一种燃气埋地管道警示保护装置的技术与创新

随着国内城镇燃气的快速发展，燃气中低压埋地管道数量日益增多。传统警示保护板常平整敷设在管道正上方，距管顶大于 200mm 、距地面 300mm～500mm 处，主要用于第三方开挖过程中的管道保护警示。然而，当埋地燃气管道发生泄漏时，传统装置存在泄漏难发现：泄漏燃气在土壤中扩散，难以被及时发现；漏点难定位：缺乏有效手段快速确定泄漏位置，导致应急处置效率低下等问题，存在一定安全隐患。

本文提出的保护装置能快速发现和定位燃气泄漏点且并缩小燃气泄漏点范围，减少开挖点，缩短抢维修时间，降低成本，确保燃气埋地管道安全运行。

1 技术与工作原理

本文提供的一种燃气埋地管道警示保护装置由多个弧形保护板和标志桩集合而成，多个弧形保护板通过双槽弧形隔板连接，弧形保护板两端设置连接孔，标志桩桩体两侧对称设置第一、第二排气孔，内部对称设置引气管，引气管上部通过三通管件连通燃气报警装置，下部伸出桩体后穿过连接孔伸入弧形保护板内，引气管上均匀设置多个针型透气孔，用于捕捉泄漏燃气。

主要技术原理：弧形保护板的弧度设计对泄漏燃气进行汇聚，并形成定向导流路径；内置双槽弧形隔板在气体扩散初期实现物理隔离，有效分隔相邻管段气源，避免交叉干扰。汇聚气体经针型透气孔后，由引气管精准导入报警器进气口。标识桩内部配备高灵敏度报警器，实时分析燃气气体浓度并触发声光语音报警。侧方透气窗兼顾防甲烷聚集与人工巡检检测口功能，形成“主动导流-智能检测-多重防护”的闭环安全体系。

2 技术创新

2.1 结构创新

（1）弧形板设计：相较于传统平板，弧形板可有效汇聚泄漏燃气，形成有向导流，提高泄漏气体检测效率；

（2）双槽隔板设计：将泄漏气体限制在相邻标识桩之间，减少气体扩散范围，便于精准定位。

2.2 功能集成

（1）燃气泄漏实时监测：通过弧形保护板、引气管与智能标识桩的协同工作，实现泄漏气体的主动监测与精准定位；

（2）防第三方破坏预警：装置配备防破坏AI摄像监测功能，可精准捕捉机械开挖或撞击等异常图像信号，触发声光报警和语音喊话驱离；

（3）智能巡检打卡：采用NFC技术，巡检人员仅需将NFC设备贴近桩体标签，即可获取桩号、历史维护记录及故障信息，革新传统人工记录模式。

3 技术验证

本文已开展了技术调研和现场试验，对弧形保护板的材质强度、聚气效果进行了验证分析，对保护装置的气体检测定向、最快检测时间（从漏气点到标识桩有效检测到气体的时间）、检测及报警精度进行了现场验证。

综合比较弧形板强度特性和经济型，最终选用高密度聚乙烯（HDPE）材料。高密度聚乙烯弧形保护板在常规燃气管道场景下强度达标，抗压强度和抗冲击性能满足常规保护需求（如土压、开挖、机械碰撞等）

根据现场试验结果和数值模型验证，分析不同尺寸弧形板的聚气效果，弦长为 400mm，160°弧度的弧形板为最佳选择，可保证以最佳方式聚拢传递泄露气体，实现气体检测快速响应；拟合天然气扩散距离与扩散时间的关系曲线，根据标识桩报警时间差定位天然气泄漏位置。验证警示保护装置对泄漏气体检测报警反应迅速，报警精度符合预期要求。

4 技术应用

燃气埋地管道警示保护装置的安装需遵循 “勘察-施工-集成-验收” 的标准化流程，实现“管道铺设-弧形板聚气-智能桩监测” 的集成功能，确保装置的聚气效率、定位精度及长期稳定性，具体安装操作流程如下所示：

（1）准备工作：现场安装人员需经专业技能培训，工具准备包括挖掘机、弧形打夯机、铲子、活动扳手等，材料准备包括弧形保护板、智能标识桩、引气管等。

（2）管沟开挖：遵照设计文件要求挖设成型的管沟，管沟开挖好后，在槽底敷设一层 20mm 厚的细砂或细土并找平处理。

（3）管道铺设及回填夯实：调整管道的位置和坡度，将燃气管道铺设在管沟中心。清沟并用细砂或细土回填。回填至标高后，采用弧形打夯机沿管道中心线位置移动夯实。夯实回填土层厚度约 20cm。

（4）弧形保护板及双槽弧形隔板安装：沿夯实后土层表面，沿管道中心线铺设弧形保护板，保证弧形板中心线与管道中心线垂直投影对齐。铺设过程中，使用专用钉连接保护板，接口处可采用密封胶进行处理。隔板采用与保护板材质相近或配套的材料，垂直于管道中心线安装，并用专用钉将弧形保护板与隔板锁紧。

（5）引气管安装：将引气管带有相应密度透气小孔一端呈V字型围绕埋地燃气管道一周（确保透气小孔部分不超出弧形保护板），透气端首尾端靠近并使用邦扎丝或扎带扎紧。

（6）智能标识桩安装：报警装置就位（连接好装置锂电池与报警器之间防水电源接头），取下桩体透气窗 1 和 2，将引气管穿过桩体连接进气 1 口和 2 口；桩体埋入弧形保护板正上方，报警装置进气口与透气窗对齐插入桩体，锁好固定螺丝，盖上透气窗百叶。

（7）功能检验：专用设备靠近巡检打卡标签，读取到设备SN码与定位坐标后填写管线编号并提交；平台值班人员收到提交信息后将该管线编号和SN码填写到设备管理中心。值班人员进入平台监控大屏，选择对应管线编号观察视频画面、以及测试人工操作声光报警和语音喊话功能，现场人员确认声光报警和语音喊话效果。

（8）管沟回填与夯实：选用符合要求的细砂或细土作为回填材料，回填后逐步对回填土层进行夯实找平。回填后土层压实度应符合相应地面对压实度的要求。

（9）施工验收：检查燃气管道安装位置、坡度、连接质量是否符合要求；查看弧形保护板和双槽弧形隔板铺设是否正确、牢固；检测回填土表面平整度和密实度；检查管道通气情况、压力是否正常，检测有无燃气泄漏现象。

5 总结

本文提出的燃气埋地管道警示保护装置，通过弧形保护板与标识桩的协同设计，解决了传统警示板功能单一、泄漏定位困难的行业技术难题，突破了传统燃气埋地管道保护的技术瓶颈。主要结论如下：

（1）采用160°弧度HDPE弧形保护板替代传统平板，有效汇聚泄漏天然气，形成有向导流路径，缩短管道泄漏点发现和定位时间。

（2）通过弧形导流+双槽隔板的结构创新，以及监测 + 预警+巡检的功能集成，实现泄漏“早发现、准定位、快处置”。