作者 叶泽禹 周慰 李沁泽 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第4期707-717,共11页
分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油... 分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油工程领域应用情况。整体表明光纤监测是一种经济高效的监测技术,具备实时监控油气井全生命周期的潜力,是具有科学性、时代特性和安全高效的生产测井技术。同时指出分布式光纤传感技术在油田应用的未来发展应聚焦于提升传感器性能、丰富光纤监测场景应用、提高资料处理解释水平能力,降低应用成本,进一步发挥光纤在油气田开发中的作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 水力压裂 产液剖面测试 压裂监测 注采监测 储气库安全监测 套损监测
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分布式光纤压裂监测技术研究及应用
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作者 王立歆 路智勇 +3 位作者 杨心超 陈占国 杨小慧 程磊磊 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1039-1046,共8页
随着页岩油气等非常规油气勘探开发走向深层以及日趋精细化,微地震等传统压裂监测手段愈发无法满足压裂效果评价的精度要求。作为分布式光纤传感(DFOS)技术的最新研究进展,分布式光纤声波传感(DAS)近年来成为国内外压裂监测方向的研究... 随着页岩油气等非常规油气勘探开发走向深层以及日趋精细化,微地震等传统压裂监测手段愈发无法满足压裂效果评价的精度要求。作为分布式光纤传感(DFOS)技术的最新研究进展,分布式光纤声波传感(DAS)近年来成为国内外压裂监测方向的研究热点。文中介绍了井下光缆布设、光缆深度标定、DAS信号处理、压裂期间DAS响应提取和解释的方法,并结合涪陵地区某页岩气井组的套管外光纤压裂监测实例,展示了DAS技术给非常规油气水力压裂监测带来的新视角和新认识,为我国压裂监测新技术的发展和推广应用提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 分布式光纤声波传感 压裂监测 页岩油气
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基于光纤监测的分段压裂多簇均衡性评价与优化建议
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作者 刘合 慕立俊 +3 位作者 齐银 陈文斌 拜杰 涂志勇 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第6期1-7,共7页
作为庆城页岩油矿场实验室一期工程的一部分,从本井水平井压裂过程中,通过套管外部署的永久式光缆上采集的DAS和DTS分布式光纤监测数据可以用来评估水平井分段多簇压裂模式下的多簇砂液分配动态变化特征。文章详细阐述了水力压裂过程中... 作为庆城页岩油矿场实验室一期工程的一部分,从本井水平井压裂过程中,通过套管外部署的永久式光缆上采集的DAS和DTS分布式光纤监测数据可以用来评估水平井分段多簇压裂模式下的多簇砂液分配动态变化特征。文章详细阐述了水力压裂过程中基于DAS、DTS测量理论基础与各簇进液进砂计算模型,提出了多簇裂缝均一性指数计算方法,得到段簇设计、射孔优化、暂堵等因素对多簇裂缝均衡性的影响规律认识。结合现场实际应用情况得到几点认识:(1)光纤技术是目前评价多簇砂液分配规律的最有效且最直观的技术,能够准确量化评价多簇扩展均衡性;(2)庆城页岩油各簇均有进液信号显示,100%起裂进液;(3)簇间进液进砂分配差异大,计算均一性指数30%~87%,平均61.8%,且仍有提升空间;(4)甜点品质、段簇设计及射孔是影响进液进砂关键因素,暂堵效果不明显。该应用实例为后续开发方案的调整和压裂设计的优化提供了重要依据,同时有助于拓展分布式光纤监测技术在国内非常规油气领域的更加广泛、深入的应用。 展开更多
关键词 分布式光纤监测 多簇均衡性 页岩油水力压裂矿场实验 DAS DTS 段簇设计 差异化射孔
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预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究
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作者 商峰 宋文杰 +3 位作者 韩金生 杨波 付垚 徐龙海 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期305-310,共6页
采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表... 采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明:断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100~200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。 展开更多
关键词 断丝监测 声发射 分布式光纤 水声探测
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基于分布式光纤的蜂窝夹层结构脱粘损伤监测
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作者 徐浩 王中枢 +4 位作者 马寅魏 李建乐 李腾腾 张松 武湛君 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期414-419,共6页
航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光... 航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光纤和边界浅槽的方式提高传感器存活效率,得到脱粘损伤应变特征。采用参数化建模方式对不同损伤位置进行大量有限元模拟,加入白噪声后得到含有脱粘损伤特征的13500组数据。将模拟数据代入卷积神经网络进行训练,训练后的网络对试验损伤数据的识别准确率达到98.84%。该方法能够识别20 mm^(2)脱粘损伤,同时定位平均误差小于4 mm。 展开更多
关键词 蜂窝夹层板 结构健康监测 脱粘损伤 分布式光纤 卷积神经网络
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分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展
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作者 卢聪 李秋月 郭建春 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第4期618-628,共11页
分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传... 分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 温度传感技术 声波传感技术 水力压裂监测 产液剖面 裂缝扩展
