一、项目背景与痛点分析

1.1 政策驱动要求

依据2025年10月31日起实施的《大中型企业安全生产标准化管理体系要求》（GB/T33000-2025），企业需推广先进技术装备，减少人工巡检手工操作，建立安全风险监测预警系统，实现实时监测与超前预警。埋地燃气管道作为高危设施，其安全管理亟需符合标准化要求的监测方案支撑。

1.2 行业现状痛点

当前埋地长输输气管线泄漏检测技术存在显著短板，难以满足实时在线监测的核心需求，具体问题如下：

传统探伤检测法：仅适用于管内检测，对管道条件要求高，易发生堵塞、停运等事故，且无法实现在线监测，及时性与稳定性不足；

运行参数外部检测法：基于压力、流量、振动等参数的检测方式虽可连续监测，但定位精度低、误报率高，工程应用实用性差；

人工巡检辅助法：依赖便携式设备、车载探测器或训练动物，无法保证检测及时性，且大幅提升人员成本；

核心共性问题：埋地管道无供电条件，探测器维护困难，需与管道等寿命，现有技术均无法同时满足这些核心条件，导致实时在线监测长期难以实现。

二、解决方案目标

本方案以无源激光在线监测系统为核心，结合可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，实现埋地管道全生命周期的安全监测，具体目标如下：

1、突破埋地环境无供电限制，实现24小时实时在线监测，无需人工现场巡检；

2、提升监测精准度，实现甲烷气体微量泄漏的早期预警，定位准确、误报率低；

3、简化系统维护，实现探测器免调校、长寿命运行，降低全生命周期成本；

4、构建一体化监控平台，实现数据实时上传、趋势分析、分级报警等功能，满足管理信息化要求；

5、适配不同管径、不同长度的埋地管道，确保安装灵活、施工便捷，不影响周边环境。

三、核心技术与系统设计

3.1 核心技术原理

采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，基于朗伯比尔定律：特定气体分子对特定波长激光具有专属吸收特性，激光衰减程度与气体浓度呈稳定比例关系。例如，甲烷（CH₄）仅吸收1654nm波长激光，通过精准发射该波长激光，可实现对甲烷的特异性监测，不受其他气体、温湿度干扰。

3.2 系统整体架

无源激光在线监测系统由有源单元、无源单元及传输介质三部分组成，架构设计如下：

有源单元：含激光控制单元、光谱分析单元、监控平台，部署于有供电条件的场站或监控中心，负责激光发射、信号处理与数据展示；

无源单元：即光感终端（激光探测器），由光学玻璃和不锈钢构成，无电子器件，与管道一同埋地，负责现场气体信号采集；

传输介质：采用光纤连接有源与无源单元，激光传输距离可达20km以上，实现远程分离工作。

工作流程：激光控制单元通过光纤发射检测激光至光感终端，激光与现场气体接触后产生特征衰减信号，再通过光纤回传至光谱分析单元，经处理计算得出气体浓度，最终上传至监控平台实现实时监测与报警。

  3.3 系统核心优势

1、本质安全：现场无源设计，无需供电，避免电气安全隐患；

2、精准可靠：指纹性检测，抗干扰强，误报率低，可监测ppm级微量泄漏；

3、免维护长寿命：光感终端无损耗，无需调校，寿命超管道；

4、灵活适配：支持1～128路监测通道，间距可按需设计，适配不同管径；

5、成本可控：大幅降低人工巡检与后期维护成本，全生命周期性价比高。

四、实施方案与施工规范

4.1 施工流程

前期勘察：调研管道走向、管径、埋深、周边环境，确定光感终端布设密度（推荐每千米4～5个，间距200～250米）与有源单元安装位置；

设备预制：根据勘察结果，预制通气管、防护盒、光纤跳线等配套物料，确保与管道施工进度匹配；

同步施工：管道敷设过程中，同步安装光感终端与通气管，光感终端置于监测仓内，监测仓与通气管联通；

通气走廊构建：在通气管上方敷设不透气警示板（模压PE聚合物），形成封闭通气走廊，引导泄漏气体向光感终端聚集；

光纤铺设与连接：沿管道路由铺设铠式光纤，连接光感终端与监控中心的有源单元，完成光纤接续盒防水防压处理；

4.2 关键施工要求

1、通气管采用Φ20规格，布满毛细孔，确保气体顺畅进入；

2、警示板宽度需略宽于管道直径，紧贴通气管上方敷设，阻隔气体扩散；

3、光纤接续盒采用3M防水防压型号，避免地下潮气与压力损坏接口；

4、施工过程中避免破坏原有管道结构，回填土需分层压实，不影响管道稳定性。

                      通气管                 

            警示板

五、应用场景与案例验证

5.1 适用场景

本方案适用于各类埋地气体管道监测，包括：长输天然气管线、城市天然气管网、LNG接收站等的甲烷气体泄漏监测。

5.2 典型案例验证

案例1：国家管网集团陕京四线项目

国家管网集团在当时国内管径最大、压力最高的陕京四线长输管线上使用我公司“无源激光在线监测系统”，建成世界首个长输地埋管线在线监测网。该系统主要针对陕京四线上的地埋管道和绝缘接头进行 24小时在线实时监测，主要解决了以前地埋管道泄漏无法监测的难题，实现了在无电源的情况下对天然气管道穿行的封闭空间进行泄漏在线实时监测。

案例2：大连天然气管道（旅大线）二期工程

大连天然气管道（旅大线）二期工程作为区域重要能源保障基础设施，全程 36.75km ，承担着高压天然气输送重任，为解决地埋管线面临的地质沉降、腐蚀等高后果区泄漏风险，保障管线安全稳定运行，工程选用无源激光在线监测系统开展全方位泄漏监测。该系统通过在管线绝缘头等易泄漏点位布设无源光感终端，依托光纤传输检测激光，可精准捕捉 ppm 级微小泄漏并快速定位漏点，相比传统人工巡检、压力监测等方式，具备实时性强、检测精度高、无需现场供电、运维成本低等显著优势，实现了地埋管线的全天候监测，有效防范泄漏事故发生，保障了沿线居民生命财产安全与区域能源供应稳定，也为长距离地埋燃气管道安全监测提供了优质技术范本。

六、方案价值总结

本方案通过无源激光在线监测技术的创新应用，彻底解决了埋地管道无供电、难维护、需长寿命的监测痛点，实现了“实时监测、精准预警、免维护、低成本”的安全管理目标。方案符合国家安全生产标准化要求，技术水平国内领先、国际先进，为埋地管道全生命周期安全提供可靠保障，同时大幅降低企业安全防控与运维成本，具有显著的经济与社会效益。