分布式光纤声波振动传感：守护智慧城市燃气管网安全的 “神经末梢”
燃气管网作为维系城市能源供应的 “生命线”，其安全运行直接关乎数百万居民的生命财产安全与城市的稳定运转。然而，传统燃气管网泄漏监测手段普遍存在覆盖范围有限、响应滞后、抗干扰能力弱等短板，难以应对城市复杂环境下的安全监测需求。在此背景下，分布式光纤声波振动传感技术（DAS） 凭借其 “全链路感知、实时响应、高灵敏度” 的独特优势，成为破解燃气管网燃气泄漏监测难题的核心技术，为智慧城市燃气管网安全筑起一道坚实的 “防护网”。
据国家应急管理部举行的季度例行新闻发布会公布，初步统计 2025 年一季度全国共发生燃气事故 181 起。而 2025 年上半年全国消防救援队伍统计，因燃气泄漏引发的火灾、爆炸事故超过 1200 起。
2025 年重庆垫江天然气管道泄漏事故：2025 年 5 月 12 日，重庆市垫江县沙坪镇境内一处天然气管线出现泄漏。事发后，垫江县启动应急预案，疏散群众 30 余人。作业单位关闭阀门，排空一段管线内气体并进行抢修。截至事发当晚，该起事故已处置完毕，未造成失火和人员伤亡。
2023 年山东高密燃气爆炸事故：2023 年 8 月 13 日 7 时 05 分左右，山东潍坊高密市凤凰大街与家纺路交叉路口西南角沿街房发生一起燃气爆炸事故，造成 2 人死亡、2 人受伤，直接经济损失约 694 万元。经调查认定，该起事故是一起因燃气管道泄漏积聚后遇电火花发生爆炸导致的一般生产安全责任事故。
一、如何让光纤成为 “听声辨漏” 的智慧传感器？
分布式光纤声波振动传感技术的核心逻辑，是将燃气管网沿线敷设的光纤转化为 “分布式声学监测阵列”，通过捕捉燃气泄漏产生的特征声信号，实现对泄漏事件的精准识别与定位。其技术原理可分为三个关键环节：
1. 激光信号的发射与散射
DAS 系统会向光纤中持续发射窄脉冲激光，当激光在光纤内部传输时，会与光纤材料的微观不均匀性发生相互作用，产生 “瑞利散射” 现象 —— 部分激光能量会沿原传输路径反向传回系统的接收端。这种散射信号的强度、相位等特性，与光纤周围的物理环境（如振动、声波）密切相关，为后续的信号分析提供了基础。
2. 泄漏声信号的特征捕捉
当燃气管网发生泄漏时，高压燃气从管道破损处高速喷出，会与管道内壁、周围土壤或空气产生剧烈摩擦与冲击，形成特定频率范围的声学振动信号。这种信号会通过管道传递至光纤，导致光纤发生微小的机械振动，进而改变瑞利散射信号的相位与振幅。与车辆行驶、行人走动等环境噪声相比，这些噪声与目标信号（如泄漏、挖掘）的频率、强度可能重叠，导致误报率高（如将正常施工误判为破坏）或漏报（目标信号被噪声掩盖）。燃气泄漏的声信号具有 “频率更集中、持续时间更稳定、振动强度与泄漏量正相关” 的独特特征，这成为 DAS 系统识别泄漏的关键依据。
3. 信号分析与精准定位
DAS 系统的信号处理单元会对反向传回的散射信号进行实时采集与分析，提取声信号的频率、振幅、持续时间等特征参数，并与系统预设的 “燃气泄漏声信号模板库” 进行比对。一旦特征参数匹配，系统会根据激光信号在光纤中的传输速度与信号往返时间差，精准计算出泄漏点与光纤起始端的距离，定位精度可达0.4米，同时立即触发报警机制。
二、为何能成为智慧城市燃气管网的 “安全卫士”？
相较于人工巡检、点式传感器等传统监测手段，分布式光纤声波振动传感技术在智慧城市燃气管网监测场景中，展现出了不可替代的优势，完美契合智慧城市 “全时段、全区域、高精度、智慧化” 的管理需求：
1. 全链路覆盖，消除监测盲区
传统点式传感器需进行点对点安装监测，难以覆盖郊区偏远管网、地下管廊等特殊区域，存在监测盲区；而 DAS 技术可直接利用燃气管网已敷设的通信光纤，或单独敷设专用传感光纤，实现从燃气门站到居民小区用户端的全链路连续监测，覆盖长度可达数十公里，打破传统局限，实现全覆盖监测，真正做到 “无死角、无盲区”，解决传统手段监测盲区的痛点。
2. 实时响应，实现 “事前预警”
人工巡检通常为周期性检查，若发生微小泄漏，可能需数天甚至数周才能发现，极易引发燃气积聚、爆炸等严重事故；而 DAS 系统能在燃气泄漏发生的瞬间捕捉到特征声信号，从泄漏发生到系统报警的时间可缩短至秒级。这种 “实时响应” 能力，让运维人员得以在泄漏量扩大前及时介入处置（如关闭上游阀门、现场检修），将事故风险扼杀在萌芽状态，实现从 “事后处置” 到 “事前预警” 的转型。
3. 高抗干扰，适应复杂城市环境
智慧城市燃气管网多敷设在道路下方、地下管廊等区域，面临车辆振动、地铁运行、高压电网电磁辐射、暴雨高温等复杂干扰因素。传统点式传感器易受电磁干扰导致误报，人工巡检也会因天气、人员经验等因素影响监测效果；而 DAS 技术以光纤为感知介质，光纤本身具有抗电磁干扰、耐高低温、抗腐蚀的特性，不受电网信号、无线通信信号的影响。同时，结合 AI 机器学习算法，DAS 系统能精准区分 “泄漏声信号” 与 “环境噪声”，确保监测结果的可靠性。
4. 智慧联动，融入智慧城市管理体系
DAS 系统并非孤立的监测工具，而是能与智慧城市 “燃气综合运维平台”“城市应急管理系统” 实现无缝对接，构建 “监测 - 分析 - 决策 - 处置” 的闭环管理流程。在智慧平台上，运维人员可通过可视化界面查看管网沿线的 “声学振动曲线”，泄漏点位置以红色标记直观呈现；系统还会自动存储数月至数年的监测数据，为管网老化评估、检修计划制定提供数据支撑；若发生重大泄漏，系统可直接联动管网阀门控制系统，远程关闭泄漏点上游阀门，最大限度减少燃气损失与事故危害。
三、城市燃气安全的真实案例
目前，分布式光纤声波振动传感技术已在国内多个智慧城市的燃气管网监测项目中落地应用，无锡布里渊用实际效果验证了其技术价值：
四、技术迭代助力智慧城市安全升级
随着智慧城市建设的深入，分布式光纤声波振动传感技术将进一步迭代升级，在燃气管网监测领域展现更多可能性：
AI 算法深度优化：通过引入深度学习模型，利用海量泄漏案例数据训练算法，让系统能更精准识别 “微小泄漏”“复杂噪声环境下的泄漏信号（如地铁振动叠加泄漏声）”，进一步降低漏报率与误报率；（AI功能文章链接）
低成本化普及：无需单独敷设专用传感光纤，在通信光纤的基础上进行分布式光纤传感的技术应用，大幅降低项目建设成本，推动技术在中小城市、县域城镇的燃气管网中普及应用。
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