金星宇

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)東北公司哈爾濱輸油氣分公司

摘要：聚焦寒冷地區(qū)平原農(nóng)田段管道，深入分析當(dāng)前管道保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)，探討傳統(tǒng)巡護(hù)方式與智能化技防措施的協(xié)同應(yīng)用，以及智能化巡護(hù)手段在管道保護(hù)中的應(yīng)用前景，旨在切實(shí)保障管道本體安全，有效消除風(fēng)險(xiǎn)，為構(gòu)建管道保護(hù)新模式提供有益參考。

關(guān)鍵詞：管道保護(hù)；寒冷地區(qū)；平原農(nóng)田段；智能化巡護(hù)

在能源輸送領(lǐng)域，管道作為一種安全、高效的運(yùn)輸方式，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。東北公司所轄管道地處寒冷地區(qū)，氣候條件惡劣，冬季漫長(zhǎng)寒冷，凍土、積雪等自然因素對(duì)管道安全構(gòu)成較大威脅。而平原農(nóng)田段管道周邊環(huán)境復(fù)雜，涉及繁多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，第三方施工風(fēng)險(xiǎn)較高，進(jìn)一步增加了管道保護(hù)的難度。探索一套適合寒冷地區(qū)平原農(nóng)田段的管道保護(hù)新模式迫在眉睫。

1  傳統(tǒng)巡護(hù)方式的作用與局限

1.1  傳統(tǒng)巡護(hù)方式的作用

傳統(tǒng)的人巡和車巡是最基礎(chǔ)的管道巡護(hù)方式。人巡主要依靠巡線人員徒步沿管道進(jìn)行巡護(hù)，憑借肉眼觀察管道周邊環(huán)境，需要重點(diǎn)關(guān)注管道沿線是否有施工跡象、有無(wú)管道裸露、防腐層是否破損、標(biāo)識(shí)牌是否完好等情況，獲取的信息較為直觀。車巡則是利用車輛沿著管道伴行路行駛，擴(kuò)大巡護(hù)范圍，提高巡護(hù)效率，主要獲取管道沿線的整體狀況信息，如周邊地形地貌變化、是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn)源等。兩者的主要目的是防控第三方施工、打孔盜油、自然因素導(dǎo)致的管道損傷等風(fēng)險(xiǎn)。

1.2  傳統(tǒng)巡護(hù)方式的局限性

在寒冷地區(qū)，冬季低溫對(duì)巡線人員的身體是巨大考驗(yàn)，甚至存在安全隱患。長(zhǎng)時(shí)間戶外作業(yè)，人員容易疲勞，可能導(dǎo)致工作效率降低，會(huì)遺漏一些細(xì)微的安全風(fēng)險(xiǎn)。而平原農(nóng)田段管道分布范圍廣，線路長(zhǎng)，單純依靠人巡和車巡，難以全面、及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患。人工巡檢獲取的信息其準(zhǔn)確性和規(guī)范性難以保證，不同巡線人員的業(yè)務(wù)水平和責(zé)任心存在差異，可能導(dǎo)致對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的判斷和記錄不一致。

2  智能化技防措施的應(yīng)用

2.1  智能化技防措施的功能與優(yōu)勢(shì)

光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用光纖的傳感特性，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道周邊的振動(dòng)信號(hào)，當(dāng)有人員或機(jī)械靠近管道時(shí)，系統(tǒng)可以迅速發(fā)出警報(bào)，精確定位事件發(fā)生位置，有效防控打孔盜油、第三方施工等風(fēng)險(xiǎn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)則通過(guò)在高后果區(qū)等關(guān)鍵地段安裝攝像頭，對(duì)管道實(shí)時(shí)畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控，直觀獲取管道及周邊環(huán)境信息，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)可以快速覆蓋大面積管道區(qū)域，獲取高清圖像和視頻資料，尤其適用于地形復(fù)雜、人員難以到達(dá)的區(qū)域，能夠?qū)�管道進(jìn)行全方位、立體式巡護(hù)。機(jī)器人（狗）等智能化設(shè)備可以在復(fù)雜環(huán)境中自主移動(dòng)，對(duì)管道進(jìn)行近距離檢測(cè)，獲取更為詳細(xì)的管道信息。陰極保護(hù)智能測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道的陰極保護(hù)電位，確保管道防腐效果。內(nèi)外檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)管道內(nèi)部的腐蝕、變形等缺陷，以及外部防腐層的狀況。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可以監(jiān)測(cè)管道沿線的地質(zhì)變化，提前預(yù)警滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道的影響。這些技防措施能夠獲取精確的管道運(yùn)行數(shù)據(jù)和周邊環(huán)境信息，有效防控管道腐蝕、地質(zhì)災(zāi)害等風(fēng)險(xiǎn)。

