几种管道入侵事件监测手段的优劣对比

截至 2019 年底，中国长输油气管道总里程达到139000 km。油气管道不仅广泛分布于野外，所处地质环境复杂，而且经过广大城乡地区，一旦油气管道发生破坏，则会造成财产损失、环境污染，甚至会产生严重的安全隐患。常见的人类活动如临近施工、农耕活动、打孔盗油等都会威胁管道安全，因此实时监测管道侵入事件具有显著的工程意义。

管道侵入事件监测的常用方法包括人工巡检、无人机观测、智能视频监控技术、地震动监测、光纤传感技术等。其中，人工巡检直观简便，但需要大量人力。无人机拍摄的高清图像虽可直观辨别侵入事件，但受天气及机载重量限制，难以实现全天候监测。随着视频监控系统的普及，智能视频监控技术应用于管道安全检测，监测了管道周边的挖掘事件与滑坡等地质灾害。采用卫星高光谱图像代替传统摄像技术，监测了管道周边的挖掘事件与滑坡等地质灾害。基于图像识别的监测方法往往存在监控盲区，利用多个地震动传感器对石油管道进行安全预警，可以监测管道周边的挖掘事件与管道泄漏事件，然而地震动传感器价格较高，不适于长距离监测。光纤传感技术利用同沟铺设的光缆作为传感器， 监测管道附近震动，是一种经济、高效的长输管道监测方式。

在光纤传感信号处理及算法应用方面，有基于小波信息熵识别出人工与机械挖掘信号的差异；有利用时域信号包络线寻峰值方法研究 120 s 内的侵入事件， 根据信号持续时间与频率区分了人工、机械挖掘、车辆信号；有利用小波变换阈值降噪代替基于傅里叶变换的滤波器，并采用神经网络算法识别了侵入信号。以上研究采用分布式振动传感器所记录的信号为非线性响应的强度信息，可以识别侵入事件，但缺少振动信号的相位信息，难以判断挖掘位置，尤其是垂直于管道的方向，而准确的位置信息有助于对管道侵入事件的危害性做出判断。

分布式光纤声波传感技术（Distributed Acoustic Sensing，DAS）可用于构建兼具实时数据传输功能的超密集震动观测系统，弥补了其他监测技术在恶劣环境中使用受限的不足，且能够同时采集信号强度、相位、偏振态信息，因此可用于测定地震动事件的位置及声音。