基于光纖預警系統(tǒng)的管道保護方案的應用

摘要：利用智慧化技術手段形成綜合性管道保護方案，與人工巡檢隊伍集成為監(jiān)控中心，形成“110”式監(jiān)控聯(lián)動常態(tài)化機制，可助力國家油氣管網(wǎng)高效發(fā)展。津唐管道已在實踐應用中取得較好效果，并在進一步探索優(yōu)化方案，完成人工與智能的完美結合。

關鍵詞：光纖預警;管道保護;智慧化;應用

一、前言

近幾年國內(nèi)外發(fā)生的油氣管道泄漏或爆炸事故的毀滅性有目共睹。由于長期埋設在地下，油氣管道受到自身腐蝕，以及遭受自然和人為破壞等各種不確定因素的影響，安全運行始終存在巨大威脅。今年，在國家油氣管網(wǎng)改革的新形勢下，油氣管道管理體系勢必與油氣市場一起向更加規(guī)范化、系統(tǒng)化發(fā)展。然而，在新冠病毒的影響下，處處體現(xiàn)著依賴人工管理的局限性。因此逐漸凸顯出智能化、無人化的技術手段在油氣管道保護工作中應用的必要性。

二、需求量化

（一）動土監(jiān)測

傳統(tǒng)意義上的管道保護主要是防止人為蓄意偷盜管輸油氣，在偷盜過程中產(chǎn)生的泄漏等無法估量的嚴重后果。隨著城市化快速發(fā)展，沿線人口活動區(qū)域不斷擴大，打孔盜油數(shù)量有所減少，但農(nóng)田和鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊臨時且私人施工數(shù)量呈井噴式增加，因隨意性較高導致受監(jiān)管程度較差[1]?？偨Y以上兩方面基礎需求，當管道附近有“動土點”時，需自動識別，并報警提示及時處置。

（二）人員車輛異常行為識別

管道上方存放占壓物，或人為破壞管道標識，或有大型工程車頻繁進出時，如可以提前識別，即可提前介入，對第三方施工或人為破壞行為的管控將更具主動性。

三、應對方案

（一）光纖預警及數(shù)據(jù)分析

針對管道附近動土點的自動識別可以引入光纖傳感技術，利用光纖受外部壓力影響造成的長度和折射率變化，通過專用設備監(jiān)測到這種變化，從而通過算法判斷出外部壓力的精確位置，即光纖預警系統(tǒng)[2]。

通過較精準的快速動土定位及報警，可以有效提高管道巡檢效率，補充人工巡檢因時間差產(chǎn)生的巡檢空白期，實現(xiàn)管道上方動土24小時監(jiān)控。

（二）視頻監(jiān)控及智能分析

針對人員車輛異常行為可引入移動與固定兩種模式的視頻監(jiān)控。移動模式即無人機，固定模式即架設攝像頭。通過攝像機內(nèi)置人員異常行為識別、工程車檢測等核心算法，實時監(jiān)控管道周圍的情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，則開啟視頻回傳功能，把現(xiàn)場視頻實時回傳至站場監(jiān)控中心。

通過精準識別，減少網(wǎng)絡帶寬消耗及不必要的人工巡檢工作。通過告警事件統(tǒng)計，可針對特定區(qū)域、特定時間對人工巡檢排班進行優(yōu)化，以提高巡檢效率和縮短事件處置時間。

（三）應用集成

將光纖預警、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等集成監(jiān)控中心，形成“110”式的監(jiān)控聯(lián)動常態(tài)化機制。

四、 應用實踐

2019年，在長輸成品油管道津唐某管段部署了光纖預警系統(tǒng)。截至2020年6月底，光纖預警系統(tǒng)共發(fā)出三級及以上報警1003次，共對應52處不同的報警位置，逐一核查后均能發(fā)現(xiàn)對應的外管道活動跡象，發(fā)現(xiàn)并處置管道沿線第三方受控活動38處（涵蓋16處農(nóng)耕作業(yè)以及22處不會危害管道的第三方施工活動），發(fā)現(xiàn)并制止可能危及管道的第三方施工4處。

光纖預警系統(tǒng)的應用極大提升了我們對外管道周邊活動的感知能力，擺脫了人工巡線無法有效監(jiān)督的窘境，真正實現(xiàn)了外管道全天候、全時段、全地域的精準監(jiān)測，從“發(fā)現(xiàn)異?！杯h(huán)節(jié)不僅具備了完美替代人工巡護掃查的能力，而且也使巡護質(zhì)量的監(jiān)管有了更好的抓手。同時，為進一步提升光纖預警核查工作的效能，我們還自主開發(fā)了管理工具—光纖預警核查模塊，大幅提升了該項工作的信息化和數(shù)字化水平。

為了優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)光纖預警系統(tǒng)與現(xiàn)行的巡護線管理深度融合，我們正在分階段逐步完成巡護線業(yè)務的重構。

同期，同段管道部署了無人機和沿線部分高后果區(qū)架設視頻監(jiān)控攝像頭。經(jīng)過半年，完成了利用同溝光纖實現(xiàn)無人機信號全覆蓋以及4k高清管道影像的實時傳輸，以及飛行員的培訓工作。一方面可在上述光纖預警報警核查中加入無人機飛行任務，形成空地一體化監(jiān)測體系。另一方面助力人工巡檢，可在空間上彌補人工的限制。固定點位的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)則通過對原始視頻圖像經(jīng)過背景建模、目標檢測與識別、目標跟蹤等一系列算法分析，進而分析其中的目標行為以及事件，然后按照預先設定的報警策略，及時發(fā)出報警信號。

五、結束語

國家油氣管網(wǎng)公司已經(jīng)成立，國內(nèi)供應主體將更加多元化，這更有利于加快管網(wǎng)投資建設的步伐，促進管網(wǎng)互聯(lián)互通。在基礎設施運行效率不斷提高的同時，智能化管理體系應隨之迅速形成，從而助力國家能源安全，為能源市場國際戰(zhàn)略提供強大后盾。

參考文獻：

[1]張季娜，楊玉鋒，張華兵，等.城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理及技術進展 [J]. 中國設備工程，2018，401（15）：178-179.

[2]佟敬闊，靳寶全，王 東，等.面向管道安全監(jiān)測的 R-OTDR 分布式光纖測溫系統(tǒng)[J]. 傳感技術學報，2018，31（1）：158-162.

作者簡介：

陳爽（1984-） 女 河北省民族;最高學歷：碩士研究生;目前職稱：工程師。