张龙 朱波 李海宝 于涛

国家管网集团北京管道公司

摘要：天然气管道伴行光缆是管道输送天然气时进行数据采集、传输与远程控制的重要载体，本文通过对管道伴行光缆在运行过程中可能出现的风险进行分析，提出针对管道伴行光缆采用安装光纤预警系统的技防措施。总结该系统在管道上的4年运行经验。针对光纤预警系统常见的误报警、短急快小型施工漏报以及系统无法准确识别威胁事件等问题，结合实践给出具体的解决思路。

关键词：工程管理；光缆预警系统；油气管道，事故预防

伴行光缆是管道输送过程中进行数据采集与传输、实现生产运行远程控制的重要载体，但管道附近的工程施工对伴行光缆的安全构成很大威胁，主要有三个方面的原因。

一是由于施工区域内的管道标识不清晰，造成施工人员对光缆的具体位置掌握不清，在利用大型机械进行作业时，容易挖到光缆，导致光缆损伤或断裂。

二是施工单位在知晓管道光缆具体位置的情况下，由于赶工程进度等原因，错误使用工程机械进行施工，导致光缆损伤。

三是出于管道安全保护或其他原因开挖光缆时，未按照规范要求进行放坡，容易引发管沟塌陷，上方滚落的土石块造成光缆损伤。

据统计，仅在2019年，保定市某地方燃气公司和沧州市石油公司的光缆就因上述原因造成了13次断缆事件。因此，采取有效的技术手段预防光缆遭受外来损伤势在必行。

1  光纤预警系统应用

北京管道有限公司石家庄输油气分公司在陕京二线伴行光缆上安装了4套光纤预警系统，对289 km光缆进行全程监控。该系统对光纤周边5 m范围内的人工施工、30 m范围内的机械施工都能作出震动预警，自2019年投用至今，共协助现场提前预警并制止取土、清淤、挖树根、电力改造和麻山药旋耕采收等危害管道和光缆的作业380余起，特别是对人员巡线空白期预防光缆损伤发挥了积极作用。总的来说，光纤预警系统有4个方面的优势。

（1）光纤预警系统全天候、无盲区实时监测，对管道周边突发施工有很好的预警作用，给管道管理人员留出了处置危害事件的时间，特别是对人工巡线空白期有很好地补防和监控作用，实现人防与技防的有机配合。

（2）该系统运行稳定，维护工作量小，受天气及其他外部因素影响小，持续预警性能稳定，反应灵敏，对于探测范围内的人工挖掘和机械施工行为均能快速反应。

（3）为现场管理提供有力抓手。光纤预警系统将每天预警和反馈信息形成数据库，通过智能分析，为优化巡护方案、调整巡护时间和巡护重点提供可靠依据。

（4）根据敲击试验中光缆系统波形反应，准确判定在用缆，达到“一敲辨真假”的效果。同时通过深入分析目前已积累的预警大数据，探索升级系统模块和算法，提升预警精准度；探索预警系统与高后果区视频联动，实现远程监控和语音警告功能。

2  应用中存在的问题

该系统在应用过程中也存在一些问题，例如系统误报警，短急快小型施工无法及时推送，威胁光缆事件难以辨别等。

（1）光纤预警系统误报警。系统出现误报警主要发生在光缆穿越道路区域，车辆连续行驶通过引起地面震动，引发系统报警。经过现场核实，没有发生影响光缆安全运行的事件。管道周边村民使用水泵浇地时亦会出现光纤误报警现象，通过排查，光缆周边无施工作业。

（2）短急快小型施工未及时推送。光纤预警信息采集模块采集到光缆周边震动信号后，首先会进行信号的分类和提取，在信号持续出现10 min后发出预警信息，若光缆周边施工作业时间小于10 min，预警信息则会漏发。

（3）对威胁光缆的事件辨识率低。一方面造成光缆损伤有多种原因，另一方面管道和光缆敷设时途经多种地形，在山区、平原以及经济发达地区，不同施工作业、不同区域的施工产生的震动信号强度各不相同，系统难以准确辨别威胁光缆的事件。

3  问题解决措施

（1）系统误报警问题。结合现场实际，采取提高光纤预警系统报警阈值的方法，将系统初始预警的阈值（指系统信号采集模块采集的光缆周边震动时发出的震动信息，阈值越小，预警信息越容易达到报警，阈值可以分段划分）由2000提升到2500，同时，开展车辆经过和大型机械挖掘施工产生的震动信号实时验证，将光缆预警的阈值设置在车辆经过不报警，而大型机械施工时报警的范围内。经过5个月的实验和调整，系统误报率降低到20%以下（表 1）。

表 1 途经某公路告警数据统计表 

（2）短急快小型施工漏报问题。在管道管理中，短急快的小型交叉工程是管道和光缆安全运行最大、最难防的风险。针对短急快的小型交叉工程，分公司与光纤预警运维单位联合开展现场挖掘和敲击试验，将报警事件持续时间标准由10 min降至5 min～8 min，在这个时间范围内，虽然会存在一些误报警，但提高了短急快等小型交叉工程预警成功率。

（3）系统无法准确识别威胁事件问题。分公司和光纤预警运维单位联合开展试验，对不同事件使用不同的标志进行区分。例如：光缆周边有挖掘机、开沟机或者推土机施工作业时，产生的震动信号强烈，使用挖掘机标志，在预警信息推送中说明是机械作业。人工作业时，产生的震动信息较弱，使用铁锹标志，在预警信息推送中说明是人为施工作业。通过更改标志，能够准确区分管道周边威胁光缆安全运行的事件，为巡检人员查找威胁光缆安全的危险源提供了有力支撑。

4  结语

陕京管道安装光纤预警系统后，经过多年实践，证实该系统具有较高的灵敏度和定位精度，形成了对光缆人防和技防的有效联动。

针对系统误报，短急快小型施工漏报以及系统无法准确识别威胁事件等问题，通过调整报警阈值、缩短报警事件持续时间标准、对事件进行标志区分等措施，有效提高了系统报警准确率，为光缆安全运行提供了有力保障。

作者简介：张龙，1987年生，管道工程师，主要从事天然气管道保护工作。联系方式：15232187689，429021449@qq.com。