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(zhèn)天然氣管網(wǎng)因腐蝕穿孔、第三方施工損壞造成的管道泄漏時有發(fā)生，甚至引發(fā)爆炸導(dǎo)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(wǎng)的閥井中安裝點式甲烷傳感器，監(jiān)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(jiān)測遠離閥井的燃氣管道的泄漏，更不能監(jiān)測預(yù)警第三方施工損壞管道的行為。為了解決城市燃氣管網(wǎng)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)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(wǎng)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)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(qū)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(nèi)連續(xù)敷設(shè)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(diào)儀安裝于附近的中國聯(lián)通機房。項目鑒定驗收會上，專家們通過“城市天然氣管網(wǎng)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置一體化云平臺”手機APP（圖 1），驗證現(xiàn)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(yù)警及報警信息完全同步并高度對應(yīng)。

圖 1 風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置一體化平臺

該一體化平臺主要由核心感知層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用層、展示層組成（圖 2），具備從接收預(yù)警→隱患確認→視頻會議→應(yīng)急預(yù)案→工單下發(fā)→定位導(dǎo)航→監(jiān)督執(zhí)行→完工驗收→報警復(fù)位等能力，讓風(fēng)險管理形成閉環(huán)，實現(xiàn)“主動管理、防災(zāi)減災(zāi)”的效果。

圖 2 風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置一體化平臺架構(gòu)圖

核心感知層：在管道內(nèi)植入光纖傳感器，在機房安裝調(diào)試解調(diào)計算終端設(shè)備。通過分布式光纖傳感器采集管道的實時安全健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過同一根分布式光纖傳感器將數(shù)據(jù)實時傳送到邊緣計算設(shè)備，由邊緣設(shè)備完成初步數(shù)據(jù)采集和處理。

數(shù)據(jù)處理層：借助運營商的光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全光系統(tǒng)組網(wǎng)，實現(xiàn)遠端實時狀態(tài)、參數(shù)、故障等數(shù)據(jù)的訪問和遠程控制。以數(shù)據(jù)中臺云計算為核心，將初步數(shù)據(jù)進行匯總和處理。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)進行數(shù)據(jù)建模和信號特征的模式識別，并結(jié)合既有數(shù)據(jù)進行復(fù)合判斷，將處理結(jié)果通過web等方式提供給WEB端（PC、平板、手機）應(yīng)用和展示。

應(yīng)用層：按照項目業(yè)主的需求，實現(xiàn)燃氣管道泄漏監(jiān)測、爆管及第三方施工損壞預(yù)警、井蓋狀態(tài)監(jiān)測、閥門遠程控制等智能化功能應(yīng)用。

展示層：將處理結(jié)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(shù)在城市燃氣管道應(yīng)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(xué)原理，在超過1000 m長的埋地PE燃氣管道內(nèi)連續(xù)敷設(shè)分布式光纖傳感器。試驗項目結(jié)果表明，該方式可以有效監(jiān)測管道附近的各種施工活動、管道和閥井氣體泄漏、地質(zhì)沉降等安全隱患，防止事故發(fā)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(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以節(jié)省大量的巡檢人員，降低人力成本，同時光纖傳感系統(tǒng)還可適用于打造智慧城市的安全數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)鬃�。在該試驗項目的驗收會上，專家委員會一致認為，這一創(chuàng)新技術(shù)從根本上解決了存量埋地燃氣管道風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警難題，經(jīng)過信息檢索和專家委員會的論證，證實項目總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，已初步具備在城市燃氣行業(yè)推廣的條件。

作者簡介：戴榮榮，1984年生，本科，職務(wù)：百世通（浙江）安全科技有限公司副總經(jīng)理，主要從事光纖傳感工程化應(yīng)用技術(shù)、城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的研究工作。聯(lián)系方式：13911452845，dairr@bstzjtek.com。