戴榮榮

百世通（浙江）安全科技有限公司

背景

近年來，我國城鎮天然氣管網因腐蝕穿孔、第三方施工損壞造成的管道泄漏時有發生，甚至引發爆炸導致大量人員傷亡。為遏制城燃管道連年不斷的事故，2018年住建部開始推行城市生命線工程，通過在市政燃氣管網的閥井中安裝點式甲烷傳感器，監測天然氣管道泄漏。但這一方法存在較大的局限性，不能有效監測遠離閥井的燃氣管道的泄漏，更不能監測預警第三方施工損壞管道的行為。為了解決城市燃氣管網風險監測預警難題，百世通（浙江）安全科技有限公司實施了“城市燃氣管網風險監測預警及應急處置試驗項目”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陽區開展了試驗項目，在“非開挖、不打孔”的前提下，在1730 m直徑為315 mm、壓力0.4 Mpa的既有PE天然氣管道內連續敷設分布式光纖傳感器，其中首閥門井和中間閥門井的距離為1040 m，解調儀安裝于附近的中國聯通機房。項目鑒定驗收會上，專家們通過“城市天然氣管網風險監測預警及應急處置一體化云平臺”手機APP（圖 1），驗證現場進行電鎬施工、挖掘機啟動、行駛、拍打地面、開挖地面以及模擬天然氣泄漏等真實場景的測試，各種動作和手機屏幕上顯示的預警及報警信息完全同步并高度對應。

圖 1 風險監測預警及應急處置一體化平臺

該一體化平臺主要由核心感知層、數據處理層、應用層、展示層組成（圖 2），具備從接收預警→隱患確認→視頻會議→應急預案→工單下發→定位導航→監督執行→完工驗收→報警復位等能力，讓風險管理形成閉環，實現“主動管理、防災減災”的效果。

圖 2 風險監測預警及應急處置一體化平臺架構圖

核心感知層：在管道內植入光纖傳感器，在機房安裝調試解調計算終端設備。通過分布式光纖傳感器采集管道的實時安全健康狀態數據，并通過同一根分布式光纖傳感器將數據實時傳送到邊緣計算設備，由邊緣設備完成初步數據采集和處理。

數據處理層：借助運營商的光纖網絡實現全光系統組網，實現遠端實時狀態、參數、故障等數據的訪問和遠程控制。以數據中臺云計算為核心，將初步數據進行匯總和處理。利用大數據和人工智能技術進行數據建模和信號特征的模式識別，并結合既有數據進行復合判斷，將處理結果通過web等方式提供給WEB端（PC、平板、手機）應用和展示。

應用層：按照項目業主的需求，實現燃氣管道泄漏監測、爆管及第三方施工損壞預警、井蓋狀態監測、閥門遠程控制等智能化功能應用。

展示層：將處理結果通過web等方式提供給WEB端（PC、平板、手機）進行展示和共享。

啟示

針對分布式光纖傳感技術在城市燃氣管道應用所遇到的難點和痛點問題，百世通（浙江）安全科技有限公司在“非開挖、不打孔”的前提下，利用空氣動力學原理，在超過1000 m長的埋地PE燃氣管道內連續敷設分布式光纖傳感器。試驗項目結果表明，該方式可以有效監測管道附近的各種施工活動、管道和閥井氣體泄漏、地質沉降等安全隱患，防止事故發生，從而保障城市安全。施工中還避免了城市道路“開膛破肚”，借助本監測預警系統可以節省大量的巡檢人員，降低人力成本，同時光纖傳感系統還可適用于打造智慧城市的安全數據采集、傳輸底座。在該試驗項目的驗收會上，專家委員會一致認為，這一創新技術從根本上解決了存量埋地燃氣管道風險監測預警難題，經過信息檢索和專家委員會的論證，證實項目總體技術達到國際領先水平，已初步具備在城市燃氣行業推廣的條件。

作者簡介：戴榮榮，1984年生，本科，職務：百世通（浙江）安全科技有限公司副總經理，主要從事光纖傳感工程化應用技術、城市基礎設施生命線風險監測預警技術的研究工作。聯系方式：13911452845，dairr@bstzjtek.com。