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(tǒng)管理存在的不足，引入完整性管理概念，獲取光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)字化應(yīng)用，建立伴行光纜智能化管理平臺，取得了節(jié)約人力成本和精確定位故障點(diǎn)的效果。

現(xiàn)階段管道企業(yè)的光纜管理仍以人工維護(hù)為主，智能化程度偏低；光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)埋地光纜與地表參照物的一一對應(yīng)，建立智能化管理平臺，做到光纜日常運(yùn)維管理自動化，實(shí)現(xiàn)光纜搶險維修故障即時定位，縮短故障歷時。

1 傳統(tǒng)管理

管道企業(yè)針對光纜的路由和衰耗等重要技術(shù)指標(biāo)均采用人工定期現(xiàn)場進(jìn)行測試，對記錄進(jìn)行紙質(zhì)和系統(tǒng)存檔。對備用纖芯性能監(jiān)控完全依賴現(xiàn)場維護(hù)人員使用光時域反射儀進(jìn)行測試。存在維護(hù)成本較高，智能化程度較低，管理實(shí)時性不足等問題。

光纜一旦發(fā)生中斷，維護(hù)人員根據(jù)光通信設(shè)備的告警信息確認(rèn)斷纜故障區(qū)間，再使用光時域反射儀在區(qū)間首末站點(diǎn)對光纜進(jìn)行中斷點(diǎn)距離測試，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗判斷光纖斷點(diǎn)的區(qū)域，最后由人工進(jìn)行巡檢排查。據(jù)不完全統(tǒng)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(diǎn)位置的排查和確認(rèn)， 2小時用于故障光纜恢復(fù)。光纜故障點(diǎn)排查時間過長，主要原因為光纜位置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，光時域反射儀測試的光纖斷點(diǎn)位置沒有與標(biāo)識樁等地表參照物一一對應(yīng)。

使用光時域反射儀測試斷點(diǎn)的數(shù)據(jù)值盡管真實(shí)準(zhǔn)確，但數(shù)據(jù)代表埋地光纜的長度，維護(hù)人員不清楚具體位置。所以在測試故障點(diǎn)位置時不僅需要在故障區(qū)間首末站點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行多次排查確認(rèn),導(dǎo)致耗時過長。

2 改進(jìn)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(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，光纜路由、位置等信息不完整，精細(xì)化管理程度低。其次，日常運(yùn)維管理仍以人工為主進(jìn)行光纜的巡檢、電氣指標(biāo)測試和故障點(diǎn)排查接續(xù)，智能化管理程度低。具體做法如下。

（1）對光纜線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行了應(yīng)用，通過不同的技術(shù)方案獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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

在2017年陜京四線天然氣管道伴行光纜建設(shè)中，管理單位、施工單位和設(shè)計單位共同確認(rèn)光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方案。即以光纜接頭盒為數(shù)據(jù)單元，獲取每個接頭盒距上下游站場的光纖長度、經(jīng)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(chǔ)單元進(jìn)行管理，當(dāng)光纜發(fā)生中斷故障時不再是測試斷點(diǎn)距首末站場的光線長度，而是精確地將故障點(diǎn)定位到兩個接頭盒之間的管理單位和實(shí)際的地理位置，進(jìn)而大幅縮短故障點(diǎn)排查時間。實(shí)施效果如圖 1所示。

按照圖 1所示，在獲取光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(dāng)光纜線路發(fā)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(diǎn)距站場的光纖長度，現(xiàn)方案為智能化管理平臺告知故障點(diǎn)位于哪個管理單元，距上下游接頭盒的光纖長度，以及斷點(diǎn)的地理位置范圍。

同時，對2009年建成投產(chǎn)的永唐秦輸氣管道伴行光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)逆向恢復(fù)，獲取光纜基礎(chǔ)信息。由于管道光纜運(yùn)行期間進(jìn)行過多次光纜路由整改變更，光纜的接頭盒標(biāo)識樁部分缺失，如果按照新建管道的數(shù)據(jù)獲取方案，一是數(shù)據(jù)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(shí)施成本高。為此，對在役的伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而是對管道里程樁進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定。利用光纖振動監(jiān)測系統(tǒng)，獲取每個管道里程樁對應(yīng)距上下游站場的光纖長度、經(jīng)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(shí)施效果如圖 2所示。

智能化管理平臺其前端設(shè)備根據(jù)光纜備用纖芯的數(shù)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(biāo)實(shí)時測試和過程對比分析，在光纖性能劣化至閾值時，系統(tǒng)會自動生成告警和工單分配。可以實(shí)時對光纜多路不同的備用纖芯實(shí)時測試電氣指標(biāo)，節(jié)約大量的維護(hù)成本。

3 應(yīng)用效果

上述方案應(yīng)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(shè)期對每一處光纜接頭盒的位置數(shù)據(jù)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(yīng)的光纖長度進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，對各種穿跨越出入點(diǎn)加密標(biāo)定，被分割為400個管理單元。經(jīng)試用驗證取得如下成果。

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

（2）節(jié)約排查時間。從中斷告警至管理人員到達(dá)故障點(diǎn)現(xiàn)場，耗時約為1小時，遠(yuǎn)低于過去3.5小時的排查時長。

（3）故障精確定位。將故障點(diǎn)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(dá)到十米級。

4 結(jié)束語

基于完整性管理方案建設(shè)智能化光纜管理平臺，以光纜位置數(shù)據(jù)為主要信息，將長途干線光纜細(xì)化為多個管理單元，輔助管理平臺的智能化和設(shè)備的定制化，從而實(shí)現(xiàn)對光纜完整性管理。該方案也可應(yīng)用到其他光通信系統(tǒng)中。

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