基于GIS的光纤传感技术在供热管道安全防护中的应用研究

温婉丽　关辉　张会芳

摘 要：供热管道泄漏事故发生后，轻则造成管网的损坏，重则造成人员伤亡。因此，如何对管道进行安全监控预警，预防事故的发生，确保居民生活和人身财产安全，为老百姓提供一个安全、放心的生活环境？针对这些实际问题的存在，拟采用分布式光纤振动传感管道入侵检测技术和分布式光纤温度传感管道泄漏检测技术实现供热管道入侵预警和泄漏报警，并实现入侵点、泄漏点的及时檢测、准确定位，提升供热管道的安全防护能力。

关键词：GIS 光纤传感技术 预警

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（b）-0045-02

1 光纤传感技术的发展

光纤传感技术是20世纪70年代末兴起的一项技术，可以测量压力、温度、应力（应变）、磁场、折射率、形变、微震动和声压等70多种；物联网技术、计算机技术、互联网技术和3S技术也是迅猛发展的新技术；这些新技术的发展和应用都有效地促进了智慧城市的建设和发展。

2 基于GIS的光纤传感技术在供热管道安全防护中的应用研究的意义

自青岛11.22爆炸事故发生后，引起了国家相关部门的高度重视，住房和城乡建设部科技司联合城建司在北京组织召开了“智慧城市地下管网安全监控预警系统专题研讨会”，提出“开展智慧城市地下管网安全监控预警系统建设，实现管网运行管理和突发灾难事故的被动响应式向主动反应模式转变”的建设要求。

2014年6月15日，为加强地下管线建设管理，保障城市安全运行，提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，国务院发布了国办发〔2014〕27号文件《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，提出加大城市地下管线科技研发和创新力度，利用物联网监测和隐患事故预警等先进技术，积极推广新工艺、新材料和新设备。

因此，如何采用先进的管道安全防护技术，保障管网安全，并及时发现管道泄漏、准确定位排除故障，提升供热管理水平，提高供热服务质量；如何对管道进行安全监控预警，预防事故的发生，确保居民生活和人身财产安全，为老百姓提供一个安全、放心的生活环境，是各个供热企业都急需要解决的重大问题。

3 国内外光纤传感技术在供热管道安全防护中的应用实例分析

2007年7月18日，美国纽约曼哈顿区供热管线爆炸，对当地人民生活造成严重的安全隐患，纽约市政府采用管道泄露监测系统，对管道进行实时的泄露监测并精确定位。

2013年12月，在青岛高新区建成综合管沟专业管线监控系统，能在泄漏时实时报警，精确定位泄漏点。

4 基于GIS的光纤传感技术在供热管道安全防护中的应用研究

4.1 研究目的

结合供热企业供热管线现场实际情况和GIS管理信息系统，利用先进的供热管线外力入侵防护预警设备，供热管线泄漏监测报警设备，开展供热管道入侵预警、管道泄漏安全防护建设，构筑两道供热管网安全防线，实现供热管网运行安全的“先期预防、实时监测、智能预警、快速处置”，有效提升供热管网安全管控与防护能力，有效控制供热管网入侵和泄漏事故的发生。

4.2 研究的主要内容

4.2.1 基于GIS的供热管线安全防护系统的集成应用研究

该集成系统主要包括外部应用层、数据分析处理层、数据传输层和数据采集感知层。

4.2.2 管道实体的硬件设置

（1）完成与供热管道同沟铺设的光缆。以光纤作为传感器，附着在管道上方，进行振动、温度检测。光纤布设采用直线式接力连接。

（2）根据现场环境，完成供热管道分布式光纤振动传感主机、温度传感主机的配置优化。

（3）完成与供热管道同沟铺设，用于振动和温度检测的传感光芯的筛选；对光纤的质量（光功率的损耗率）进行检测。

（4）完成传感主机与管道同沟铺设的光纤的数据标定、管道与光缆的地理位置标定等，便于对故障点的准确定位及基于GIS的报警应用。

（5）对现场的各种入侵振动信号进行特征值采集，设置并完善管道入侵类型识别模型库，提高识别精度。

（6）完成供热管道安全防护系统调整完善，实现供热管道外力入侵、泄漏的实时检测、预警报警和入侵、泄漏位置的准确定位。

（7）完成现场建设集成应用。

4.3 研究采用的主要技术

（1）采用GIS信息管理系统对所有数据集成管理分析。

（2）采用分布式光纤振动传感管道入侵检测技术和分布式光纤温度传感管道泄漏检测技术实现供热管道入侵预警和泄漏报警，并实现入侵点、泄漏点的及时检测、准确定位，提升供热管道的安全防护能力。

（3） 将基于GIS的供热管道信息系统和分布式光纤传感技术集成应用。

4.4 研究主要技术路线

主要技术路线见图1。

5 结语

通过供热地下管网“运行状态实时监测、安全隐患及时发现、故障排除快速反应、应急处置规范高效”，提高供热企业管网快速反应和安全防控能力。能够产生不可估量的经济效益：能够减少50%的管网损坏事故的发生；减少管道损坏的修复损失、减少热损失、水损失、减少城市居民因管道事故造成的赔偿损失；延长管道的运行寿命；能够为供热企业带来巨大的经济效益，能够实现供热管道泄漏情况全方位实时监测、及时预报警和准确定位，消除供热泄漏安全隐患，保障地下管道安全运行，保障居民生命财产安全。

参考文献

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