戴榮榮

百世通（浙江）安全科技有限公司

背景

近年來(lái)，我國城鎮天然氣管網(wǎng)因腐蝕穿孔、第三方施工損壞造成的管道泄漏時(shí)有發(fā)生，甚至引發(fā)爆炸導致大量人員傷亡。為遏制城燃管道連年不斷的事故，2018年住建部開(kāi)始推行城市生命線(xiàn)工程，通過(guò)在市政燃氣管網(wǎng)的閥井中安裝點(diǎn)式甲烷傳感器，監測天然氣管道泄漏。但這一方法存在較大的局限性，不能有效監測遠離閥井的燃氣管道的泄漏，更不能監測預警第三方施工損壞管道的行為。為了解決城市燃氣管網(wǎng)風(fēng)險監測預警難題，百世通（浙江）安全科技有限公司實(shí)施了“城市燃氣管網(wǎng)風(fēng)險監測預警及應急處置試驗項目”并取得初步成功。

做法

百世通（浙江）安全科技有限公司在杭州市富陽(yáng)區開(kāi)展了試驗項目，在“非開(kāi)挖、不打孔”的前提下，在1730 m直徑為315 mm、壓力0.4 Mpa的既有PE天然氣管道內連續敷設分布式光纖傳感器，其中首閥門(mén)井和中間閥門(mén)井的距離為1040 m，解調儀安裝于附近的中國聯(lián)通機房。項目鑒定驗收會(huì )上，專(zhuān)家們通過(guò)“城市天然氣管網(wǎng)風(fēng)險監測預警及應急處置一體化云平臺”手機APP（圖 1），驗證現場(chǎng)進(jìn)行電鎬施工、挖掘機啟動(dòng)、行駛、拍打地面、開(kāi)挖地面以及模擬天然氣泄漏等真實(shí)場(chǎng)景的測試，各種動(dòng)作和手機屏幕上顯示的預警及報警信息完全同步并高度對應。

圖 1 風(fēng)險監測預警及應急處置一體化平臺

該一體化平臺主要由核心感知層、數據處理層、應用層、展示層組成（圖 2），具備從接收預警→隱患確認→視頻會(huì )議→應急預案→工單下發(fā)→定位導航→監督執行→完工驗收→報警復位等能力，讓風(fēng)險管理形成閉環(huán)，實(shí)現“主動(dòng)管理、防災減災”的效果。

圖 2 風(fēng)險監測預警及應急處置一體化平臺架構圖

核心感知層：在管道內植入光纖傳感器，在機房安裝調試解調計算終端設備。通過(guò)分布式光纖傳感器采集管道的實(shí)時(shí)安全健康狀態(tài)數據，并通過(guò)同一根分布式光纖傳感器將數據實(shí)時(shí)傳送到邊緣計算設備，由邊緣設備完成初步數據采集和處理。

數據處理層：借助運營(yíng)商的光纖網(wǎng)絡(luò )實(shí)現全光系統組網(wǎng)，實(shí)現遠端實(shí)時(shí)狀態(tài)、參數、故障等數據的訪(fǎng)問(wèn)和遠程控制。以數據中臺云計算為核心，將初步數據進(jìn)行匯總和處理。利用大數據和人工智能技術(shù)進(jìn)行數據建模和信號特征的模式識別，并結合既有數據進(jìn)行復合判斷，將處理結果通過(guò)web等方式提供給WEB端（PC、平板、手機）應用和展示。

應用層：按照項目業(yè)主的需求，實(shí)現燃氣管道泄漏監測、爆管及第三方施工損壞預警、井蓋狀態(tài)監測、閥門(mén)遠程控制等智能化功能應用。

展示層：將處理結果通過(guò)web等方式提供給WEB端（PC、平板、手機）進(jìn)行展示和共享。

啟示

針對分布式光纖傳感技術(shù)在城市燃氣管道應用所遇到的難點(diǎn)和痛點(diǎn)問(wèn)題，百世通（浙江）安全科技有限公司在“非開(kāi)挖、不打孔”的前提下，利用空氣動(dòng)力學(xué)原理，在超過(guò)1000 m長(cháng)的埋地PE燃氣管道內連續敷設分布式光纖傳感器。試驗項目結果表明，該方式可以有效監測管道附近的各種施工活動(dòng)、管道和閥井氣體泄漏、地質(zhì)沉降等安全隱患，防止事故發(fā)生，從而保障城市安全。施工中還避免了城市道路“開(kāi)膛破肚”，借助本監測預警系統可以節省大量的巡檢人員，降低人力成本，同時(shí)光纖傳感系統還可適用于打造智慧城市的安全數據采集、傳輸底座。在該試驗項目的驗收會(huì )上，專(zhuān)家委員會(huì )一致認為，這一創(chuàng )新技術(shù)從根本上解決了存量埋地燃氣管道風(fēng)險監測預警難題，經(jīng)過(guò)信息檢索和專(zhuān)家委員會(huì )的論證，證實(shí)項目總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，已初步具備在城市燃氣行業(yè)推廣的條件。

作者簡(jiǎn)介：戴榮榮，1984年生，本科，職務(wù)：百世通（浙江）安全科技有限公司副總經(jīng)理，主要從事光纖傳感工程化應用技術(shù)、城市基礎設施生命線(xiàn)風(fēng)險監測預警技術(shù)的研究工作。聯(lián)系方式：13911452845，dairr@bstzjtek.com。