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(shí)進(jìn)行數據采集、傳輸與遠程控制的重要載體，本文通過(guò)對管道伴行光纜在運行過(guò)程中可能出現的風(fēng)險進(jìn)行分析，提出針對管道伴行光纜采用安裝光纖預警系統的技防措施�？偨Y該系統在管道上的4年運行經(jīng)驗。針對光纖預警系統常見(jiàn)的誤報警、短急快小型施工漏報以及系統無(wú)法準確識別威脅事件等問(wèn)題，結合實(shí)踐給出具體的解決思路。

關(guān)鍵詞：工程管理；光纜預警系統；油氣管道，事故預防

伴行光纜是管道輸送過(guò)程中進(jìn)行數據采集與傳輸、實(shí)現生產(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成很大威脅，主要有三個(gè)方面的原因。

一是由于施工區域內的管道標識不清晰，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(jìn)行作業(yè)時(shí)，容易挖到光纜，導致光纜損傷或斷裂。

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(jìn)度等原因，錯誤使用工程機械進(jìn)行施工，導致光纜損傷。

三是出于管道安全保護或其他原因開(kāi)挖光纜時(shí)，未按照規范要求進(jìn)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。

據統計，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)手段預防光纜遭受外來(lái)?yè)p傷勢在必行。

1  光纖預警系統應用

北京管道有限公司石家莊輸油氣分公司在陜京二線(xiàn)伴行光纜上安裝了4套光纖預警系統，對289 km光纜進(jìn)行全程監控。該系統對光纖周邊5 m范圍內的人工施工、30 m范圍內的機械施工都能作出震動(dòng)預警，自2019年投用至今，共協(xié)助現場(chǎng)提前預警并制止取土、清淤、挖樹(shù)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(xiàn)空白期預防光纜損傷發(fā)揮了積極作用�？偟膩�(lái)說(shuō)，光纖預警系統有4個(gè)方面的優(yōu)勢。

（1）光纖預警系統全天候、無(wú)盲區實(shí)時(shí)監測，對管道周邊突發(fā)施工有很好的預警作用，給管道管理人員留出了處置危害事件的時(shí)間，特別是對人工巡線(xiàn)空白期有很好地補防和監控作用，實(shí)現人防與技防的有機配合。

（2）該系統運行穩定，維護工作量小，受天氣及其他外部因素影響小，持續預警性能穩定，反應靈敏，對于探測范圍內的人工挖掘和機械施工行為均能快速反應。

（3）為現場(chǎng)管理提供有力抓手。光纖預警系統將每天預警和反饋信息形成數據庫，通過(guò)智能分析，為優(yōu)化巡護方案、調整巡護時(shí)間和巡護重點(diǎn)提供可靠依據。

（4）根據敲擊試驗中光纜系統波形反應，準確判定在用纜，達到“一敲辨真假”的效果。同時(shí)通過(guò)深入分析目前已積累的預警大數據，探索升級系統模塊和算法，提升預警精準度；探索預警系統與高后果區視頻聯(lián)動(dòng)，實(shí)現遠程監控和語(yǔ)音警告功能。

2  應用中存在的問(wèn)題

該系統在應用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，例如系統誤報警，短急快小型施工無(wú)法及時(shí)推送，威脅光纜事件難以辨別等。

（1）光纖預警系統誤報警。系統出現誤報警主要發(fā)生在光纜穿越道路區域，車(chē)輛連續行駛通過(guò)引起地面震動(dòng)，引發(fā)系統報警。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)核實(shí)，沒(méi)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(shí)亦會(huì )出現光纖誤報警現象，通過(guò)排查，光纜周邊無(wú)施工作業(yè)。

（2）短急快小型施工未及時(shí)推送。光纖預警信息采集模塊采集到光纜周邊震動(dòng)信號后，首先會(huì )進(jìn)行信號的分類(lèi)和提取，在信號持續出現10 min后發(fā)出預警信息，若光纜周邊施工作業(yè)時(shí)間小于10 min，預警信息則會(huì )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時(shí)途經(jīng)多種地形，在山區、平原以及經(jīng)濟發(fā)達地區，不同施工作業(yè)、不同區域的施工產(chǎn)生的震動(dòng)信號強度各不相同，系統難以準確辨別威脅光纜的事件。

3  問(wèn)題解決措施

（1）系統誤報警問(wèn)題。結合現場(chǎng)實(shí)際，采取提高光纖預警系統報警閾值的方法，將系統初始預警的閾值（指系統信號采集模塊采集的光纜周邊震動(dòng)時(shí)發(fā)出的震動(dòng)信息，閾值越小，預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(shí)，開(kāi)展車(chē)輛經(jīng)過(guò)和大型機械挖掘施工產(chǎn)生的震動(dòng)信號實(shí)時(shí)驗證，將光纜預警的閾值設置在車(chē)輛經(jīng)過(guò)不報警，而大型機械施工時(shí)報警的范圍內。經(jīng)過(guò)5個(gè)月的實(shí)驗和調整，系統誤報率降低到20%以下（表 1）。

表 1 途經(jīng)某公路告警數據統計表 

（2）短急快小型施工漏報問(wèn)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，分公司與光纖預警運維單位聯(lián)合開(kāi)展現場(chǎng)挖掘和敲擊試驗，將報警事件持續時(shí)間標準由10 min降至5 min～8 min，在這個(gè)時(shí)間范圍內，雖然會(huì )存在一些誤報警，但提高了短急快等小型交叉工程預警成功率。

（3）系統無(wú)法準確識別威脅事件問(wèn)題。分公司和光纖預警運維單位聯(lián)合開(kāi)展試驗，對不同事件使用不同的標志進(jìn)行區分。例如：光纜周邊有挖掘機、開(kāi)溝機或者推土機施工作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)信號強烈，使用挖掘機標志，在預警信息推送中說(shuō)明是機械作業(yè)。人工作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)信息較弱，使用鐵鍬標志，在預警信息推送中說(shuō)明是人為施工作業(yè)。通過(guò)更改標志，能夠準確區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  結語(yǔ)

陜京管道安裝光纖預警系統后，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，證實(shí)該系統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(dòng)。

針對系統誤報，短急快小型施工漏報以及系統無(wú)法準確識別威脅事件等問(wèn)題，通過(guò)調整報警閾值、縮短報警事件持續時(shí)間標準、對事件進(jìn)行標志區分等措施，有效提高了系統報警準確率，為光纜安全運行提供了有力保障。

作者簡(jiǎn)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。