中石油北京天然氣管道有限公司

摘 要：針對油氣管道伴行光纜傳統管理存在的不足，引入完整性管理概念，獲取光纜基礎數據并進(jìn)行數字化應用，建立伴行光纜智能化管理平臺，取得了節約人力成本和精確定位故障點(diǎn)的效果。

現階段管道企業(yè)的光纜管理仍以人工維護為主，智能化程度偏低；光纜基礎數據缺失，故障定位精度略低，維修成本偏高。本文針對上述問(wèn)題，提出光纜完整性管理方案，獲取光纜位置基礎數據，實(shí)現埋地光纜與地表參照物的一一對應，建立智能化管理平臺，做到光纜日常運維管理自動(dòng)化，實(shí)現光纜搶險維修故障即時(shí)定位，縮短故障歷時(shí)。

1 傳統管理

管道企業(yè)針對光纜的路由和衰耗等重要技術(shù)指標均采用人工定期現場(chǎng)進(jìn)行測試，對記錄進(jìn)行紙質(zhì)和系統存檔。對備用纖芯性能監控完全依賴(lài)現場(chǎng)維護人員使用光時(shí)域反射儀進(jìn)行測試。存在維護成本較高，智能化程度較低，管理實(shí)時(shí)性不足等問(wèn)題。

光纜一旦發(fā)生中斷，維護人員根據光通信設備的告警信息確認斷纜故障區間，再使用光時(shí)域反射儀在區間首末站點(diǎn)對光纜進(jìn)行中斷點(diǎn)距離測試，根據實(shí)際經(jīng)驗判斷光纖斷點(diǎn)的區域，最后由人工進(jìn)行巡檢排查。據不完全統計，單次光纜故障平均歷時(shí)約為5.5小時(shí)，其中3.5小時(shí)用于故障點(diǎn)位置的排查和確認， 2小時(shí)用于故障光纜恢復。光纜故障點(diǎn)排查時(shí)間過(guò)長(cháng)，主要原因為光纜位置基礎數據缺失，光時(shí)域反射儀測試的光纖斷點(diǎn)位置沒(méi)有與標識樁等地表參照物一一對應。

使用光時(shí)域反射儀測試斷點(diǎn)的數據值盡管真實(shí)準確，但數據代表埋地光纜的長(cháng)度，維護人員不清楚具體位置。所以在測試故障點(diǎn)位置時(shí)不僅需要在故障區間首末站點(diǎn)進(jìn)行測試，有時(shí)仍需要在站間截斷閥室處或光纜線(xiàn)路接頭盒處進(jìn)行多次排查確認,導致耗時(shí)過(guò)長(cháng)。

2 改進(jìn)方案

伴行光纜完整性管理主要解決兩方面問(wèn)題。首先，光纜線(xiàn)路基礎數據缺失，光纜路由、位置等信息不完整，精細化管理程度低。其次，日常運維管理仍以人工為主進(jìn)行光纜的巡檢、電氣指標測試和故障點(diǎn)排查接續，智能化管理程度低。具體做法如下。

（1）對光纜線(xiàn)路的基礎數據進(jìn)行搜集和整理。提出伴行光纜完整性管理方案，分別對在役光纜線(xiàn)路和新建光纜線(xiàn)路進(jìn)行了應用，通過(guò)不同的技術(shù)方案獲取基礎數據。

（2）新建一套智能化管道伴行光纜管理平臺， 在中繼段站點(diǎn)安裝測試終端，對光纜進(jìn)行日常的巡檢測試以及故障點(diǎn)的快速定位，智能地調配資源和優(yōu)化方案。

在2017年陜京四線(xiàn)天然氣管道伴行光纜建設中，管理單位、施工單位和設計單位共同確認光纜基礎數據獲取方案。即以光纜接頭盒為數據單元，獲取每個(gè)接頭盒距上下游站場(chǎng)的光纖長(cháng)度、經(jīng)緯度信息和所在地理位置信息。將約100公里長(cháng)的光纜中繼段分為50個(gè)左右基礎單元進(jìn)行管理，當光纜發(fā)生中斷故障時(shí)不再是測試斷點(diǎn)距首末站場(chǎng)的光線(xiàn)長(cháng)度，而是精確地將故障點(diǎn)定位到兩個(gè)接頭盒之間的管理單位和實(shí)際的地理位置，進(jìn)而大幅縮短故障點(diǎn)排查時(shí)間。實(shí)施效果如圖 1所示。

