油气管道光纤监控技术发展现状

　　摘自《油气管道监测技术发展现状》，作者中国电子科技集团公司第三十四研究所，李苏。

　　移动通信网——油气管道状态监测是其安全运行的重要保障，目前国际上发展了包括非光纤型和基于光纤的多种监测技术，分为视频监控、基于电的声学传感、水听器技术、浮球、光纤传感等类型。其中光纤传感方法以其隐蔽性、经济性和安全性而具有独特的优势，具有较好的推广应用前景。

　　石油和天然气输运与国民经济和人民生活息息相关，管道输送相比道路运输具有安全、便捷、经济的特点，但管道可能由于外部扰动、腐蚀、管材和施工质量等原因发生失效事故，威胁国家经济和人民生命财产安全。尽管在设计和施工方面，当前我国与国际水平基本相当，在管理方面，我国也开展的大量工作，但与发达国家相比，油气管道的安全性仍有一定差距。有数据显示，我国油气管道事故率平均为 3 次/（1 000 km·年），远高于美国的 0.5 次/（1 000 km·年）和欧洲的 0.26 次/（1 000 km·年）。据统计，我国油气管道事故，多为人为因素所致，近些年来，第三方破坏对我国油气管道事故的"贡献率"高达 40%，随后依次是腐蚀、管材质量、施工质量和突发性自然灾害。为保障油气管道输运安全，需要对管道实施监控，当管道发生泄漏和有外力实施破坏行为时能够及时告警和预警。以下对当前较新或有代表性的管道监测技术进行评述。

　　1 光纤监控方法

　　1.1 Secure Pipe 产品性能及应用案例

　　澳大利亚 FFT（Future Fiber Technology）公司的管道入侵探测产品 Secure Pipe 是基于 MZ 干涉仪技术，利用敷设在管道上方的光缆作为传感器，探测和定位入侵，最大传感距离 40 km。系统需要利用光缆中的三根光纤，其中两根为传感光纤，一根为引导光纤；也可利用现有光缆中的空闲光纤。FFT 的 CAMS（中央告警监控系统）所管理的探测系统数量不限，使用图形界面、电子邮件或短消息提供告警。CAMS的 GUI（图形用户界面）屏幕可以基于卫星照片、地图或 CAD 图像。

　　2003 年，NYSEARCH（美国天然气研发与演示组织）在新泽西沿一段 40 km 高压天然气管道布设了FFT Secure Pipe 监测系统，当不被许可的车辆或活动离管道太近时，其为运营者提供足够的预警。要求系统在管道附近的道路交叉、铁路线、居民区和商业区不发生误报警。在布设后的两年多时间里，管道沿线经历了多种类型挖掘设备的多次作业，系统没有因这些挖掘设备作业而产生误报警。但是，系统的敏感度较高，以至于许多报警源自管道巡视和其他驶过光缆的车辆。根据 NYSEARCH 的技术总结报告（表 1），Secure Pipe 的定位精度优于产品说明，在小于 10 m 范围内，产品探测有效性与土壤类型相关，在软质土壤中探测有效率只有 30%～60%。

表 1 Secure Pipe 对管道沿线不同类型挖掘设备作业的监测结果