【作者：缪宏  从事光通信行业25年，从事基础设施安全监测预警行业8年，现任北京百世通管道科技有限公司董事长。】

从多起重大油气管线爆炸事故，到广州、深圳、苏州等地地铁工地塌方事故，到多起桥梁倾覆断裂事故，再到与日俱增的城市马路塌陷事故，充分暴露出重大基础设施质量存在重大问题的同时，也暴露了主管部门在安全管理特别是安全监测预警方面，存在很大的差距。中国刚结束入从无到有步入从有到好的社会发展阶段，国人普遍存在着只重面子不重里子的惯性，加之国家安全管理法律法规不健全、相关安全管理标准较低甚至空白、管理者的安全意识和专业水平偏低、以及新材料和新技术的制约，导致我国近年来重大安全事故不断，从油气管线爆炸（特别是某管道不到一年时间在同一位置发生两次爆炸）、桥梁断裂倾覆、地铁工地塌方、城市马路塌陷，大有愈演愈烈之势。说明我国的基础设施安全、健康管理还处于起步阶段，任重道远，需要用户和设备商共同努力，充分发挥安全健康监测预警的作用，预防为主，减灾免灾。现将我国基础设施安全健康监测和事故预警存在的误区做如下分析：

一、思想认识误区

不怕一万，就怕万一；安全管理，预防为主。这是大家耳熟能详而且到处能见到的宣传标语，各种安全会议、安全检查、安全培训、安全演练不断，的确起到了很大的安全警示教育作用。但是，在安全管理思想认识上，还存在以下误区：

1、认识片面。不理解安全才是最大的效益。企业往往只重生产投资，吝啬安全投入；

2、心存侥幸。认为单位多少年都不重视安全，也没出什么大事，我没那么倒霉，不会是那万分之一。殊不知基础设施天天在老化，危险一步一步在逼近；

3、因循守旧。擅长玩“先有鸡还是先有蛋”的游戏，不是去积极的论证、试验某项新技术的实际效果，而是用“没有在本系统用过（在别的行业用过都不行）”一句话就将新技术拒之门外；彩电、冰箱、空调、洗衣机、电脑、手机、互联网的性能和质量，都经历了从无到有、从有到好的螺旋式提高的过程，不给新技术试用和改进的机会，一百年后也没所谓的好产品。科技日新月异的今天，很多单位还抱着人工巡检的老黄历不放。殊不知，让巡检人员靠近易燃易爆、有毒有害、高温高压的设备巡检，本身就违背了安全的本意；

4、不切实际。某些单位采购安全监测预警设备时，要求报警准确率达到99%甚至100%，但是他们以前根本没有建设任何安全预警系统，可以说报警准确率就是零，相比而言，新建的设备报警准确率达到50%就是巨大的进步，何况通过双方的共同努力和不断提高，报警争取率达到99%也是完全可能的。

5、消极应付。少部分人认为出了事故也是国家或者单位赔偿，自己官照当钱照拿，多一事不如少一事。

二、检测和监测概念认知上的误区

1、对本质安全概念认识不足。石油天然气等易燃易爆气体的生产、储运设施的安全监测系统，起码现场安装的传感器本身必须无源、本安、耐电磁和雷电干扰。但是很多项目却采用了有安全隐患或者容易受电磁干扰的设备去从事安全监测；

