政策賦能韌性陜西：分布式光纖監(jiān)測助力城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程建設(shè)

引言

城市地下供水、燃?xì)?、熱力管網(wǎng)，是維系城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的地下“血脈"，直接關(guān)系民生保障、公共安全與社會穩(wěn)定。隨著我國城市發(fā)展模式由規(guī)模擴(kuò)張轉(zhuǎn)向內(nèi)涵式高質(zhì)量發(fā)展，韌性城市建設(shè)已經(jīng)成為各地城市治理的核心工作抓手。中共陜西省委、省政府印發(fā)《關(guān)于推動城市高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》，文件明確提出開展韌性城市建設(shè)行動，部署建設(shè)城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程，加快搭建水、氣、熱及橋梁等監(jiān)測感知系統(tǒng)與監(jiān)管平臺，補(bǔ)齊市政基礎(chǔ)設(shè)施安全短板，全面提升城市本質(zhì)安全水平。這一頂層政策部署，為陜西省各地市地下管網(wǎng)智能化改造、風(fēng)險(xiǎn)前置預(yù)警指明建設(shè)方向，也為分布式光纖感知技術(shù)在市政管網(wǎng)領(lǐng)域大規(guī)模落地打開政策窗口期。

陜西省城市地下管網(wǎng)規(guī)模龐大，經(jīng)過多年城市更新，全省城市供水、燃?xì)?、熱力管網(wǎng)總里程數(shù)萬公里，部分老舊管網(wǎng)服役年限久，管道銹蝕、介質(zhì)泄漏、地質(zhì)沉降、第三方施工破壞等風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)存在。現(xiàn)階段，全省生命線工程建設(shè)仍然存在區(qū)域推進(jìn)不均衡，前端感知設(shè)備布設(shè)總量不足，重點(diǎn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域未能實(shí)現(xiàn)全覆蓋的現(xiàn)實(shí)短板，傳統(tǒng)人工巡檢、離散點(diǎn)式傳感器監(jiān)測模式，越來越難以滿足“事前預(yù)防"的現(xiàn)代化安全治理要求。分布式光纖監(jiān)測技術(shù)憑借全線連續(xù)感知、本征防爆、長距離、少維護(hù)的技術(shù)特性，能夠適配水氣熱管網(wǎng)復(fù)雜地下工況，作為底層感知硬件接入各地市生命線監(jiān)管平臺，補(bǔ)齊地下管網(wǎng)監(jiān)測盲區(qū)，助力陜西省落實(shí)城市生命線安全工程建設(shè)任務(wù)，推動城市安全治理由事后搶險(xiǎn)處置，向事前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警轉(zhuǎn)型。

一、政策背景：陜西全面推進(jìn)城市生命線安全工程建設(shè)的時代機(jī)遇

1.1省級政策明確建設(shè)目標(biāo)，構(gòu)建水氣熱管網(wǎng)感知監(jiān)管體系

《關(guān)于推動城市高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》中專門將城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程寫入韌性城市建設(shè)行動，提出搭建水、氣、熱監(jiān)測感知系統(tǒng)和監(jiān)管平臺，健全抗災(zāi)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化市政基礎(chǔ)設(shè)施安全管理，提高城市安全保障能力。該文件不是孤立政策，是國家新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市生命線安全工程在陜西省的落地細(xì)化。國家層面多次提出推進(jìn)公共安全治理模式向事前預(yù)防轉(zhuǎn)型，要求加快地下管網(wǎng)智能化感知設(shè)備部署，構(gòu)建全域覆蓋的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

陜西省住建、發(fā)改等多部門協(xié)同推進(jìn)生命線工程落地，將生命線安全工程納入安全督查、高質(zhì)量發(fā)展審計(jì)工作內(nèi)容，建立全省專題調(diào)度機(jī)制，指導(dǎo)各地市開展試點(diǎn)建設(shè)，推進(jìn)燃?xì)狻崃?、供水管網(wǎng)隱患排查、老舊管道更新改造與智能化感知設(shè)備同步布設(shè)。當(dāng)前，陜西部分地市已經(jīng)完成生命線監(jiān)管平臺主體搭建，但前端感知層建設(shè)缺口較大。傳統(tǒng)監(jiān)測手段多采用單點(diǎn)傳感器，只能采集離散點(diǎn)位數(shù)據(jù)，管線中間大量區(qū)段處于監(jiān)測空白，無法完整掌握整條管線運(yùn)行狀態(tài)，造成“平臺有大屏，前端缺數(shù)據(jù)"的現(xiàn)象，制約監(jiān)管平臺發(fā)揮真正預(yù)警價值。

