中石油北京天然氣管道有限公司

摘 要：針對油氣管道伴行光纜傳統管理存在的不足，引入完整性管理概念，獲取光纜基礎數據并進行數字化應用，建立伴行光纜智能化管理平臺，取得了節約人力成本和精確定位故障點的效果。

現階段管道企業的光纜管理仍以人工維護為主，智能化程度偏低；光纜基礎數據缺失，故障定位精度略低，維修成本偏高。本文針對上述問題，提出光纜完整性管理方案，獲取光纜位置基礎數據，實現埋地光纜與地表參照物的一一對應，建立智能化管理平臺，做到光纜日常運維管理自動化，實現光纜搶險維修故障即時定位，縮短故障歷時。

1 傳統管理

管道企業針對光纜的路由和衰耗等重要技術指標均采用人工定期現場進行測試，對記錄進行紙質和系統存檔。對備用纖芯性能監控完全依賴現場維護人員使用光時域反射儀進行測試。存在維護成本較高，智能化程度較低，管理實時性不足等問題。

光纜一旦發生中斷，維護人員根據光通信設備的告警信息確認斷纜故障區間，再使用光時域反射儀在區間首末站點對光纜進行中斷點距離測試，根據實際經驗判斷光纖斷點的區域，最后由人工進行巡檢排查。據不完全統計，單次光纜故障平均歷時約為5.5小時，其中3.5小時用于故障點位置的排查和確認， 2小時用于故障光纜恢復。光纜故障點排查時間過長，主要原因為光纜位置基礎數據缺失，光時域反射儀測試的光纖斷點位置沒有與標識樁等地表參照物一一對應。

使用光時域反射儀測試斷點的數據值盡管真實準確，但數據代表埋地光纜的長度，維護人員不清楚具體位置。所以在測試故障點位置時不僅需要在故障區間首末站點進行測試，有時仍需要在站間截斷閥室處或光纜線路接頭盒處進行多次排查確認,導致耗時過長。

2 改進方案

伴行光纜完整性管理主要解決兩方面問題。首先，光纜線路基礎數據缺失，光纜路由、位置等信息不完整，精細化管理程度低。其次，日常運維管理仍以人工為主進行光纜的巡檢、電氣指標測試和故障點排查接續，智能化管理程度低。具體做法如下。

（1）對光纜線路的基礎數據進行搜集和整理。提出伴行光纜完整性管理方案，分別對在役光纜線路和新建光纜線路進行了應用，通過不同的技術方案獲取基礎數據。

（2）新建一套智能化管道伴行光纜管理平臺， 在中繼段站點安裝測試終端，對光纜進行日常的巡檢測試以及故障點的快速定位，智能地調配資源和優化方案。

在2017年陜京四線天然氣管道伴行光纜建設中，管理單位、施工單位和設計單位共同確認光纜基礎數據獲取方案。即以光纜接頭盒為數據單元，獲取每個接頭盒距上下游站場的光纖長度、經緯度信息和所在地理位置信息。將約100公里長的光纜中繼段分為50個左右基礎單元進行管理，當光纜發生中斷故障時不再是測試斷點距首末站場的光線長度，而是精確地將故障點定位到兩個接頭盒之間的管理單位和實際的地理位置，進而大幅縮短故障點排查時間。實施效果如圖 1所示。

按照圖 1所示，在獲取光纜基礎數據后，將10公里的管道伴行光纜分割為5個2公里的管理單元，當光纜線路發生中斷故障時，原方案為使用光時域反射儀在A站或B站測試故障點距站場的光纖長度，現方案為智能化管理平臺告知故障點位于哪個管理單元，距上下游接頭盒的光纖長度，以及斷點的地理位置范圍。

同時，對2009年建成投產的永唐秦輸氣管道伴行光纜進行數據逆向恢復，獲取光纜基礎信息。由于管道光纜運行期間進行過多次光纜路由整改變更，光纜的接頭盒標識樁部分缺失，如果按照新建管道的數據獲取方案，一是數據不完整，二是接頭盒處有光纜盤留，影響故障定位精度，三是工程量大，項目實施成本高。為此，對在役的伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎數據，而是對管道里程樁進行數據標定。利用光纖振動監測系統，獲取每個管道里程樁對應距上下游站場的光纖長度、經緯度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程樁間距約為1公里，與新建管道保持一致。實施效果如圖 2所示。

智能化管理平臺其前端設備根據光纜備用纖芯的數量，按照一定比例配置激光器，基本上備用光纜每一束管中測試兩芯備用纖芯，做到對光纜衰耗等電氣指標實時測試和過程對比分析，在光纖性能劣化至閾值時，系統會自動生成告警和工單分配。可以實時對光纜多路不同的備用纖芯實時測試電氣指標，節約大量的維護成本。

3 應用效果

上述方案應用于陜京四線管道和永唐秦輸氣管道，其中陜京四線輸氣管道伴行光纜全長1 224公里，在施工建設期對每一處光纜接頭盒的位置數據和光纖長度等信息記錄存檔，被分割為612個管理單元。永唐秦輸氣管道伴行光纜全長340公里，對每公里的管道里程樁所對應的光纖長度進行數據恢復，對各種穿跨越出入點加密標定，被分割為400個管理單元。經試用驗證取得如下成果。

（1）節約人力成本。 20個中繼段全部采用平臺對光纜電氣指標進行測試，全年可節約工程師工作量為40人/日。

（2）節約排查時間。從中斷告警至管理人員到達故障點現場，耗時約為1小時，遠低于過去3.5小時的排查時長。

（3）故障精確定位。將故障點定位于兩個光纜接頭盒或兩個管道里程樁之間，覆蓋范圍僅為1～2公里，偏差范圍達到十米級。

4 結束語

基于完整性管理方案建設智能化光纜管理平臺，以光纜位置數據為主要信息，將長途干線光纜細化為多個管理單元，輔助管理平臺的智能化和設備的定制化，從而實現對光纜完整性管理。該方案也可應用到其他光通信系統中。

作者：侯志博，男， 1986年生，工程師， 2012年碩士畢業于華北電力大學信號與信息處理，現主要從事輸氣管道通信專業方向工作。