2、对检测和监测的概念区分不清。

检测是定量测量，要求掌握准确数据；监测是定性测量，需要掌握的是发展趋势。

检测是随机抽样测量，监测必须全面测量。

检测对时效性要求不严，传统检测仪器往往不能满足安全监测的实时性需求；监测必须在时间和空间两个维度上实现无盲区测量。

案例：用机器人和无人机巡检长输管线

长输管线长度都比较长，管道泄漏、爆管、危及管道安全的施工开挖甚至恶意偷盗和破坏，都是瞬间事件，监测管道安全必须在时间和空间上实施无盲区监测，事实证明靠人工巡检很难及时发现。因为一个人只能在某个时间巡查某一段管道，而不能用分身术在某个时间点巡查全部长度的管线，更不可能24小时时时刻刻巡查全部长度的管线。机器人和无人机看似比传统的人工巡检现代化很多，但是机器人和无人机和人工巡检一样，存在着时间和空间上的盲区。机器人适合用于厂区内小范围的巡检，无人机适合人工不能达到的危险环境巡检，或者发现问题后到现场采集影像、声音等实时数据，供后方应急指挥决策。就目前技术而言，长输管线采用无人机巡检，采用电池供电巡航半径太小，就算采用燃油巡航，距离也远远不能满足长输管道的需要，而且安全隐患堪忧。某管线一直采用有人驾驶的直升机巡线，由于风的影响，直升机很难沿着管线正上方飞行，航向矫正会让直升机一直在管道上方左右摇摆；风速大了泄漏的天然气很快被风吹散，导致直升机上安装的传感器很难测到泄漏，旷野之中更难准确的测到天然气泄漏浓度。如果几百数千公里的长输管线采用无人机巡线，针对无人机10几20多公里的巡航半径，不但需要大批采购无人机，还要培养大批操控无人机的技术人员，就算拿到飞行许可，全面推广无人机巡检的难度和成本都很大，长期的维保费用也将是天文数字。

3、对单点式、准分布式和分布式结构概念认识不足

被监测对象的体积或者面积较小的、单只传感器可以覆盖的场景，采用单点传感器；

被监测点数较多的场景，采用准分布式传感器（多个单点式传感器串联或者并联）；

被监测对象的距离较长、范围较广或者单点特别多时采用分布式线性传感器、甚至利用线性传感器组成密度不等的网格状结构；

案例1：用个点式应变传感器 无线通信模块组网监测山体滑坡

央视新闻频道2018年夏天做了一期节目，主持人说（大意）虽然汶川地区今年同时期的降雨量很大，也发生了多起山体滑坡，但是没有发生重大的人身伤亡事故，归功于采用了新的山体滑坡监测预警产品。紧接着有专家出来说，技术还需要改进，因为发现安装了传感器的地方没有发生山体滑坡，没有安装传感器的地方却发生了山体滑坡，所幸没有人员伤亡。充分说明，类似山体滑坡监测这种范围的应用场景，点式传感器并不能实施全方位监测。

针对山体滑坡监测，点式传感器的安装同样存在很大的难度，一是在碎石砂砾位置，传感器没法安装，只能先把点式应变传感器焊接或者粘贴在锚杆上，再把锚杆埋设于砂砾中。但是因为锚杆的强度比砂砾强很多，发生滑坡时，可能锚杆都整体发生了较大位移，但是锚杆本身的应变并不大；另一个极端是安装点式传感器的地方遇到大块岩石，如果将应变传感器安装于巨石上，巨石整体滑到山底，应变传感器也测不到应变的变化。

如果采用分布式光纤应变传感系统，把光纤埋设于砂砾中或者粘贴于巨石上，由于较大程度的光缆和会和砂砾土壤存在静摩擦力，局部区域光缆被滑坡拉伸时，两边静止部分的土壤会拽住光缆保持稳定，只有滑坡区域的光缆感受到应力的变化；而且光纤被应变异常敏感，沿途几十公里范围内任何区域发生微弱的的山体滑动时，都会被监测到。所以，监测山体滑坡适宜采用分布式光纤应变监测技术。

案例2：用点式温度传感器监测原油储罐火灾

大连某油库采用点式传感器监测浮顶储油罐火灾，储油罐外壁每隔6米安装了一只温度传感器，在中间3米位置安装了摄像机云台。雷电击中导致摄像机云台着火，由于间隔太大，传感器并没有感应到云台着火。业主问厂家怎么改进，厂家说在6米中间增加一只传感器。业主问，如果中间1.5米处再着火，两边的传感器能感应到吗？厂家说：不能。业主大怒！

