基于光纤预警系统的管道保护方案的应用

摘要：利用智慧化技术手段形成综合性管道保护方案，与人工巡检队伍集成为监控中心，形成“110”式监控联动常态化机制，可助力国家油气管网高效发展。津唐管道已在实践应用中取得较好效果，并在进一步探索优化方案，完成人工与智能的完美结合。

关键词：光纤预警;管道保护;智慧化;应用

一、前言

近几年国内外发生的油气管道泄漏或爆炸事故的毁灭性有目共睹。由于长期埋设在地下，油气管道受到自身腐蚀，以及遭受自然和人为破坏等各种不确定因素的影响，安全运行始终存在巨大威胁。今年，在国家油气管网改革的新形势下，油气管道管理体系势必与油气市场一起向更加规范化、系统化发展。然而，在新冠病毒的影响下，处处体现着依赖人工管理的局限性。因此逐渐凸显出智能化、无人化的技术手段在油气管道保护工作中应用的必要性。

二、需求量化

（一）动土监测

传统意义上的管道保护主要是防止人为蓄意偷盗管输油气，在偷盗过程中产生的泄漏等无法估量的严重后果。随着城市化快速发展，沿线人口活动区域不断扩大，打孔盗油数量有所减少，但农田和乡镇周边临时且私人施工数量呈井喷式增加，因随意性较高导致受监管程度较差[1]。总结以上两方面基础需求，当管道附近有“动土点”时，需自动识别，并报警提示及时处置。

（二）人员车辆异常行为识别

管道上方存放占压物，或人为破坏管道标识，或有大型工程车频繁进出时，如可以提前识别，即可提前介入，对第三方施工或人为破坏行为的管控将更具主动性。

三、应对方案

（一）光纤预警及数据分析

针对管道附近动土点的自动识别可以引入光纤传感技术，利用光纤受外部压力影响造成的长度和折射率变化，通过专用设备监测到这种变化，从而通过算法判断出外部压力的精确位置，即光纤预警系统[2]。

通过较精准的快速动土定位及报警，可以有效提高管道巡检效率，补充人工巡检因时间差产生的巡检空白期，实现管道上方动土24小时监控。

（二）视频监控及智能分析

针对人员车辆异常行为可引入移动与固定两种模式的视频监控。移动模式即无人机，固定模式即架设摄像头。通过摄像机内置人员异常行为识别、工程车检测等核心算法，实时监控管道周围的情况，一旦发现异常，则开启视频回传功能，把现场视频实时回传至站场监控中心。

通过精准识别，减少网络带宽消耗及不必要的人工巡检工作。通过告警事件统计，可针对特定区域、特定时间对人工巡检排班进行优化，以提高巡检效率和缩短事件处置时间。

（三）应用集成

将光纤预警、视频监控、数据分析等集成监控中心，形成“110”式的监控联动常态化机制。

四、 应用实践

2019年，在长输成品油管道津唐某管段部署了光纤预警系统。截至2020年6月底，光纤预警系统共发出三级及以上报警1003次，共对应52处不同的报警位置，逐一核查后均能发现对应的外管道活动迹象，发现并处置管道沿线第三方受控活动38处（涵盖16处农耕作业以及22处不会危害管道的第三方施工活动），发现并制止可能危及管道的第三方施工4处。

光纤预警系统的应用极大提升了我们对外管道周边活动的感知能力，摆脱了人工巡线无法有效监督的窘境，真正实现了外管道全天候、全时段、全地域的精准监测，从“发现异常”环节不仅具备了完美替代人工巡护扫查的能力，而且也使巡护质量的监管有了更好的抓手。同时，为进一步提升光纤预警核查工作的效能，我们还自主开发了管理工具—光纤预警核查模块，大幅提升了该项工作的信息化和数字化水平。

为了优化资源配置，实现光纤预警系统与现行的巡护线管理深度融合，我们正在分阶段逐步完成巡护线业务的重构。

同期，同段管道部署了无人机和沿线部分高后果区架设视频监控摄像头。经过半年，完成了利用同沟光纤实现无人机信号全覆盖以及4k高清管道影像的实时传输，以及飞行员的培训工作。一方面可在上述光纤预警报警核查中加入无人机飞行任务，形成空地一体化监测体系。另一方面助力人工巡检，可在空间上弥补人工的限制。固定点位的智能视频监控系统则通过对原始视频图像经过背景建模、目标检测与识别、目标跟踪等一系列算法分析，进而分析其中的目标行为以及事件，然后按照预先设定的报警策略，及时发出报警信号。

五、结束语

国家油气管网公司已经成立，国内供应主体将更加多元化，这更有利于加快管网投资建设的步伐，促进管网互联互通。在基础设施运行效率不断提高的同时，智能化管理体系应随之迅速形成，从而助力国家能源安全，为能源市场国际战略提供强大后盾。

参考文献：

[1]张季娜，杨玉锋，张华兵，等.城镇燃气管道完整性管理及技术进展 [J]. 中国设备工程，2018，401（15）：178-179.

[2]佟敬阔，靳宝全，王 东，等.面向管道安全监测的 R-OTDR 分布式光纤测温系统[J]. 传感技术学报，2018，31（1）：158-162.

作者簡介：

陈爽（1984-） 女 河北省民族;最高学历：硕士研究生;目前职称：工程师。