城市燃气在管道运输过程中存在很大的安全隐患, 一旦发生危险, 后果不堪设想, 燃气管道泄漏的监测与定位意义重大。为解决目前大部分管道泄漏检测与定位方法存在的易受环境干扰、精度低、适用范围窄、计算难度较高等问题, 提出了一种基于时延估计的光栅阵列(wFBG)管道泄漏检测与定位方法, 该方法通过光栅阵列技术采集振动信号, 根据采集到的泄漏振动信号时域、频域上的特征, 首先通过基于短时能量分析的方法检测管道是否泄漏, 然后对满足要求的信号片段进行峰值间多项式拟合获取泄漏信息到达的时刻, 最后根据时间差定位泄漏点。实验结果表明, 该方法能有效检测泄漏, 并且在测量距离为40 m的情况下, 定位误差在1 m左右。

管道运输安全是国民经济和人民生活的重要保障，管道泄漏监测成为管道运输安全中需要解决的一大难题。本文提出了一种基于分布式光纤振动传感（DVS）系统实现管道泄漏监测的多维空间数据融合算法，将传感光缆固定在管道侧面，通过DVS系统拾取管道泄漏信号，分别根据时间窗和空间分辨率对管道泄漏信号进行时空域平均，设定合适阈值完成管道泄漏监测报警。实验中对单点泄漏以及多点泄漏进行了测试，单点管道泄漏信号信噪比提升了4.5 dB，单点管道泄漏报警率最高提升了19.53 %，多点管道泄漏报警率最高提升了2.29 %，实现了对加压0.2 MPa管道泄漏的实时监测报警。

管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题, 提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律, 通过提高传感器布设密度, 降低信号衰减强度, 得到了更清晰的负压波下降沿拐点信息。根据泄漏点所在传感器区间不同, 提出了自适应负压波波速数值计算方法。在实验室分别对光纤与传统负压波泄漏监测方法进行对比分析, 实验结果显示, 在泄漏量为管道总运输量5%的工况下, 光纤监测法泄漏定位误差小于1.6%, 较传统的监测方法能获得更高的管道泄漏监测灵敏度及定位精度, 具有更加广阔的应用前景。

针对日益严重的天然气管道泄漏问题, 研制了一台基于吸收光谱技术的实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达.介绍了该仪器的工作原理, 论述了该仪器的系统构成、设计方法, 探讨了高精度激光稳频, 实时定标系统等关键技术.地面试验和机载试验数据的分析结果证明了该仪器的工程实用性.

针对我国日益凸显的天然气管道泄漏监测的实际需求, 提出了一种适于直升机平台的基于近红外波长调制吸收光谱的天然气管道泄漏监测技术, 阐述了该技术的基本原理, 论证了该技术对直升机平台的工程适用性, 研制了一套室外试验研究平台, 利用试验数据证明了该技术的工程可行性.

进入21世纪后，我国的天然气消耗量飞速上升，目前国内输气管道总长 度已经达到2.4万公里，预计2010年底将达到3.6万公里。如此绵长的输气管道，随着管道设施的老化、地质结 构的变化、地质灾害的发生，天然气的泄漏在所难免。通常天然气管道的泄漏量一般大约要占输气总量的 10%。天然气管道泄漏对经济发展、大气环境和社会安全带来了负面影响，因此必须积极开展各种天然气管道 泄漏监测技术的研究。本文首先介绍了国内外基于机载平台的天然气管道泄漏监测技术的研究现状，然后阐 述了两种主要机载天然气监测技术的工作原理，在分析比较两种技术优缺点的基础上，提出了适合我国国情 的机载天然气管道泄漏监测的技术方案，并报道了与此方案相关的基础性研究内容。