童雷

中国石化销售股份有限公司华中分公司

摘  要：介绍了OTDR分布式光纤预警系统在输油管道的一般应用和进阶应用。总结实践经验提出了预警系统优化措施和深化应用，指出了系统的局限性和未来发展方向。

关键词：光纤预警；第三方施工；管道巡护

OTDR（光时域反射）分布式光纤预警可保护管道免遭第三方施工损坏，是管道保护领域新技术，其科技优势明显，取得了较好的应用效果。如何与现有的巡护资源相互融合，需要进一步探索和优化。

1 预警系统构成

分布式光纤预警系统主要功能模块包括：①分布式微振动光纤传感器：即为管道同沟敷设的光缆；②光纤振动信号检测装置：负责检测光纤振动所产生的信号，并转换为电信号；③信号分析与识别装置：负责对振动信号进行分析处理和振动事件的算法识别；④中继放大装置：包括发射装置和接收装置，负责延长系统的检测距离；⑤站场监测终端：负责显示系统监测信息，包括GIS地图、瀑布图、报警信息等内容。系统构成如图 1所示，系统报警界面如图 2所示。

2 预警系统应用

2.1 基本应用

预警系统能够发现管道附近大多数人工挖掘、机械挖掘行为，以及管道周边的细微扰动，以下为湖北孝感站部分应用案例。

2020年4月19日，管道正上方人工开挖探坑，与报警情况相符。

2020年4月24日，系统报警，经现场核实后为机械农耕，与报警情况相符。

2019年12月24日，公路与管道交叉处土地平整，与报警情况相符。

2019年10月17日，管道附近使用挖掘机修建龙虾养殖池，与报警情况相符。

图 3 （下）为 2020年2～3月疫情封城期间系统报警情况统计，图 3（上）为上年同期情况，对比发现总报警数量比上年减少62%、施工报警数量减少91%。

2.2 进阶应用

在应用过程中，发现预警系统有“代替人工跟踪清管器”和“探查管道周边地质变化”等应用潜力。

2018年11月，孝感站首次尝试采用预警系统跟踪清管器，预警系统定位与人工现场定位相互验证一致。

2019年8月，孝昌县白沙镇胜七山头报警，经现场核实发现管道周边存在水土流失。同年12月，孝感发生地震，管道距离震中最近约57公里，后台捕捉到地震波，但未引起报警。

2.3 预警系统优化

实际工作中，人工巡护侧重于提前防范重大灾害天气、重大建设项目等预期性较强的事件；而光纤预警侧重于防范突发性、随机性事件。

光纤预警技术的灵敏度高则报警数量多，低风险和极低风险的报警大量增加，会使人工复核陷入“疲劳战”泥潭；灵敏度低则中风险报警会被“过滤”掉，使预警功能名存实亡。系统应用两年来，笔者认为，应充分发挥和优化预警系统的“辅助判断”功能，以提高管道管理人员的“决策”能力，保持二者之间的平衡。

（1）对报警结果进行简化和分级管理。将最初的14项简化为6项；并根据扰动方式（机械或者人工）、力度、频率、次数、持续时间等后台数据，将报警分为四个等级，按照报警等级指派外管道管理员或者巡线工进行现场复核（表 1）。

（2）加入多维度信息。收集管道长度、光缆长度、经纬度、标记点高程、地理环境、土质情况、现场照片等方面的信息。结合管道高风险区域、物权人信息等，对报警点管道环境信息进行校对和录入，给报警情况分析和复核、确定优先处置程度提供参考依据。

（3）升级报警精度。由于光缆铺设过程中存在盘缆、光缆弯曲等因素，导致光缆长度与管道长度不一致。孝感站安排作业人员和预警系统开发商一起通过现场敲击的方式，将光缆与管道长度进行二次匹配，使定位精度由50米精确到20米。

优化后的预警系统升级为光纤油气管道安全预警系统V3.2.4.0，可详细显示报警点管道周边信息，增加了区域信息和物权人信息，同时部分新报警点还增加了所在标志桩的现场照片（图 4）。

3 预警系统局限与展望

当前预警系统还存在一些局限。

（1）深埋管道预警漏报。如定向钻、顶管穿越 公路和铁路的深埋管道，无法对预警效果进行测试，即较小的地表扰动无法抵达管道附近，较大的扰动无法模拟。深埋管道遭受大型施工如钻探打桩等，对管道破坏性大，存在较大安全风险。如果预警系统无法准确预警，会导致管理盲点。如孝昌县107国道顶管穿越处曾发生填土作业，预警系统未报警。

（2）管道下方、侧方的挖掘行为无法预警。如新洁天然气管道定向钻穿越施工，预警系统无报警记录。

（3）屏蔽功能需要进一步优化。例如管道与铁路并行，铁路行驶报警频繁，采用屏蔽或降低报警阈值的方式可减少误报。但是与铁路并行段管道整体被屏蔽，会造成漏报。如屏蔽区内村民在管道上方清淤作业，其施工报警与铁路行驶报警一同被屏蔽。

建议：预警系统下一步开发方向，应尽量消除盲区、扩展数据存储量和优化屏蔽算法。强化数据反馈功能，方便地提取所需数据，进行深度分析，预测大概率出现高风险作业的区域，开展有针对性的布防。

作者简介：童雷， 1987年生，工学硕士，中石化销售华中分公司孝感输油站站长，工程师，主要从事管道保护工作。联系方式： 15926448988，ful0327@126.com。