2.2  智能化技防措施的局限性

雖然智能化技防措施具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的局限性。光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易受外界大型車輛行駛、風(fēng)雨等自然因素的干擾。以肇源作業(yè)區(qū)為例，雖然光纖預(yù)警系統(tǒng)算法在不斷優(yōu)化，經(jīng)2024年全年光纖預(yù)警信息核實(shí)，仍存在較多誤報(bào)情形，無(wú)形中增加了人員的工作量。原因在于作業(yè)區(qū)所轄管道途經(jīng)區(qū)域多為沼澤及農(nóng)田地，春耕秋收時(shí)農(nóng)用機(jī)械進(jìn)地作業(yè)引起頻繁誤報(bào)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大雪、暴雨等惡劣天氣條件下，監(jiān)控效果會(huì)受到嚴(yán)重影響。無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)受天氣條件限制更大，風(fēng)力過(guò)大或雨雪天氣條件下無(wú)人機(jī)使用顯現(xiàn)弊端，且其續(xù)航能力有限，難以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作業(yè)。機(jī)器人（狗）等設(shè)備在復(fù)雜地形和惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性還有待提高，且設(shè)備成本較高、維護(hù)難度較大，目前尚在推廣應(yīng)用階段。

智能化技防措施不能完全替代人巡和車巡。在一些復(fù)雜環(huán)境中，如管道穿越茂密樹(shù)林、村莊等區(qū)域，智能化設(shè)備無(wú)法到達(dá)，仍需要人工巡檢。但是，智能化技防措施可以替代部分重復(fù)性、危險(xiǎn)性較高的工作，如針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的定期巡檢，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行大面積的初步巡檢，發(fā)現(xiàn)異常后再由人工前往詳細(xì)核實(shí)；機(jī)器人（狗）可以在一些靠近化工園區(qū)、高后果區(qū)等危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，減少人工巡檢的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3  智能化技防措施綜合應(yīng)用與勞動(dòng)組織結(jié)構(gòu)變化

綜合應(yīng)用智能化技防措施可充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)，需要建立一個(gè)統(tǒng)一的管道保護(hù)監(jiān)控平臺(tái)，將光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)等獲取的信息充分整合，實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作。通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)的分析和處理，可以更準(zhǔn)確地判斷管道的安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

隨著智能化技防措施的應(yīng)用，勞動(dòng)組織結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。需要增加專業(yè)技術(shù)人員，負(fù)責(zé)智能化設(shè)備的操作、維護(hù)和數(shù)據(jù)分析。同時(shí)，巡線人員的工作內(nèi)容也將從單純的巡檢轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)智能化設(shè)備發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行核實(shí)和處理，以及在智能化設(shè)備無(wú)法覆蓋的區(qū)域進(jìn)行巡檢。這就要求巡線人員具備更高的專業(yè)素養(yǎng)和技能水平，需要加強(qiáng)對(duì)員工的培訓(xùn)，使其能夠適應(yīng)新的工作要求。與此同時(shí)，助力智能化管道保護(hù)新模式的創(chuàng)新應(yīng)用。

3  智能化管道保護(hù)新模式的應(yīng)用前景

3.1  智能化管道保護(hù)新模式的應(yīng)用場(chǎng)景

針對(duì)打孔盜油，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對(duì)光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別出異常的振動(dòng)模式和行為特征，提前預(yù)警打孔盜油風(fēng)險(xiǎn)，提高防范能力。 針對(duì)第三方施工風(fēng)險(xiǎn)，利用地理信息系統(tǒng)和三維建模技術(shù)，對(duì)管道沿線的施工信息進(jìn)行管理。施工前，通過(guò)系統(tǒng)評(píng)估施工對(duì)管道的影響，制定相應(yīng)的保護(hù)措施；施工過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控施工動(dòng)態(tài)，確保施工活動(dòng)不會(huì)對(duì)管道造成損壞。在人員密集型高后果區(qū)，采用智能感知設(shè)備和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)管道發(fā)生泄漏等事故時(shí)，智能感知設(shè)備可以迅速檢測(cè)到泄漏信息，并通過(guò)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)通知周邊居民和相關(guān)部門(mén)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，減少事故造成的危害。