政策文件明確“搭建水氣熱監(jiān)測感知系統(tǒng)"，核心就是要補(bǔ)齊前端感知短板，需要具備長距離、連續(xù)監(jiān)測、高可靠的傳感技術(shù)作為硬件底座。分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，正好契合政策對于感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的核心需求，可對熱力、燃?xì)?、供水管道?shí)現(xiàn)全線溫度、振動雙參量實(shí)時監(jiān)測，采集的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化輸出，對接各地市生命線監(jiān)管平臺，打通“感知?傳輸?研判?預(yù)警?處置"完整業(yè)務(wù)鏈條，落實(shí)政策文件提出的建設(shè)任務(wù)。

1.2陜西省市政管網(wǎng)現(xiàn)實(shí)安全痛點(diǎn)，倒逼監(jiān)測技術(shù)迭代升級

陜西省關(guān)中、陜北、陜南地域條件差異大，管網(wǎng)運(yùn)行工況復(fù)雜。關(guān)中城市集中供熱規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，熱力管網(wǎng)里程逐年增長，老舊直埋管道存在保溫破損、熱水泄漏風(fēng)險(xiǎn)；燃?xì)夤艿烂媾R土壤腐蝕、第三方挖掘施工破壞威脅；供水管網(wǎng)爆管滲漏會造成路面塌陷、水資源浪費(fèi)，威脅道路與建筑安全。

傳統(tǒng)管網(wǎng)安全管控模式主要存在四大痛點(diǎn)：

第一，人工巡檢效率有限，地下管線絕大部分埋于路面之下，肉眼無法直接觀察管道本體狀態(tài)，巡檢只能依靠路面表象，微小泄漏、早期隱患很難被及時發(fā)現(xiàn)，往往等到出現(xiàn)路面冒水、冒泡、地面沉降等明顯現(xiàn)象，事故已經(jīng)形成，只能被動搶修。

第二，傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感器監(jiān)測存在大量盲區(qū)。壓力、流量、氣體探測器均屬于離散布點(diǎn)，傳感器只能監(jiān)測安裝位置，兩個傳感器之間數(shù)公里管線屬于監(jiān)測真空，隱患發(fā)生在測點(diǎn)之間就無法捕捉，很難做到早期預(yù)警。同時，地下潮濕、積水、易燃易爆環(huán)境，電子傳感器故障率高，需要頻繁下地維護(hù)，后期運(yùn)維成本居高不下。

第三，第三方施工破壞風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)判。城市開挖施工、基建作業(yè)是管網(wǎng)破損事故最高發(fā)誘因，挖掘機(jī)、鉆機(jī)施工觸碰管線，短時間就會造成管道破損，傳統(tǒng)手段很難提前感知施工擾動，多數(shù)情況是管線被挖斷之后才獲知險(xiǎn)情，損失已經(jīng)發(fā)生。

第四，數(shù)據(jù)孤島問題突出。不同廠家的點(diǎn)式設(shè)備協(xié)議不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)格式各異，很難統(tǒng)一接入市級生命線監(jiān)管平臺，大量監(jiān)測數(shù)據(jù)無法匯總分析，監(jiān)管平臺只能展示有限點(diǎn)位，無法實(shí)現(xiàn)整條管線的風(fēng)險(xiǎn)研判，平臺價值大打折扣。

上述現(xiàn)實(shí)痛點(diǎn)，正是陜西推進(jìn)生命線工程、搭建水氣熱監(jiān)測感知系統(tǒng)所要解決的核心問題。分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)，不需要在管線上每隔數(shù)百米布置大量電子傳感器，依靠一條伴隨敷設(shè)的傳感光纜，即可實(shí)現(xiàn)整條管線連續(xù)感知，從根源減少監(jiān)測盲區(qū)，設(shè)備主機(jī)部署地面，地下部分無帶電元器件，適應(yīng)地下潮濕、易爆的復(fù)雜工況，輸出標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口，能夠無縫對接城市生命線監(jiān)管平臺，為平臺提供完整的管線沿線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

二、分布式光纖監(jiān)測技術(shù)原理與水氣熱管網(wǎng)適配優(yōu)勢

2.1分布式光纖監(jiān)測核心工作原理

分布式光纖傳感，以普通傳感光纜作為傳感器，不需要在地下加裝電子元器件。解調(diào)主機(jī)向光纜發(fā)射激光脈沖，利用光在光纖內(nèi)部產(chǎn)生的拉曼散射、瑞利散射效應(yīng)，解調(diào)光纜沿線每一處位置的溫度、振動信號，把整條光纜的每一米都變成一個監(jiān)測點(diǎn)位，長距離管線實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷感知。

