管線洩漏偵測怎麼做？DTS 光纖溫度監測與 DAS 應用｜72 公里 CO₂ 管線實際案例

什麼是管線洩漏偵測？為什麼長距離管線需要即時監測？

 

AP Sensing 曾在阿拉伯聯合大公國的一項二氧化碳輸送工程中，導入結合溫度與聲學／振動感測的光纖監測方案，協助營運單位監測管線洩漏及第三方干擾事件。

該案例涉及一條長達 72 公里的高壓 CO₂ 輸送管線，需要在長距離、高壓操作條件下維持可靠的監測能力。

工程條件與監測需求

由於輸送介質為高壓 CO₂，系統除了需要辨識洩漏引起的異常變化，也需要監測可能危及管線安全的第三方活動。

AP Sensing 因此整合光纖溫度感測、振動感測及集中式監控系統，建立管線安全監測架構。

 

DTS 如何偵測 CO₂ 管線洩漏？利用異常降溫辨識風險

DTS（Distributed Temperature Sensing）是一種利用光纖沿線量測溫度分布的技術，可提供不同位置的溫度資訊，協助監測人員辨識異常溫度變化。

一般提到管線溫度監測，容易聯想到設備過熱、火災或高溫異常。然而，在特定高壓氣體輸送條件下，洩漏也可能造成局部溫度下降。

為什麼 CO₂ 洩漏會造成溫度降低？

當高壓 CO₂ 從管線洩漏時，可能因壓力快速下降、流體膨脹及相變等過程，使洩漏位置附近產生降溫現象。

其中，焦耳－湯姆遜效應（Joule-Thomson Effect）是解釋流體節流過程中溫度變化的重要物理現象之一。

在本案例中，AP Sensing 利用 DTS 偵測 CO₂ 洩漏可能造成的快速降溫，並透過系統辨識異常事件、觸發警報。

本專案沿管線配置三台 DTS 監測主機，取得沿線溫度資訊，協助營運單位掌握異常情況。

需要注意的是，氣體洩漏是否產生足以被偵測的降溫，取決於輸送介質、壓力、溫度、洩漏規模、環境及光纖安裝條件等因素。

因此，DTS 是否適合作為特定管線的洩漏偵測方案，仍須經過工程評估，不能直接套用單一案例結果。

 

DAS 與光纖振動感測如何應用於管線安全監控？

除了管線本身的洩漏風險，外部施工、開挖或其他第三方活動，也可能對輸送管線造成威脅。

第三方干擾（Third Party Interference，TPI）是管線安全監測的重要項目之一。

分佈式光纖聲學感測（DAS）可利用光纖感測外部擾動所產生的相關訊號，依系統設計與演算法，分析特定事件的聲學或振動特徵。

在實際應用上，可依需求評估監測：

• 管線周邊施工或開挖活動。
• 特定機械作業引起的振動。
• 可能影響管線安全的第三方干擾事件。
• 需要辨識位置的異常聲學或振動訊號。

本項 CO₂ 管線案例的原廠報告使用 DVS（Distributed Vibration Sensing，分佈式振動感測） 描述其振動監測技術，並結合 DTS 進行管線安全管理。

DAS 與 DVS 均與光纖聲學／振動感測應用相關，但不同產品的技術架構及性能可能不同，不能直接視為相同設備或規格。

透過溫度與聲學／振動資訊的整合，營運單位可從不同監測面向掌握管線狀況。

 

DTS 與 DAS 有什麼不同？如何選擇合適的管線監測技術？

對於正在評估管線監測系統的工程單位，DTS 與 DAS 的差異是重要的技術選型問題。

DTS 與 DAS 並非互相取代的技術，而是針對不同監測需求提供資訊。

例如，當工程目標是掌握管線沿線的溫度異常，可優先評估 DTS；若主要需求為管線周邊開挖或第三方活動監控，則可評估 DAS 或適用的光纖振動感測方案。

若同時涉及洩漏與外部干擾監測，也可依工程條件評估整合方案。

 

SmartVision 如何整合管線監測資料與異常警報？

長距離管線監測除了需要感測設備，也需要可靠的資料整合與管理機制，才能讓現場量測資訊有效傳遞至控制中心。

在本案例中，AP Sensing 採用 SmartVision 集中式監控平台，整合沿線溫度、振動及相關警報資訊。

SmartVision 可透過圖形化操作介面，協助管理人員查看管線狀態與異常事件。

本案主要監控伺服器設置於遠端脫氣站，並透過 TCP/IP 架構與既有 SCADA／DCS 平台介接，提供系統及警報狀態資訊。

這種整合方式讓營運單位可集中掌握不同監測設備的資訊，協助提高異常事件的管理效率。

實際工程成果：整合溫度與振動監測，提升管線安全管理能力

根據 AP Sensing 原廠案例，本專案利用 DTS 與 DVS 技術，搭配 SmartVision 監控平台，建立涵蓋管線洩漏及第三方干擾的整合監測方案。

其主要應用成果包括：

1. 建立長距離管線監測能力

透過沿線光纖及分佈式感測設備，取得 72 公里 CO₂ 管線的監測資訊。

2. 偵測 CO₂ 洩漏造成的溫度異常

利用高壓 CO₂ 洩漏可能產生的快速降溫現象，辨識相關溫度變化並觸發警報。

3. 整合第三方干擾監測

透過光纖聲學／振動感測技術，增加對管線周邊異常活動的掌握。

4. 集中管理異常警報

運用 SmartVision 整合監測設備及警報資訊，協助管理人員掌握系統狀態。

5. 支援既有控制系統整合

將相關監測及警報資訊提供給 SCADA／DCS 系統，支援既有的管線管理作業。

 