3.2  不同環(huán)境下的應(yīng)用情形

寒冷地區(qū)冬季氣溫低，管道容易受凍脹、凍裂等影響�？衫�用對(duì)管道溫度、應(yīng)力等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)管道在低溫環(huán)境下的安全狀況，提前采取保溫、加固等措施。在冬季巡檢過(guò)程中，結(jié)合無(wú)人機(jī)和機(jī)器人（狗）等設(shè)備，減少人員在低溫環(huán)境下的作業(yè)時(shí)間。在平原農(nóng)田段，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)和地面監(jiān)測(cè)設(shè)備相結(jié)合，對(duì)農(nóng)田內(nèi)的管道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有農(nóng)機(jī)具靠近管道時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員注意安全。同時(shí)，與當(dāng)?shù)卣�府和農(nóng)業(yè)部門(mén)合作，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的管道保護(hù)宣傳教育，提高他們的安全意識(shí)。

3.3  智能化管道保護(hù)新模式應(yīng)用前景

智能化管道保護(hù)新模式強(qiáng)化技術(shù)融合創(chuàng)新。依托大數(shù)據(jù)構(gòu)建管道風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字孿生模型，整合 GIS 地理信息、陰極保護(hù)電位、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多源數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)預(yù)警與處置方案自動(dòng)生成，破解光纖預(yù)警誤報(bào)難題；利用三維建模技術(shù)構(gòu)建管道周邊 200 米范圍的施工安全距離虛擬圍欄，結(jié)合衛(wèi)星遙感動(dòng)態(tài)識(shí)別農(nóng)田機(jī)械作業(yè)軌跡，提前觸發(fā)語(yǔ)音警示系統(tǒng)。

完善智能化監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)。打造“空—天—地—管”四位一體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)：無(wú)人機(jī)集群完成每日1次全域巡航，視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)高后果區(qū)24小時(shí)實(shí)時(shí)覆蓋，光纖傳感器構(gòu)建50米精度的振動(dòng)監(jiān)測(cè)矩陣，機(jī)器人（狗）執(zhí)行重點(diǎn)管段的周期性近距離檢測(cè)，形成“智能設(shè)備初篩—人工復(fù)核驗(yàn)證—系統(tǒng)閉環(huán)管理”的高效工作流程。

優(yōu)化勞動(dòng)組織與人才結(jié)構(gòu)。設(shè)立智能化運(yùn)維專職崗位，培養(yǎng)兼具管道專業(yè)知識(shí)與數(shù)據(jù)分析能力的復(fù)合型人才，負(fù)責(zé)設(shè)備參數(shù)調(diào)校、異常數(shù)據(jù)研判及應(yīng)急響應(yīng)指揮；建立“巡檢 APP + 電子工單”管理系統(tǒng)，使巡線人員從傳統(tǒng)徒步巡檢轉(zhuǎn)向設(shè)備異常現(xiàn)場(chǎng)核查、標(biāo)識(shí)牌維護(hù)等技術(shù)性工作，推動(dòng)基層巡檢隊(duì)伍向“技術(shù)操作型”轉(zhuǎn)型。

構(gòu)建政企協(xié)同管道保護(hù)機(jī)制。與農(nóng)業(yè)部門(mén)共享農(nóng)田作業(yè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，在春耕秋收季通過(guò)短信平臺(tái)向農(nóng)機(jī)手推送管道位置預(yù)警信息；聯(lián)合氣象部門(mén)建立極端天氣聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在暴風(fēng)雪、凍融期自動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備保溫模式與加密巡檢程序。

健全應(yīng)急保障體系�；�于歷史泄漏事故數(shù)據(jù)構(gòu)建 AI 應(yīng)急推演模型，模擬不同場(chǎng)景下的泄漏擴(kuò)散路徑與影響范圍，自動(dòng)生成人員疏散方案與場(chǎng)站及閥室關(guān)鍵設(shè)備操作提示。

4  結(jié)語(yǔ)

在寒冷地區(qū)平原農(nóng)田段的管道保護(hù)工作中，傳統(tǒng)人巡車巡模式與智能化技防措施并非非此即彼的替代關(guān)系，而是各有優(yōu)劣，應(yīng)將兩者有機(jī)結(jié)合，形成互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn) "人工基礎(chǔ)排查 + 技術(shù)精準(zhǔn)防控" 的智能化管道保護(hù)新模式應(yīng)用。有效突破地理環(huán)境限制與人力巡檢的生理極限，在凍土災(zāi)害預(yù)警、第三方施工監(jiān)控、打孔盜油防控等場(chǎng)景中展現(xiàn)出精準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)化的監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，智能化技術(shù)應(yīng)用仍需直面低溫環(huán)境設(shè)備穩(wěn)定性、復(fù)雜地形適應(yīng)性及數(shù)據(jù)誤報(bào)率等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，通過(guò)技術(shù)迭代與場(chǎng)景化適配持續(xù)優(yōu)化。

作者簡(jiǎn)介：金星宇，1988年生，本科，現(xiàn)任哈爾濱輸油氣分公司肇源作業(yè)區(qū)副主任，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15842439762。