按照圖 1所示，在獲取光纜基礎數據后，將10公里的管道伴行光纜分割為5個(gè)2公里的管理單元，當光纜線(xiàn)路發(fā)生中斷故障時(shí)，原方案為使用光時(shí)域反射儀在A(yíng)站或B站測試故障點(diǎn)距站場(chǎng)的光纖長(cháng)度，現方案為智能化管理平臺告知故障點(diǎn)位于哪個(gè)管理單元，距上下游接頭盒的光纖長(cháng)度，以及斷點(diǎn)的地理位置范圍。

同時(shí)，對2009年建成投產(chǎn)的永唐秦輸氣管道伴行光纜進(jìn)行數據逆向恢復，獲取光纜基礎信息。由于管道光纜運行期間進(jìn)行過(guò)多次光纜路由整改變更，光纜的接頭盒標識樁部分缺失，如果按照新建管道的數據獲取方案，一是數據不完整，二是接頭盒處有光纜盤(pán)留，影響故障定位精度，三是工程量大，項目實(shí)施成本高。為此，對在役的伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎數據，而是對管道里程樁進(jìn)行數據標定。利用光纖振動(dòng)監測系統，獲取每個(gè)管道里程樁對應距上下游站場(chǎng)的光纖長(cháng)度、經(jīng)緯度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程樁間距約為1公里，與新建管道保持一致。實(shí)施效果如圖 2所示。

智能化管理平臺其前端設備根據光纜備用纖芯的數量，按照一定比例配置激光器，基本上備用光纜每一束管中測試兩芯備用纖芯，做到對光纜衰耗等電氣指標實(shí)時(shí)測試和過(guò)程對比分析，在光纖性能劣化至閾值時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)生成告警和工單分配�？梢詫�(shí)時(shí)對光纜多路不同的備用纖芯實(shí)時(shí)測試電氣指標，節約大量的維護成本。

3 應用效果

上述方案應用于陜京四線(xiàn)管道和永唐秦輸氣管道，其中陜京四線(xiàn)輸氣管道伴行光纜全長(cháng)1 224公里，在施工建設期對每一處光纜接頭盒的位置數據和光纖長(cháng)度等信息記錄存檔，被分割為612個(gè)管理單元。永唐秦輸氣管道伴行光纜全長(cháng)340公里，對每公里的管道里程樁所對應的光纖長(cháng)度進(jìn)行數據恢復，對各種穿跨越出入點(diǎn)加密標定，被分割為400個(gè)管理單元。經(jīng)試用驗證取得如下成果。

（1）節約人力成本。 20個(gè)中繼段全部采用平臺對光纜電氣指標進(jìn)行測試，全年可節約工程師工作量為40人/日。

（2）節約排查時(shí)間。從中斷告警至管理人員到達故障點(diǎn)現場(chǎng)，耗時(shí)約為1小時(shí)，遠低于過(guò)去3.5小時(shí)的排查時(shí)長(cháng)。

（3）故障精確定位。將故障點(diǎn)定位于兩個(gè)光纜接頭盒或兩個(gè)管道里程樁之間，覆蓋范圍僅為1～2公里，偏差范圍達到十米級。

4 結束語(yǔ)

基于完整性管理方案建設智能化光纜管理平臺，以光纜位置數據為主要信息，將長(cháng)途干線(xiàn)光纜細化為多個(gè)管理單元，輔助管理平臺的智能化和設備的定制化，從而實(shí)現對光纜完整性管理。該方案也可應用到其他光通信系統中。

作者：侯志博，男， 1986年生，工程師， 2012年碩士畢業(yè)于華北電力大學(xué)信號與信息處理，現主要從事輸氣管道通信專(zhuān)業(yè)方向工作。