分布式光纖傳感管道泄漏監(jiān)測用以防止惡意攻擊

幾十年來，由于意外干擾和非法熱采造成的管道泄漏和損壞一直是行業(yè)內(nèi)的主要問題。對此，管道作業(yè)者正越來越多地利用分布式光纖傳感（DFOS，特別是分布式聲學(xué)傳感，簡稱DAS）的力量，在此類威脅成為關(guān)鍵事件之前對其進(jìn)行監(jiān)測。

然而，最近，隨著全球安全環(huán)境變得更加動蕩，新的危機(jī)也開始出現(xiàn)。這個問題在2022年9月得到了鮮明的強(qiáng)調(diào)，當(dāng)時四條北溪管道中的三條開始向波羅的海泄漏天然氣。當(dāng)時，丹麥發(fā)布了一段軍事視頻，顯示水面上有長達(dá)1000米的擾動，這令人擔(dān)憂的跡象表明下面可能正在發(fā)生什么。

到2022年10月，疑似破壞程度開始顯現(xiàn)。通過至少三次單獨(dú)的泄漏，據(jù)估計，北溪集體泄漏目前估計釋放了至少50萬噸甲烷。這相當(dāng)于丹麥年溫室氣體總排放量的三分之一—在全球能源價格上漲的背景下，這場災(zāi)難變得更加嚴(yán)重。

隨著風(fēng)險越來越大，管道監(jiān)測行業(yè)正在利用分布式光纖傳感的力量進(jìn)行反擊。而且，隨著這項技術(shù)變得越來越復(fù)雜，在監(jiān)測管道泄漏時，它將重點(diǎn)放在預(yù)防而非后期解決上。

管道泄漏和破裂的真正影響是什么？

事實上，很難用一個統(tǒng)計數(shù)字來量化水、石油和天然氣管道行業(yè)中全球管道泄漏的真實程度。然而，我們可以理解監(jiān)管機(jī)構(gòu)（如美國交通部管道和危險材料安全管理局（PHMSA））報告的潛在影響。其最新報告證實，在過去20年中，共發(fā)生了12973起管道事故，總成本超過100億美元。

當(dāng)我們考慮到僅美國就擁有超過410萬公里的石油和天然氣管道，而全球有超過35億公里的管道時，很容易想象這些基于美國的數(shù)據(jù)是如何推斷出來的。在最佳情況下，管道破裂很難定位和修復(fù)——尤其是由于許多管道經(jīng)過的偏遠(yuǎn)和敵對位置。再加上蓄意、有組織的破壞威脅中，有效監(jiān)測管道的挑戰(zhàn)變得更加嚴(yán)峻。

對于仍在使用傳統(tǒng)泄漏檢測系統(tǒng)的作業(yè)者來說，這一問題變得更加復(fù)雜—這些系統(tǒng)依賴于內(nèi)部計算機(jī)建模系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)監(jiān)測泄漏的速度很慢，而且靈敏度有限。許多管道作業(yè)者采用管道流量1%的標(biāo)準(zhǔn)最小泄漏檢測要求。如果我們將其轉(zhuǎn)化為每天輸送1600萬升石油的管道，那么實際情況是，在作業(yè)者意識到可能存在問題之前，每天將損失160000升的流量。

而且，即使發(fā)生了泄漏，仍然需要確定泄漏源，并部署一個修復(fù)團(tuán)隊來解決問題。對于一個小的、意外的違約事件，這些延誤的影響是非常嚴(yán)重的。在大規(guī)模惡意攻擊的情況下，這種延遲幾乎肯定是災(zāi)難性的。

DAS光纖傳感：管道泄漏和漏洞檢測的早期預(yù)警系統(tǒng)

因此，更有效的策略是早期預(yù)警系統(tǒng)，它可以在任何物理損壞發(fā)生之前監(jiān)測管道泄漏或惡意攻擊的可能性。這就是快速發(fā)展的光纖傳感技術(shù)的領(lǐng)先之處。我們的技術(shù)頁面準(zhǔn)確地解釋了DAS技術(shù)的工作原理—通過將管道旁的光纖電纜轉(zhuǎn)換為極其精確的聲學(xué)傳感器，可以有效地工作。然而，真正的好處是使用支持核心傳感技術(shù)的高級人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)功能來體驗，而這些功能在DAS管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)之間差異很大。

在Fotech Solutions的LivePIPE的案例中，我們的管道完整性案例研究證明了其優(yōu)勢。該研究描述了LivePIPE如何監(jiān)測、分析和報告遠(yuǎn)程管道可能受到重大干擾的證據(jù)。借助我們系統(tǒng)提供的情報，操作員能夠快速定位干擾地點(diǎn)。到達(dá)現(xiàn)場后，很快就發(fā)現(xiàn)一個地震勘探隊被錯誤的GPS誤導(dǎo)，并準(zhǔn)備在管道頂部部署炸藥！作業(yè)者的現(xiàn)場團(tuán)隊能夠進(jìn)行干預(yù)，防止爆炸，從而避免毫無疑問的重大管道事故。

在那種特殊的情況下，損害可能是偶然的。但是，如果我們對惡意威脅應(yīng)用相同的早期監(jiān)測原則，其好處是顯而易見的。此外，將DAS與作業(yè)者自己的無人機(jī)系統(tǒng)集成的能力，作業(yè)者可以在監(jiān)測到干擾后立即將警告無人機(jī)直接發(fā)送到干擾位置?？梢杂^察到可能的肇事者，警告他們遠(yuǎn)離現(xiàn)場，甚至跟蹤和拍攝，以阻止他們繼續(xù)犯罪，并收集有關(guān)犯罪管道活動的重要證據(jù)。

今年，隨著我們下一代Helios DAS x 4解調(diào)儀單元的推出，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了LivePIPE的功能。憑借NVIDIA GPU加速計算、單通道和雙通道選項以及每個通道長達(dá)50公里的監(jiān)控距離，下一波DAS 解調(diào)儀將提供比以往更快、更準(zhǔn)確的管道監(jiān)控。因此，LivePIPE和Helios DASx 4正迅速成為Fotech全球客戶對抗第三方干擾和泄漏監(jiān)測的持續(xù)戰(zhàn)斗中不可或缺的一部分。

審核編輯：劉清