除本案例的 CO₂ 輸送管線外，分佈式光纖感測技術也可依監測目的，評估應用於不同工程環境。

能源輸送管線

對於長距離能源輸送設施，可評估利用光纖感測監測溫度異常、外部干擾及其他特定事件。

工業氣體與化工管線

針對工廠內部或廠際輸送管線，可依輸送介質與操作條件，評估是否有適合的光纖溫度或聲學監測方式。

地下管線與公共基礎設施

部分地下管線可能受到外部施工、開挖及環境變化影響，可依監測目標評估光纖振動感測及遠端警報方案。

隧道與長距離基礎設施

對於需要沿線監測的隧道及其他基礎設施，也可依實際需求評估 DTS 或 DAS 技術。

 

規劃管線光纖監測系統前，需要確認哪些條件？

在導入 DTS、DAS 或其他分佈式光纖監測方案之前，建議工程單位先確認以下資訊：

透過初步確認這些條件，可協助判斷監測目標是否明確、技術是否適用，以及後續需要進行哪些工程評估。

 

管線光纖監測常見問題 FAQ

Q1：DTS 光纖溫度感測可以偵測管線洩漏嗎？

可以在適當條件下協助偵測。DTS 可取得沿線溫度分布，若洩漏事件會造成可量測的局部溫度變化，即可評估利用 DTS 辨識異常。

例如 AP Sensing 的 72 公里 CO₂ 管線案例，就是利用高壓二氧化碳洩漏可能引起的快速降溫，進行洩漏監測。

但並非所有管線洩漏都會產生足夠明顯的溫度變化，因此必須依輸送介質、操作條件與感測光纖配置進行評估。

 

Q2：DTS 與 DAS 的主要差異是什麼？

DTS 主要用於光纖沿線溫度分布監測，DAS 則主要用於沿線聲學或振動相關訊號的偵測。

若監測目的是溫度異常，可評估 DTS；若需要辨識施工、開挖或其他振動事件，可評估 DAS。兩者可依工程需求分別使用或整合。

 

Q3：管線沒有既有光纖，也可以導入 DTS 或 DAS 嗎？

可以評估新設感測光纖，但必須先確認管線路徑、現場施工條件、光纖安裝方式，以及實際佈線距離。

若已有光纖，仍需確認光纖類型、可使用纖芯、光纖路徑及感測設備的相容條件，不能直接認定現有通訊光纖一定可用於監測。

 

Q4：DTS 可以應用於化工廠或工業氣體管線嗎？

DTS 可作為工業管線溫度監測的評估選項，但能否用於洩漏偵測，須視輸送介質、洩漏特徵及現場條件而定。

對於化工、工業氣體或其他製程管線，應先明確定義需要偵測的異常事件，再進行技術可行性評估。

 

Q5：光纖監測系統可以整合既有 SCADA 或中控系統嗎？

部分光纖感測系統具有與第三方監控平台整合的能力。

在本案例中，AP Sensing SmartVision 透過 TCP/IP 架構與 SCADA／DCS 系統介接，提供系統及警報狀態資訊。

實際整合時，仍需確認設備支援的通訊介面、資料格式、警報邏輯，以及系統整合責任。

 

Q6：導入管線光纖監測系統，需要先提供哪些資訊？

建議先提供管線長度、輸送介質、操作壓力與溫度、希望偵測的異常事件，以及現場是否已有可使用的光纖。

若已有工程圖面、初步監測範圍或系統整合需求，也有助於進行後續技術討論。

 

盛遠實業 SWi｜DTS／DAS 光纖感測與管線監測方案諮詢

盛遠實業提供 AP Sensing 分佈式光纖感測產品與相關應用諮詢，協助工程單位依實際需求，評估管線溫度監測、洩漏偵測及第三方干擾監控方案。

針對能源輸送、工業管線、隧道及長距離基礎設施等應用，可依監測目標、現場光纖條件與既有系統架構，進一步討論適合的感測方式。

 

正在規劃管線安全監測或評估 DTS／DAS 系統？

歡迎聯繫盛遠實業，提供初步工程條件與監測需求，以利進行技術可行性評估及後續方案討論。

 

案例來源： AP Sensing — Leak Detection & TPI for a 72 km CO₂ Injection Pipeline, United Arab Emirates。

查看 AP Sensing 原廠案例

本文依 AP Sensing 公開工程案例整理，並補充一般光纖感測技術與工程選型說明。案例並非盛遠實業承接之工程，實際系統配置及監測性能需依個別工程條件確認。