案例3：用点式温度传感器监测地下管廊火灾

笔者被邀参与某城市地下管廊安全智能化管理科技项目方案评审，第一次会上我就问项目技术专家，管廊是不是采用的分布式测温技术，某博士很确信的答复是的。到第三次会议上，我觉得他们好像不是采用的分布式传感器，就又问该博士。博士咨询了具体搞设计的，答复是每隔200米安装了一只光纤光栅温度传感器。如果200米之间100米处有异常温升了，甚至大火都熊熊燃烧了，100米外的点式传感器能感应到吗？如果非得用点式传感器预防火灾，每隔0.5米安装一只传感器还差不多。

三、实际工程应用存在的问题

1、对管道传输介质特性的认知存在误区

不同被监测对象发生安全事故前，往往会引起温度、压力、流量、振动、声音、应变、变形、气体浓度等多个物理量中的一个或多个物理量的变化，这就需要抓住问题的本质，找到关键物理量并实施精确监测。

案例：采用负压波技术监测天然气管道泄漏

根据负压波测漏技术的原理可知，负压波技术适合不可压缩的液体管道泄漏监测，而不适合类似天然气这种可压缩气体管道的泄漏监测，因为气体管道发生泄漏时，漏点的管道压力下降的同时，天然气会自动膨胀补偿压差，微小泄漏产生负压波信号微弱，导致监测效果不佳。

天然气靠压力输送，由于首站近压缩机，管道压力大，末站压力小；各分支管道流量不恒定；环境温度影响管道压力等原因，导致管道全线压力并不均匀，导致监测效果不佳。

由于负压波技术靠管道内的介质传导泄漏引起的负压波，并根据信号到达管道两端传感器的时间差来定位泄漏位置，由于管道压力不均匀，密度就不一致，传播信号的速度自然就存在差异，距离算不准，定位误差自然就大了。

2、对表征事故隐患的关键物理量认知存在误区

案例：采用分布式光纤测温技术监测冻土环境天然气管道泄漏

天然气管道发生泄漏挥发会引起漏点附近的土壤和环境温度下降，通过监测温差可以监测天然气泄漏。但是，根据既有油气管道配套通信光缆的施工规范，温度传感光缆的埋深较浅（1.5m左右），在冻土地带的光缆会被厚厚的冻土包裹，天然气发生泄漏引起的微弱温度变化，如何能够被厚厚的冻土包裹的光缆中的光纤感受到？

长输天然气管道泄漏时，除了环境温度会有变化，更明显的是高压天然气泄漏时发出的刺儿的声音，在人烟稀少、人类活动较少的冻土地区，通过监测声音来预警天然气泄漏，显然比通过测温更靠谱。

3、对环境影响的认知不足

某些物理量会被环境背景噪声严重干扰，导致监测该物理量的技术难度或者投资成本增加，那就要选择环境影响小、容易测量的物理量实施监测。

案例1：用分布式振动传感技术监测高温（深冷）管道泄漏

埋地高温（深冷）管道介质的温度和环境温度的温差较大，而大面积的环境温度受人为以下而剧烈变化的可能性很小，但人类各种生产生活活动造成的振动信号很多，所以采用分布式测温技术监测高温（深冷）管道泄漏更合适。

案例2：用点式气体浓度传感器监测开放环境气体泄漏

按照安全要求，易燃易爆气体管道都敷设于非封闭环境，而风从八方来，为了及时发现管道气体泄漏，必然要在管道沿途每隔一定距离在多个方向安装多个点式气体浓度传感器；企业内生产的气体种类较多时，必须安装很多种气体传感器，不但监测效果差，而且太多传感器的信号传输、信号解调难度大，陈本也比较高；目前氢气、氯气传感器还不成熟，无法用气体浓度传感器监测泄漏。但是，不管哪种气体输送管道，由于存在管道压力，管道气体发生泄漏时都会引起管道壁发生异常振动；另外，和环境存在温度差的管道都会有保温层，不管哪种气体管道，发生泄漏时漏点处的温度都会发生异常。所以，采用分布式测温或/和测振系统比点式气体浓度传感器更适合监测气体管道泄漏。

