曾传海 朱燕林

国家管网集团西气东输南昌输气分公司

背景

光缆是现代通信网络的核心载体，管道伴行光缆对保障油气管道安全运行至关重要。其路由精准定位与埋深检测受地质条件、电磁干扰及施工工艺等影响，存在信号衰减、定位偏差、埋深误差和干扰以及盘缆特征识别等问题。本案例结合某光缆维护工程中使用雷迪8000（频率范围8 kHz～200 kHz）实测数据，分析存在的问题及发生机理，提出光缆测量综合优化方案。

问题

（1）信号接收异常。

①长距离衰减现象（＞1 km）。当发射机输出功率为定值时，信号强度随距离呈指数衰减（式 1）：

I（x）= I_0·e(-αx)     （1）

式中衰减系数α与土壤电导率及频率正相关。试验表明：200 kHz信号在黏土层中传输1.2 km后信噪比下降至初始值的18%，导致接收失效。

②短距离信号丢失（＜1 km）。如埋深超过3 m时，83 kHz信号场强衰减达72%，接收机难以捕捉有效信号。其他如接线盒断点。加强芯未导通导致电流环路中断，信号突降为零值，特征为距离—强度曲线出现阶跃式断裂。

（2）管道信号耦合干扰。

低频信号（≤65 kHz）易受相邻金属管道电磁耦合影响。试验数据表明：在平行间距0.5 m的铸铁管道附近，33 kHz测量信号畸变率达45%，而131 kHz仅7.2%。建议采用高频段（≥83 kHz）进行抗干扰测量。

（3）定位误差。

① 双箭头定位偏差。由于管道干扰场与目标信号产生矢量叠加，导致峰值点偏移。接收机显示双箭头位置偏离光缆实际轴线。修正方法：横向移动接收器，记录深度最小值点Dmin；建立位置修正模型：  

Δx = k·（f /100）2      （2）

其中k为介质系数（干燥沙土 k =0.12），试验验证该模型可将定位误差控制在±0.15 m内。

②埋深显示值校准。试验表明，83 kHz显示值比实际埋深平均偏大12%，而8 kHz仅偏大3%。建议采用低频初测+高频精测的组合模式。采用动态校准公式：

H_real = H_display·[1 - 0.09·lg(f)]    （3）

经32组实测数据验证，校准后误差≤5%。

（4）盘缆特征识别。

①突变点检测。当接收机沿路由移动时，若埋深值在1 m范围内突变超过30%（如从1.2 m突增至0.3 m），可判定为盘缆点。此时需向发射机方向回测10 m～20 m进行环形扫描。

②盘缆电磁场特征。131 kHz频率下，盘缆区域呈现闭合环形场强分布，接收机箭头指向圆心。通过极坐标扫描可准确标定盘缆中心位置，定位精度达0.3 m。

做法

基于多频电磁波探测的原理，结合实测数据（8、33、65、83、131、200 kHz）分析发现：长距离信号衰减与频率选择相关，短距离信号丢失多由超埋深或接线盒连接故障引起；双箭头定位误差可通过深度突变特征修正，埋深显示值随频率降低趋近实际值。据此提出分级测量法。初测阶段：采用8 kHz低频信号进行大范围快速扫描，识别异常衰减区；精测阶段：切换至131 kHz高频信号，结合深度突变判据定位故障点；验证阶段：对疑似盘缆区域进行环形路径扫描，确认几何特征。

启示

提出的基于频率自适应切换、深度突变判据与盘缆特征识别的综合优化方案，可有效解决光缆测量中的信号丢失、定位偏差等问题，对提升通信光缆运维效率具有工程应用价值。

作者简介：曾传海，南昌输气分公司三级工程师，主要从事腐蚀控制、第三方施工管理等方面的工作。联系方式：18079165260，164195311@qq.com。