海底管道是海上油气田开发工程设施的主要组成部分，担负着海上油气输送的重要任务。相比于陆上管道，海底管道的工作环境更为恶劣，管道易受腐蚀、第三方活动、自然灾害等因素的影响而出现损伤甚至失效等问题。

    其中，海底管道腐蚀是导致管道失效的重要因素。而海底管道一旦失效泄露，将会严重破坏海洋环境，造成巨大的经济损失，甚至有可能导致人员伤亡。且海底管道的修复工作难度大、周期长、费用高。因此有必要对管道的腐蚀情况进行实时监测，以便能够及时采取相应措施，防止管道失效这种灾难性问题出现。

    针对上述情况，英国WFS（Wireless Fiber systems）科技公司推出了Seatooth PipeLogger（以下简称SP）腐蚀监测仪。该公司在新闻发布会上表示：“SP腐蚀监测仪旨在降低长期监控海底管线或跨接管的作业成本，该工具的研制会彻底改变水下资产完整性监控模式。”

    根据公司发布消息，SP监测仪搭载了超声波测厚传感器，即使管线绝缘层厚达6毫米，壁厚测量数值也可精确到0.1毫米。客户可根据特定需求自定义仪器的壁厚监测周期，测量数据可自动存储在船载数据记录器内。

    在海水、海底、混凝土罩面结构或浪溅区，SP监测仪的无线通讯覆盖范围是5~10米，额定入水深度为1000~4000米，在海水中的视重不超过5千克。

    SP调幅系统包含一个SP单元（搭载一款Seatooth感应加速度计传感器）和一个数据记录器，可用于改造现有管线资产。对于倾斜、隆起或者塌陷管线，SP系统在监控过程中无需穿透管线。

    可利用Seatooth数据回收单元（Data Recovery Unit，以下简称DRU）无线获取存储在SP调幅系统内的数据，该回收单元可通过远程遥控机器人（以下简称ROV）、潜水员或自主式水下载具（以下简称AUV）下放到位。

    SP监测仪可实时监控与记录管线腐蚀情况，专门服务于埋藏管线等水下资产的改造作业，是一项具有革命性意义的产品。为了提高油气藏开发采收率、保障管线等资产完整性与流动安全性，SP产品基地研发了一系列的水下基础设施无线改造工具。

    对于水下管线系统与隔水导管，SP系统是一种有效的数据采集与监视控制系统（Supervisory Control and Data Acquisition，以下简称SCADA）平台，可作为有效流动安全保障计划的重要组成部分。为了保护管线外表面， Seatooth传感技术与SP系统糅合于一体，其包含有一系列的非侵入型传感器，可实现管线状态监控。

    非侵入型传感器的应用，可避免管线内部出现流体扰动现象，还可有效避免常规插入式传感器出现的腐蚀、堵塞和清洁问题。水合物形成、管线疲劳以及腐蚀现象都会影响流动安全性，而传感数据可对这些问题进行早期预警。

    Seatooth技术可在海水、空气或者地下进行无线通讯。WFS公司的Seatooth专利技术支持在海水、海床、混凝土罩面结构、金属管线以及浪溅区等介质内开展可靠的双向无线通信。SP在SCADA架构中可作为无线远程测控单元（Remote Terminal Unit，以下简称RTU）。

    Seatooth技术产品中应用的数据传输技术支持数字数据的双向传输，传输速率高、低延迟。

    SP系统数据记录器所记录的传感数据，之后可由DRU提供的ROV实现无线收集。SP系统与Seatooth S100 DRU整合在一起，可实现双向数据传输，即意味着后者可向前者发送命令数据流。

    SP可以独立作业，也可与其他仪器联合组成网络系统设备，利用Seatooth S400通信平台，可使节间距延展至30米。

    特征

    通过应用专利技术，SP调幅单元可用于监控管线运动、振动、倾斜及角度等多方面情况。SP单元搭载的是Seatooth感应非穿透型加速度计传感器。

    此外，加速度计传感器可与其他类型的非侵入式传感器联合使用，例如超声波测厚传感器，可用于监控管线腐蚀与管道壁厚；超声波流量传感器，可用于监控过程流量或相对速度；温度计，可用于确定芯管内外部温度；内部电压传感器，可用于阴极保护和电流阴极保护（ICCP）系统监控。

