分布式光纤测温技术在长输工业管道安全监测中的应用研究

更新时间：2026-09-02

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摘要

管道是石油天然气、尾矿矿浆、热力、化工介质主要输送载体，大量长输管线埋地敷设，隐蔽性强。管道腐蚀穿孔泄漏、内部堵塞、保温层破损、化工介质超温等故障，初期通常伴随局部温度异常。传统监测手段以点式传感器、压力检测、人工巡线为主，长距离埋地管段存在大量监测盲区，电子设备在地下高湿腐蚀环境可靠性差，难以实现全线早期隐患预警。分布式光纤测温（DTS）基于拉曼散射光学原理，感温光缆可与管道同沟埋设，监测现场无源，耐潮湿土壤腐蚀，能够实现数十公里管线分布式连续温度采集。本文阐述DTS系统工作原理，研究阈值‑温升速率联合报警算法；针对油气长输管道、尾矿输送管道、城市热力管网、化工压力管道、综合管廊多类场景开展应用分析；论述光缆选型敷设、埋地工况报警参数整定、对接管网SCADA系统等工程关键技术。工程实践证明，分布式光纤测温技术可精准识别埋地管道泄漏、堵塞、保温失效带来的温度异常，为长输工业管道提供早期预警手段，对提升管网本质安全、数字化运维具备重要工程价值。

**关键词：**分布式光纤测温；DTS；长输管道；油气管道；尾矿管道；热力管道；化工管道；埋地管线；管道泄漏监测

1 引言

管道运输已经成为我国第五大运输方式，广泛应用油气能源、矿山尾矿、城市供热、化工物料输送。大量管线埋设于土壤之下，穿越野外、道路、城镇区域。受土壤腐蚀、第三方施工破坏、介质冲刷磨损影响，管道会出现穿孔泄漏、内部淤积堵塞；热力管道保温层老化破损造成热量流失；化工输送管道存在介质泄漏、反应超温风险。大部分故障发生前期，会产生局部温度变化信号，但管线绵延数公里至几十公里，埋地状态下肉眼无法观测。

现有管道安全监测体系存在短板：点式温度传感器仅布置在阀室、站场，绝大部分埋地管段没有测温点；埋地潮湿腐蚀环境中，电子传感器供电、维护难度大；压力监测只有管道出现较大破损时才会显著变化，微小渗漏很难检出；可燃气体探测器仅局限站场阀室；人工巡线受地形、天气限制，无法实现全天候全线监测。随着国内管网安全相关规范不断优化，管道运维由故障抢修模式向风险预判模式转变，急需可以覆盖整条管线的在线监测技术。

分布式光纤测温DTS，感温光缆和管道同沟敷设，沿线不需要供电，抗埋地恶劣环境，能够实现整条管道连续测温，近些年来在各类长输工业管道项目逐步落地。本文围绕DTS工作原理、多场景应用、工程实施关键技术开展研究，为长输工业管道监测项目提供技术参考。

2 分布式光纤测温系统工作原理

分布式光纤测温依托拉曼散射物理效应。脉冲激光输入感温光缆，光纤内部产生瑞利散射与拉曼散射，拉曼散射包含斯托克斯光、反斯托克斯光，反斯托克斯光强度对温度十分敏感。DTS主机接收返回光信号，对比两种散射光光强比值，解算出光缆沿线各个位置温度；依靠光信号往返传播时间，计算温度异常对应的管线里程位置，同时获取温度数值和故障点位。

系统硬件由DTS测温主机、铠装感温光缆、声光报警单元、通讯模块组成。感温光缆随管道同沟埋地敷设，管线沿途无有源器件；主机部署在管道阀室或者站场机房，完成光信号解调、温度计算、数据存储、报警逻辑判断。系统通过以太网、RS485输出标准协议，对接管道SCADA智慧运维平台。

系统采用双重报警逻辑：固定温度阈值报警，温度超过设定限值触发告警；温升速率报警，监测单位时间温度变化，识别突发泄漏、堵塞故障。支持多级预警，米级定位故障里程。

3 长输工业管道典型应用场景分析

3.1 油气长输管道监测

石油天然气长输埋地管线，铠装感温光缆与管道同沟敷设。全线监测管道外壁温度变化，捕捉油气介质泄漏产生的温度异常，在泄漏扩大之前发出预警，防范火灾爆炸与土壤污染。

3.2 尾矿输送管道监测

矿山尾矿矿浆输送管线，介质含有固体颗粒，管道容易淤积堵塞、磨蚀渗漏。光缆全程跟随管线，通过温度变化识别堵塞、渗漏位置，避免尾矿泄漏造成生态环境污染，保障矿山连续生产。

3.3 城市热力管道监测

城市埋地热力管网，保温层破损会造成局部散热异常。利用DTS全线测温，定位保温损坏管段，辅助供热调度，降低热力损耗，提升城市供热系统运行效率。

3.4 化工压力输送管道监测

厂区及外输化工介质压力管道，介质具备腐蚀性、危险性。光缆沿管道敷设，监测介质泄漏、反应超温，提升化工管线运行安全水平。

3.5 综合管廊多管线集中监测

地下综合管廊内同时布设油气、热力、化工多条管线，DTS系统可同时对廊内多条管道开展分布式温度监测，实现管廊管线集中安全管控。

4 工程实施关键技术

4.1 光缆选型与敷设工艺

埋地长输管道必须选用直埋铠装感温光缆，具备抗压、抗拉、抗土壤腐蚀性能；管沟、综合管廊内部选用护套铠装光缆。新建项目光缆跟随管道同沟同步敷设，做好光缆防挤压防护；存量管线改造优先利用检修窗口期。全部光纤熔接接头放置阀室、接线井内，做防水、密封、防腐保护，禁止接头直接埋入土壤。

4.2 报警参数整定

埋地管道地温会随一年四季明显变化，不能直接套用固定报警阈值。需要结合项目所在地土壤常年温度、输送介质工艺温度现场整定参数，同时启用温度阈值、温升速率双重判据，区分季节地温波动和真实管道故障，降低误报警概率。

4.3 上位平台对接

DTS主机输出标准通讯协议，接入管道SCADA、管网智慧运维平台，温度曲线、报警里程信息上传运维中控，实现弹窗告警、数据归档，融入现有管道自动化运维体系。

4.4 运维管理

投运之后定期巡检阀室内光缆接头状态，做好管线沿线第三方施工外力破坏防范，定期校验系统测温与报警逻辑，保障系统长期稳定可靠。

5 技术局限性与优化方向

分布式光纤测温存在一定局限：一旦光缆发生断裂，断点之后管段失去监测能力，埋地施工与后期运行需要重点保护光缆不受外力破坏；系统监测管道外壁温度，管道内部介质温度需要结合工艺模型推演计算。工程实践中，可以配套压力监测、阴保监测系统，构建多参量综合监测体系，进一步提升管道风险识别能力。

6 结论

长输工业管道承担能源、矿山、化工物资输送任务，管线距离长，多数埋于地下，泄漏、堵塞、保温失效隐患隐蔽，事故危害性大。传统点式传感器、压力检测、人工巡线难以实现全线早期隐患预警。分布式光纤测温DTS技术，具备埋地无源、耐土壤腐蚀、长距离分布式测温优势，可以完整获取整条管线温度分布，实现管道故障早期识别，有效降低管道安全事故风险，在长输工业管道智能化安全升级领域，拥有广阔的应用前景。