張龍 朱波 李海寶 于濤

國家管網(wǎng)集團北京管道公司

摘要：天然氣管道伴行光纜是管道輸送天然氣時進行數(shù)據(jù)采集、傳輸與遠程控制的重要載體，本文通過對管道伴行光纜在運行過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進行分析，提出針對管道伴行光纜采用安裝光纖預(yù)警系統(tǒng)的技防措施。總結(jié)該系統(tǒng)在管道上的4年運行經(jīng)驗。針對光纖預(yù)警系統(tǒng)常見的誤報警、短急快小型施工漏報以及系統(tǒng)無法準確識別威脅事件等問題，結(jié)合實踐給出具體的解決思路。

關(guān)鍵詞：工程管理；光纜預(yù)警系統(tǒng)；油氣管道，事故預(yù)防

伴行光纜是管道輸送過程中進行數(shù)據(jù)采集與傳輸、實現(xiàn)生產(chǎn)運行遠程控制的重要載體，但管道附近的工程施工對伴行光纜的安全構(gòu)成很大威脅，主要有三個方面的原因。

一是由于施工區(qū)域內(nèi)的管道標識不清晰，造成施工人員對光纜的具體位置掌握不清，在利用大型機械進行作業(yè)時，容易挖到光纜，導(dǎo)致光纜損傷或斷裂。

二是施工單位在知曉管道光纜具體位置的情況下，由于趕工程進度等原因，錯誤使用工程機械進行施工，導(dǎo)致光纜損傷。

三是出于管道安全保護或其他原因開挖光纜時，未按照規(guī)范要求進行放坡，容易引發(fā)管溝塌陷，上方滾落的土石塊造成光纜損傷。

據(jù)統(tǒng)計，僅在2019年，保定市某地方燃氣公司和滄州市石油公司的光纜就因上述原因造成了13次斷纜事件。因此，采取有效的技術(shù)手段預(yù)防光纜遭受外來損傷勢在必行。

1  光纖預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

北京管道有限公司石家莊輸油氣分公司在陜京二線伴行光纜上安裝了4套光纖預(yù)警系統(tǒng)，對289 km光纜進行全程監(jiān)控。該系統(tǒng)對光纖周邊5 m范圍內(nèi)的人工施工、30 m范圍內(nèi)的機械施工都能作出震動預(yù)警，自2019年投用至今，共協(xié)助現(xiàn)場提前預(yù)警并制止取土、清淤、挖樹根、電力改造和麻山藥旋耕采收等危害管道和光纜的作業(yè)380余起，特別是對人員巡線空白期預(yù)防光纜損傷發(fā)揮了積極作用。總的來說，光纖預(yù)警系統(tǒng)有4個方面的優(yōu)勢。

（1）光纖預(yù)警系統(tǒng)全天候、無盲區(qū)實時監(jiān)測，對管道周邊突發(fā)施工有很好的預(yù)警作用，給管道管理人員留出了處置危害事件的時間，特別是對人工巡線空白期有很好地補防和監(jiān)控作用，實現(xiàn)人防與技防的有機配合。

（2）該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，維護工作量小，受天氣及其他外部因素影響小，持續(xù)預(yù)警性能穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏，對于探測范圍內(nèi)的人工挖掘和機械施工行為均能快速反應(yīng)。

（3）為現(xiàn)場管理提供有力抓手。光纖預(yù)警系統(tǒng)將每天預(yù)警和反饋信息形成數(shù)據(jù)庫，通過智能分析，為優(yōu)化巡護方案、調(diào)整巡護時間和巡護重點提供可靠依據(jù)。

（4）根據(jù)敲擊試驗中光纜系統(tǒng)波形反應(yīng)，準確判定在用纜，達到“一敲辨真假”的效果。同時通過深入分析目前已積累的預(yù)警大數(shù)據(jù)，探索升級系統(tǒng)模塊和算法，提升預(yù)警精準度；探索預(yù)警系統(tǒng)與高后果區(qū)視頻聯(lián)動，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和語音警告功能。

2  應(yīng)用中存在的問題

該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中也存在一些問題，例如系統(tǒng)誤報警，短急快小型施工無法及時推送，威脅光纜事件難以辨別等。