• 溫度監(jiān)測（DTS）：捕捉管線溫度異常，識別熱力管網(wǎng)熱水泄漏、燃?xì)夤艿谰植扛邷仉[患；

• 振動監(jiān)測（DAS/Φ?OTDR）：識別挖掘、鉆探、撞擊等振動信號，提前預(yù)警第三方施工破壞風(fēng)險(xiǎn)。

傳感光纜隨管道同溝敷設(shè)，管道發(fā)生泄漏、外部開挖擾動，光纜感知環(huán)境變化，主機(jī)快速完成信號解析，在監(jiān)控平臺彈窗報(bào)警，輸出精確的故障距離與地理定位，運(yùn)維人員直接前往精準(zhǔn)位置處置，不需要大范圍開挖排查，真正實(shí)現(xiàn)隱患早發(fā)現(xiàn)、早定位、早處置。

2.2面向陜西水氣熱管網(wǎng)場景的核心技術(shù)優(yōu)勢

結(jié)合陜西省城市生命線工程建設(shè)要求，對比傳統(tǒng)監(jiān)測方案，分布式光纖監(jiān)測具備六大核心優(yōu)勢。

第一，全線無盲區(qū)連續(xù)監(jiān)測。區(qū)別于點(diǎn)式傳感器“隔一段布一個測點(diǎn)"，光纖沿著管道全程布設(shè)，管線每一米都具備感知能力，不存在測點(diǎn)間隙盲區(qū)，長距離熱力、供水、燃?xì)庵鞴芫W(wǎng)、綜合管廊均可適配，對于幾十公里城市主干管線優(yōu)勢尤為突出。

第二，本征安全，地下無電器部件。光纜全部為石英玻璃材質(zhì)，不帶電、無電火花風(fēng)險(xiǎn)，在燃?xì)庖兹家妆瑘鼍?，杜絕電子傳感器漏電打火的次生事故風(fēng)險(xiǎn)；耐潮濕、耐腐蝕，地下土壤積水、鹽堿腐蝕環(huán)境可以長期穩(wěn)定運(yùn)行，大幅降低后期現(xiàn)場維護(hù)工作量，適合陜西各地市政管網(wǎng)長期服役要求。

第三，同時識別泄漏與第三方施工兩類主要風(fēng)險(xiǎn)。一套系統(tǒng)可同時實(shí)現(xiàn)溫度與振動監(jiān)測：溫度異常識別熱力管網(wǎng)泄漏；振動信號識別挖掘機(jī)、鎬頭機(jī)開挖擾動，在管線被挖破之前就發(fā)出預(yù)警，防范第三方施工破壞事故，同時覆蓋管網(wǎng)兩大最高風(fēng)險(xiǎn)源。

第四，長距離能力突出，適配城市主干管網(wǎng)。單套主機(jī)可覆蓋數(shù)公里至數(shù)十公里管線，不需要在管網(wǎng)上密集加裝現(xiàn)場設(shè)備，減少地下設(shè)備井與施工工程量，降低項(xiàng)目整體造價。

第五，定位精度高，縮短應(yīng)急處置時間。一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)直接輸出精確的距離樁號，結(jié)合GIS地圖映射，直接鎖定隱患地理位置，運(yùn)維人員直接抵達(dá)隱患點(diǎn)，不用大范圍反復(fù)排查，縮短搶修響應(yīng)時間，減少事故帶來的民生影響與經(jīng)濟(jì)損失。

第六，標(biāo)準(zhǔn)化接口，適配城市生命線監(jiān)管平臺。系統(tǒng)輸出標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議數(shù)據(jù)，可以對接陜西省各地市正在建設(shè)的城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全監(jiān)管平臺，把管線全線溫度、振動、報(bào)警信息上傳至市級平臺，為監(jiān)管大屏提供完整感知數(shù)據(jù)源，真正落實(shí)政策文件中“搭建水氣熱監(jiān)測感知系統(tǒng)和監(jiān)管平臺"的建設(shè)目標(biāo)，避免形成新的數(shù)據(jù)孤島。

三、分布式光纖監(jiān)測在供水、燃?xì)?、熱力管網(wǎng)的落地應(yīng)用場景

3.1熱力管網(wǎng)監(jiān)測場景

陜西省北方城市集中供熱規(guī)模持續(xù)增長，西安、寶雞、咸陽、榆林等城市熱力管網(wǎng)里程龐大，直埋熱力管道保溫層破損、熱水泄漏屬于高頻隱患。熱水泄漏不僅造成大量熱能水資源浪費(fèi)，泄漏高溫?zé)崴€會軟化路基，誘發(fā)路面塌陷風(fēng)險(xiǎn)。

