戴荣荣

百世通（浙江）安全科技有限公司

背景

近年来，我国城镇天然气管网因腐蚀穿孔、第三方施工损坏造成的管道泄漏时有发生，甚至引发爆炸导致大量人员伤亡。为遏制城燃管道连年不断的事故，2018年住建部开始推行城市生命线工程，通过在市政燃气管网的阀井中安装点式甲烷传感器，监测天然气管道泄漏。但这一方法存在较大的局限性，不能有效监测远离阀井的燃气管道的泄漏，更不能监测预警第三方施工损坏管道的行为。为了解决城市燃气管网风险监测预警难题，百世通（浙江）安全科技有限公司实施了“城市燃气管网风险监测预警及应急处置试验项目”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阳区开展了试验项目，在“非开挖、不打孔”的前提下，在1730 m直径为315 mm、压力0.4 Mpa的既有PE天然气管道内连续敷设分布式光纤传感器，其中首阀门井和中间阀门井的距离为1040 m，解调仪安装于附近的中国联通机房。项目鉴定验收会上，专家们通过“城市天然气管网风险监测预警及应急处置一体化云平台”手机APP（图 1），验证现场进行电镐施工、挖掘机启动、行驶、拍打地面、开挖地面以及模拟天然气泄漏等真实场景的测试，各种动作和手机屏幕上显示的预警及报警信息完全同步并高度对应。

图 1 风险监测预警及应急处置一体化平台

该一体化平台主要由核心感知层、数据处理层、应用层、展示层组成（图 2），具备从接收预警→隐患确认→视频会议→应急预案→工单下发→定位导航→监督执行→完工验收→报警复位等能力，让风险管理形成闭环，实现“主动管理、防灾减灾”的效果。

图 2 风险监测预警及应急处置一体化平台架构图

核心感知层：在管道内植入光纤传感器，在机房安装调试解调计算终端设备。通过分布式光纤传感器采集管道的实时安全健康状态数据，并通过同一根分布式光纤传感器将数据实时传送到边缘计算设备，由边缘设备完成初步数据采集和处理。

数据处理层：借助运营商的光纤网络实现全光系统组网，实现远端实时状态、参数、故障等数据的访问和远程控制。以数据中台云计算为核心，将初步数据进行汇总和处理。利用大数据和人工智能技术进行数据建模和信号特征的模式识别，并结合既有数据进行复合判断，将处理结果通过web等方式提供给WEB端（PC、平板、手机）应用和展示。

应用层：按照项目业主的需求，实现燃气管道泄漏监测、爆管及第三方施工损坏预警、井盖状态监测、阀门远程控制等智能化功能应用。

展示层：将处理结果通过web等方式提供给WEB端（PC、平板、手机）进行展示和共享。

启示

针对分布式光纤传感技术在城市燃气管道应用所遇到的难点和痛点问题，百世通（浙江）安全科技有限公司在“非开挖、不打孔”的前提下，利用空气动力学原理，在超过1000 m长的埋地PE燃气管道内连续敷设分布式光纤传感器。试验项目结果表明，该方式可以有效监测管道附近的各种施工活动、管道和阀井气体泄漏、地质沉降等安全隐患，防止事故发生，从而保障城市安全。施工中还避免了城市道路“开膛破肚”，借助本监测预警系统可以节省大量的巡检人员，降低人力成本，同时光纤传感系统还可适用于打造智慧城市的安全数据采集、传输底座。在该试验项目的验收会上，专家委员会一致认为，这一创新技术从根本上解决了存量埋地燃气管道风险监测预警难题，经过信息检索和专家委员会的论证，证实项目总体技术达到国际领先水平，已初步具备在城市燃气行业推广的条件。

作者简介：戴荣荣，1984年生，本科，职务：百世通（浙江）安全科技有限公司副总经理，主要从事光纤传感工程化应用技术、城市基础设施生命线风险监测预警技术的研究工作。联系方式：13911452845，dairr@bstzjtek.com。