    用户可根据自身需求调节传感器的读取速率，变化范围从1/分钟到1/每月均可，Pipelogger数据记录器可存储多达4万个数据点。

    SP基础系统是专为8 in直径管线设计，包括一个加速度计传感器和一个数据记录器，目前已开发出系列化产品，可安装在4 in~48 in直径的管线上。PipeLogger可通过多条绑带或重型磁夹固定在管线上。

    Seatooth S100 DRU利用ROV（通过RS232串行连接）或潜水员、AUV可与SP调幅系统间实现双向通信，带宽可达2.4千位节/秒，在流体介质中的传输距离为5米。该耦合系统可与传统型无线通信系统相兼容。此外，Seatooth S400基础系统支持清管器收集数据，通过管壁传输数据。

    适用范围

    1  SP调幅系统适用范围

    1. 改造的涡激振动监控器——监控周遭海水流动对水下设备的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态；

    2. 改造的流激振动监控器——监控管线内部流体流动对水下管线的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态；

    3. 改造的波激振动监控器——监控水下波动区流体对部署设备的冲击振动情况，实时了解累积性管线疲劳状态。

    2  配合其他传感器可获得扩展功能

    1. UT或电压传感器——长期性腐蚀监测；

    2. 超声波流量传感器——水合物形成监测；

    3. 温度传感器——管线内外温度监测。

    案例研究：管线完整性管理

    1  目的

    1. 灵活改装温度传感器，用于监测水下管线；

    2. 可通过ROV、AUV、潜水员或直接在海上获取无线数据。

    2  参数

    1. 温度传感器测量范围和精度：0-200°C；+/- 0.5°C；

    2. 数据记录器：400,000 个数据点；

    3. 无线通信系统：①上传速率：约1,000 次采样/分钟，② 范围：最大5米；

    4. 可实现网络化应用；

    5. 磁夹；

    6. 电池寿命：5年。

    3  优势

    1. 部署 & 回收成本低；

    2. 数据采集方便、成本低；

    3. 可使用无线网络连接到偏远地区。

    备注

    WFS公司的“Seatooth”（型号：S5510）频率为100kHz～200kHz，水中传播速度为100kbps，最大通信距离达10m。如果提高频率的话，从技术上来说速度最大可达1Mbps，WFS公司认为将来能够提高至10Mbps左右。Seatooth这个名字是因为该技术与通信距离约为10m、数据传输速度约为几百k～1Mbps的蓝牙相似而命名的。

    另外，“SeaText”（型号：S1510）利用的是几kHz以下的低频率，因此通信距离更长，在水中能以100bit/秒的速度通信30m。当然，由于电波在空中能更长距离传播，如果在浅海区或较浅的池塘等，水底的传感器可以与数百米远的岸上进行通信。

    具体用途方面，Seatooth可用于比如在船上或冰车上远程操作无人小型潜艇，与潜艇间通信、或者大型潜舰对接时的通信等。Seatext可用于英国南部等被海浪侵蚀的场所的海岸线监控，以及利用河底的传感器进行的水质检测。除了水之外，土壤也能传播电波，因此还可用于埋入地下的下水管雨量传感器等。

    通信所需的传感器的耗电量方面，5～10mW即可进行一次水中通信。这样的话，即使每天进行4次100kbps的通信，电池也能使用1年左右。如果与铺设线缆所需的工夫和成本相比，更换传感器或电池相对容易。

    为了方便安装，SP调幅系统可配备ROV或潜水员握柄或ROV夹具，另外还可能配置ROV/潜水员LED接口，可下到1000m水深。WFS公司应用了专利化电池持久续航管理技术，水下部署设备的电池使用寿命可达15年，这可有效降低常规水下长期监测时需要投入的高额ROV安装和监测设备维护费用，将大大提高无线监测及传输数据的能力。