分布式光纖測溫系統(tǒng)，光纜伴隨熱力管道敷設(shè)，當(dāng)管道保溫破損、介質(zhì)發(fā)生泄漏，泄漏熱水改變周邊土壤溫度場，光纖立刻捕捉溫度異常，實(shí)時報(bào)警并精準(zhǔn)定位泄漏區(qū)段。針對長輸供熱主干線、換熱站出站管網(wǎng)、老舊改造管網(wǎng)、綜合管廊熱力艙，都可以部署光纖監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)7×24小時不間斷值守，替代人工夜間巡檢。在城市生命線工程建設(shè)中，熱力管網(wǎng)光纖監(jiān)測感知數(shù)據(jù)上傳監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)集中可視化管理。

3.2供水管網(wǎng)監(jiān)測場景

城市供水管網(wǎng)爆管滲漏，會造成道路空洞、路面塌陷，影響居民供水。傳統(tǒng)流量監(jiān)測只能判斷管網(wǎng)整體是否存在漏水，無法定位漏點(diǎn)具體位置。光纖監(jiān)測可以捕捉供水管道泄漏產(chǎn)生的振動信號，識別管道破裂、介質(zhì)外泄，同時監(jiān)測周邊地質(zhì)沉降帶來的管線應(yīng)力變化。對于新建供水管線、老舊管網(wǎng)改造項(xiàng)目，同步敷設(shè)傳感光纜，形成全生命周期監(jiān)測能力，為城市生命線平臺提供供水管線安全數(shù)據(jù)支撐。

3.3燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)測場景

燃?xì)庑孤┚哂斜?、中毒重大安全風(fēng)險(xiǎn)，是城市生命線工程重點(diǎn)管控對象。燃?xì)夤芫W(wǎng)最大風(fēng)險(xiǎn)來自第三方開挖施工破壞。分布式光纖振動監(jiān)測，能夠識別挖掘機(jī)、破碎錘施工產(chǎn)生的振動特征，在施工機(jī)械接觸管道之前就發(fā)出預(yù)警，通知現(xiàn)場人員制止危險(xiǎn)作業(yè)，從源頭降低被挖斷事故概率。由于光纖地下部分無帶電元器件，適配燃?xì)夤艿栏呶ｋU(xiǎn)場景，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電子傳感器在易燃易爆環(huán)境的短板。

3.4綜合管廊場景

陜西省因地制宜推進(jìn)城市綜合管廊建設(shè)，水、氣、熱管線收納于管廊艙體內(nèi)。光纖可以沿管廊全程布設(shè)，一套系統(tǒng)同時兼顧艙內(nèi)熱力管道測溫、燃?xì)庑孤┱駝訑_動、第三方破壞、結(jié)構(gòu)沉降多維度監(jiān)測，一套感知硬件支撐多類管線安全監(jiān)測，提高綜合管廊智能化水平，接入生命線監(jiān)管平臺統(tǒng)一管控。

四、貼合陜西城市生命線工程建設(shè)的項(xiàng)目實(shí)施思路

陜西省政策明確要求建設(shè)水氣熱監(jiān)測感知系統(tǒng)，各地市正在分批推進(jìn)城市生命線工程建設(shè)，結(jié)合省內(nèi)建設(shè)現(xiàn)狀，分布式光纖監(jiān)測項(xiàng)目可以按照“試點(diǎn)先行、重點(diǎn)優(yōu)先、分步推廣"思路落地實(shí)施。

第一，優(yōu)先高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域試點(diǎn)建設(shè)。優(yōu)先選取老舊管網(wǎng)集中區(qū)、城市主干管網(wǎng)、人口密集城區(qū)、綜合管廊開展試點(diǎn)部署。針對事故高發(fā)的熱力長輸管線、燃?xì)庵鞲晒艿?，先期?shí)施光纖感知改造，形成示范樣板，驗(yàn)證系統(tǒng)與本地生命線監(jiān)管平臺對接能力，積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)之后，再逐步擴(kuò)大整體覆蓋范圍，匹配各地財(cái)政預(yù)算節(jié)奏，降低一次性投入壓力。

第二，新建管網(wǎng)與老舊改造同步布設(shè)光纜。在城市更新、老舊管網(wǎng)更新改造項(xiàng)目階段，同步伴隨敷設(shè)傳感光纜，做到管線建設(shè)改造與感知設(shè)備一次施工到位，避免后期二次開挖補(bǔ)裝感知設(shè)備，節(jié)約施工成本。新建市政熱力、燃?xì)?、供水管道?xiàng)目，把分布式光纖感知納入智能化設(shè)計(jì)內(nèi)容，落實(shí)政策文件對監(jiān)測感知系統(tǒng)的建設(shè)要求。