4、对传感器的原理性能认识不足

记得在我国第一次光学工程应用大会上，武高所的专家做了发言，重点提出了采用空间分辨率大于3.0m的分布式光纤测温系统监测电缆温度存在的问题。他说，空间分辨率大于3.0m，就意味着只有电缆发热的连续长度达到3m以上时，才能被系统监测到，才能发出预警。

但是一旦电缆发热的长度达到3m以上，电缆早就出故障了，也就失去了预警的意义了。所以，只有通过提高设备的性能或者通过传感光缆的敷设方式把系统的空间分辨率提高到0.5m左右，才能满足电缆温度安全监测预警的需要。

5、性价比认识误区

⑴ 不算安全效益

很多企业，只算计安全预警设备的小钱，却不考虑安全事故造成的损失以及事故善后的代价，让他花事故损失的十分之一甚至百分之一建设安全健康监测预警系统，都十二分的不愿意。安全法制法规不断完善的今天，花国家的钱，保安全的同时，还能保领导的乌纱帽，这账怎么就算不明白？

由于电传感系统需要频繁更换电传感器，必然会导致不该有的设备以外故障和停运检修，严重影响设备运行效率，影响产能和经济效益。

（2）认为点式或者准分布式传感器组成的监测系统比分布式造价低，事实是当被监测点位数达到临界时，点式监测系统造价不一定低。

（3）认为传统的电传感系统比无源的光传感系统造价低，事实上电传感器的使用寿命都很短，传统的温度压力传感器的使用寿命也就几个月到一两年，而光传感器的使用寿命普遍长很多，光纤的使用寿命大于20年；传统的电传感系统需要繁杂的施工，需要敷设电源线、信号线和大量的解调仪，光传感系统现场施工简单，光纤光缆价格低廉；采用电传感器，几十年下来，电费都是不小的一笔开支，而光传感系统只有机房里的主机需要供电而且功耗很低；

（4）不算长期维护成本

社会人力成本与日俱增，电传感系统维修保养成本高企，而光传感系统几乎免维护。按照光纤寿命20年计算，20年下来将给企业节约一大笔维修保养成本。

四、针对存在问题的建议

根据以上分析，本人提建议如下：

1、端正态度，高度重视。安全才是做好的效益！不管是主管安全的领导，还是具体的岗位技术工人，要怀着对生命、对党和人民的利益负责的态度，确立 “以防为主，防患未然”的主动安全管理思想；认真做好防灾减灾工作，任何背离安全宗旨的安全管理活动，都要不得！

2、相信科学，积极创新。科学技术是第一生产力！具有创新能力是人和其他动物的根本区别。

新冠疫情肆虐，缺少预警，没有准备，损失惨重。连病毒都在不断进化，人类不创新只能消极等死；

3、抓住本质，对症下药。世界上没有最好的技术，只有最合适的产品。要抓住最能表征事故隐患的物理量，选择能够较好的避免环境干扰的监测预警设备；工程项目往往很复杂，某些情况下单一的安全预警产品不能满足安全预警的要求，那就根据实际需要选择两种以上的技术产品，相互补充，复合判断。

4、高瞻远瞩，从长计议。总有一些领导，大家算安全账的时候，他要算经济账，但往往只看到眼鼻子底下的利益，只算眼前投资，不管事故损失，不计长期效益，只算短时固定资产投资，不算长期运维成本。典型的丢西瓜，捡芝麻。

以上是本人对安全健康监测和事故预警存在问题的粗浅分析和建议，由于专业水平有限，对客户需求理解不深，难免有失偏颇，敬请批评指正！