（1）光纖預(yù)警系統(tǒng)誤報警。系統(tǒng)出現(xiàn)誤報警主要發(fā)生在光纜穿越道路區(qū)域，車輛連續(xù)行駛通過引起地面震動，引發(fā)系統(tǒng)報警。經(jīng)過現(xiàn)場核實，沒有發(fā)生影響光纜安全運行的事件。管道周邊村民使用水泵澆地時亦會出現(xiàn)光纖誤報警現(xiàn)象，通過排查，光纜周邊無施工作業(yè)。

（2）短急快小型施工未及時推送。光纖預(yù)警信息采集模塊采集到光纜周邊震動信號后，首先會進行信號的分類和提取，在信號持續(xù)出現(xiàn)10 min后發(fā)出預(yù)警信息，若光纜周邊施工作業(yè)時間小于10 min，預(yù)警信息則會漏發(fā)。

（3）對威脅光纜的事件辨識率低。一方面造成光纜損傷有多種原因，另一方面管道和光纜敷設(shè)時途經(jīng)多種地形，在山區(qū)、平原以及經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，不同施工作業(yè)、不同區(qū)域的施工產(chǎn)生的震動信號強度各不相同，系統(tǒng)難以準確辨別威脅光纜的事件。

3  問題解決措施

（1）系統(tǒng)誤報警問題。結(jié)合現(xiàn)場實際，采取提高光纖預(yù)警系統(tǒng)報警閾值的方法，將系統(tǒng)初始預(yù)警的閾值（指系統(tǒng)信號采集模塊采集的光纜周邊震動時發(fā)出的震動信息，閾值越小，預(yù)警信息越容易達到報警，閾值可以分段劃分）由2000提升到2500，同時，開展車輛經(jīng)過和大型機械挖掘施工產(chǎn)生的震動信號實時驗證，將光纜預(yù)警的閾值設(shè)置在車輛經(jīng)過不報警，而大型機械施工時報警的范圍內(nèi)。經(jīng)過5個月的實驗和調(diào)整，系統(tǒng)誤報率降低到20%以下（表 1）。

表 1 途經(jīng)某公路告警數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 

（2）短急快小型施工漏報問題。在管道管理中，短急快的小型交叉工程是管道和光纜安全運行最大、最難防的風(fēng)險。針對短急快的小型交叉工程，分公司與光纖預(yù)警運維單位聯(lián)合開展現(xiàn)場挖掘和敲擊試驗，將報警事件持續(xù)時間標準由10 min降至5 min～8 min，在這個時間范圍內(nèi)，雖然會存在一些誤報警，但提高了短急快等小型交叉工程預(yù)警成功率。

（3）系統(tǒng)無法準確識別威脅事件問題。分公司和光纖預(yù)警運維單位聯(lián)合開展試驗，對不同事件使用不同的標志進行區(qū)分。例如：光纜周邊有挖掘機、開溝機或者推土機施工作業(yè)時，產(chǎn)生的震動信號強烈，使用挖掘機標志，在預(yù)警信息推送中說明是機械作業(yè)。人工作業(yè)時，產(chǎn)生的震動信息較弱，使用鐵鍬標志，在預(yù)警信息推送中說明是人為施工作業(yè)。通過更改標志，能夠準確區(qū)分管道周邊威脅光纜安全運行的事件，為巡檢人員查找威脅光纜安全的危險源提供了有力支撐。

4  結(jié)語

陜京管道安裝光纖預(yù)警系統(tǒng)后，經(jīng)過多年實踐，證實該系統(tǒng)具有較高的靈敏度和定位精度，形成了對光纜人防和技防的有效聯(lián)動。

針對系統(tǒng)誤報，短急快小型施工漏報以及系統(tǒng)無法準確識別威脅事件等問題，通過調(diào)整報警閾值、縮短報警事件持續(xù)時間標準、對事件進行標志區(qū)分等措施，有效提高了系統(tǒng)報警準確率，為光纜安全運行提供了有力保障。

作者簡介：張龍，1987年生，管道工程師，主要從事天然氣管道保護工作。聯(lián)系方式：15232187689，429021449@qq.com。