第三，做好與市級生命線監(jiān)管平臺對接。項(xiàng)目實(shí)施階段，嚴(yán)格遵循平臺數(shù)據(jù)接口規(guī)范，保障光纖監(jiān)測主機(jī)輸出報(bào)警、溫度、振動、定位等全量數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定上傳監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)感知層?平臺層完整打通，避免只建設(shè)前端硬件，數(shù)據(jù)無法匯聚，造成設(shè)備閑置浪費(fèi)。

第四，兼顧運(yùn)維與本地化服務(wù)。光纖監(jiān)測系統(tǒng)地下光纜壽命長，后期主要維護(hù)集中在地面主機(jī)設(shè)備。項(xiàng)目落地同步配套本地化技術(shù)服務(wù)，提供系統(tǒng)調(diào)試、平臺對接、人員培訓(xùn)，保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，真正發(fā)揮風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警作用，而不是僅僅作為硬件擺設(shè)。

第五，多元合作模式適配地方建設(shè)需求。針對不同地市財(cái)政條件，可采用設(shè)備供貨、項(xiàng)目總包、技術(shù)服務(wù)等多種合作模式，面向集成商、設(shè)計(jì)院、市政運(yùn)營單位開放技術(shù)協(xié)同，共同參與陜西省城市生命線安全工程建設(shè)。

五、行業(yè)價值總結(jié)：技術(shù)賦能，助力陜西建設(shè)韌性現(xiàn)代化城市

《關(guān)于推動城市高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》將城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程列為韌性城市核心任務(wù)，搭建水氣熱監(jiān)測感知系統(tǒng)，不是簡單增加一批監(jiān)測設(shè)備，而是城市安全治理模式的升級，推動城市安全從事故之后搶險(xiǎn)救災(zāi)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡[患提前識別預(yù)警，保障群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，保障城市穩(wěn)定運(yùn)行。

傳統(tǒng)點(diǎn)式監(jiān)測和人工巡檢模式，已經(jīng)難以滿足大規(guī)模地下管網(wǎng)全天候安全管控的現(xiàn)實(shí)需要。分布式光纖監(jiān)測以一條光纜作為感知神經(jīng)，解決水氣熱管網(wǎng)長距離、全線路監(jiān)測的現(xiàn)實(shí)難題，本征安全、少維護(hù)、定位精準(zhǔn)，能夠適配熱力、供水、燃?xì)舛喾N市政管線場景，輸出標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)對接各地市生命線監(jiān)管平臺，補(bǔ)齊感知層短板。

放眼陜西省各地市建設(shè)節(jié)奏，當(dāng)前正是城市生命線工程感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵窗口期。把分布式光纖傳感技術(shù)融入市政管網(wǎng)智能化升級，能夠落實(shí)省級政策文件的建設(shè)要求，補(bǔ)齊地下管網(wǎng)安全監(jiān)測短板，降低水氣熱管網(wǎng)泄漏、第三方破壞事故發(fā)生概率，提升城市安全韌性水平，助力陜西建設(shè)創(chuàng)新、宜居、美麗、韌性、文明、智慧的現(xiàn)代化人民城市。

面向陜西省各地住建部門、市政設(shè)計(jì)院、熱力、燃?xì)狻⒐┧\(yùn)營企業(yè)、系統(tǒng)集成伙伴，我們提供分布式光纖監(jiān)測完整解決方案，包含設(shè)備供貨、方案設(shè)計(jì)、平臺對接、現(xiàn)場調(diào)試全鏈條技術(shù)支持，歡迎各地項(xiàng)目對接交流，共同參與城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程建設(shè)。

配套關(guān)鍵詞清單

城市基礎(chǔ)設(shè)施生命線安全工程、韌性城市、陜西城市高質(zhì)量發(fā)展、水氣熱管網(wǎng)監(jiān)測感知系統(tǒng)、城市生命線監(jiān)管平臺、分布式光纖監(jiān)測、DTS分布式光纖測溫、DAS分布式光纖振動傳感、地下管網(wǎng)安全、熱力管網(wǎng)泄漏監(jiān)測、供水管網(wǎng)爆管預(yù)警、燃?xì)夤芫W(wǎng)第三方施工預(yù)警、綜合管廊光纖監(jiān)測、事前預(yù)防、市政管網(wǎng)智能化改造、長輸熱力管道監(jiān)測、地下管線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、智慧市政、光纖傳感、管網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)、城市更新、老舊管網(wǎng)改造