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长距离输水管道自动化监控系统的设计与研究
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作者 李大可 王琪 +1 位作者 李玉超 李晓彤 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第S01期324-329,共6页
为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖... 为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖监测子系统的工作原理。在综合管控信息化平台大数据的支撑下,实现了对供水工程内全要素及供水调度管理全过程的精准化、智能化监控,特别是,解决了长距离管网漏损的预警监测、故障定位及阀井井盖的实时状态监测、有限空间监控,对于供水工程的安全运行具有重大意义。 展开更多
关键词 自动化监控 长距离输水管道 管网漏损 分布式光纤安全预警技术 智能井盖监测技术
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DT-CWT-LMS自适应降噪模型构建及其在隧道监测工程中的应用 被引量:1
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作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期973-983,共11页
针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用... 针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,并基于优化双曲余弦函数改进LMS算法的收敛速度和收敛性;最后,为验证所提出算法的有效性,进行BOTDR温度信号降噪试验。试验结果表明:1)DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,在6个温度梯度上的平均SNR值比WDD、EMT、EMD分别高出43.98%、17.5%、8.4%,平均RMSE值分别降低33.18%、17.14%、9.23%,平均SE值分别降低29.04%、21.17%、20.67%。为验证所提算法在工程现场的有效性,依托北京地铁隧道监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行降噪研究,降噪后信号的样本熵平均降低幅为64.03%;2)和常规WDD、EMT、EMD 3种方法相比,DT-CWT-LMS算法在3条光纤上的表现均优于其他3种算法,在1号、2号、3号光纤上的SNR指标比其他3种算法的平均值分别高出22%、38%、27%,说明该算法可作为隧道工程光纤监测信号的一种有效降噪方法。 展开更多
关键词 隧道监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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基于分布式光纤传感与U-Net网络的复合材料分层损伤定量识别方法 被引量:1
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作者 武湛君 董珊珊 +7 位作者 李建乐 朱明睿 张仕承 刘海涛 孙亮 李汉克 董孜劢 徐浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期20-27,共8页
结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接... 结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接根据应变分布准确判定损伤的定量信息。另外,分布式光纤传感器数据量大,通过人为分析应变数据识别损伤较为耗时且准确性偏低。为了应对这一挑战,提出了一种基于分布式光纤传感数据与U-Net神经网络的智能损伤识别方法,旨在自动精确识别复合材料中常见的分层损伤。首先,通过有限元仿真构建U-Net神经网络的训练集与验证集;随后进行含分层损伤复合材料板的悬臂加载试验,通过分布式光纤传感器采集结构应变分布数据作为测试集。损伤识别结果表明,U-Net神经网络可以对分层损伤的位置、尺寸与形状进行较为精确的定量识别。 展开更多
关键词 结构健康监测(SHM) 复合材料结构 分布式光纤传感器 深度学习 U-Net神经网络
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分布式光纤监测技术在水平井分段压裂中的应用 被引量:2
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作者 周明秀 管英柱 +2 位作者 张国威 董为民 曹石年 《能源与环保》 2024年第2期146-154,162,共10页
水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提... 水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提供了新的解决思路。分布式光纤传感技术以其成本低、耐高温、性质稳定、不受电磁干扰等优势,逐渐在油田得到应用。对水平井分段压裂的应用现状进行研究,分析了分布式光纤传感技术原理,总结了分布式光纤的井下安装方式,归纳了分布式光纤传感技术在水平井分段压裂中的应用现状,最后提出了分布式光纤监测技术的发展建议。研究认为:目前,分布式光纤传感技术已受到广泛关注,将成为井下监测的重要工具;分布式光纤传感在水平井分段压裂中的应用主要有压裂液注入分布诊断、人工裂缝起裂及延伸诊断、封隔器泄漏监测和DTS/DAS数据定量解释;对未来温度和声学监测数据的解释方法将向定量解释的应用方向发展。 展开更多
关键词 水平井分段压裂 分布式光纤监测 井下安装 DTS DAS 数据解释
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管道入侵报警和泄漏检测的智能化发展 被引量:1
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作者 刘永军 李大光 戴丽娟 《油气田地面工程》 2024年第7期64-69,76,共7页
第三方破坏、自然灾害破坏和管道的老化及腐蚀是天然气长输管道线路日常运行的安全隐患。为保障管道的安全运行,综合应用入侵报警、泄漏检测和其他安防技术,搭建综合智能安防监控平台,分析了几种常用的入侵报警和泄漏检测技术,明确了天... 第三方破坏、自然灾害破坏和管道的老化及腐蚀是天然气长输管道线路日常运行的安全隐患。为保障管道的安全运行,综合应用入侵报警、泄漏检测和其他安防技术,搭建综合智能安防监控平台,分析了几种常用的入侵报警和泄漏检测技术,明确了天然气长输管道行业以光纤传感技术作为入侵报警和泄漏检测系统的发展方向。以阿联酋天然气管网为例,分析了各种技术在特定环境中应用的情况,探讨我国输气管道项目实际应用的问题。入侵报警和泄漏检测在天然气管道上的应用越来越多,需要进一步开放平台接口,接入门禁系统、扩音对讲系统、巡更系统、动力环境监测系统,共同组成多系统融合的综合智能安防监控平台。依托5G网络、人工智能、云计算、大数据、物联网等智能技术的优势,推进管道运营体系改革,实现管道行业由传统运行模式逐步向数字化、智能化发展。 展开更多
关键词 管道安全 综合智能安防监控平台 光纤传感技术 入侵报警 泄漏检测 视频监控
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