試析城市燃氣管網(wǎng)運行的智能化

摘要：在現(xiàn)代化的城市中，燃氣利用率非常高，各種地下燃氣管網(wǎng)密布，給燃氣單位日常維護管理工作帶來諸多不便，再加上城市燃氣利用率不高，經(jīng)常會出現(xiàn)供應量不足的問題。在這些問題的困擾下，城市燃氣管網(wǎng)運行智能化體系應運而生。文章對城市燃氣管網(wǎng)智能化運行體系進行研究，分析了其在發(fā)展過程中存在的問題，并給出了解決方案。

關鍵詞：城市燃氣管網(wǎng)；運行體系；智能化；燃氣利用；燃氣供應 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU996 文章編號：1009-2374（2016）32-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.013

城市燃氣管網(wǎng)智能化是指運用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，結合多種數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，對燃氣管道進行實時監(jiān)管，及時獲取相關數(shù)據(jù)信息的運行管理方式。城市燃氣管網(wǎng)運行智能化建立方式是將各種數(shù)據(jù)分析感應芯片植入燃氣管網(wǎng)，通過感應芯片采集相關數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡技術將各種數(shù)據(jù)傳送給燃氣管網(wǎng)操控人員，以此來實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、集成、智能調(diào)度分析等功能，達到強化管理的目的。同時，燃氣管網(wǎng)還能通過使用紅外線感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感器設備，對燃氣管進行網(wǎng)絡化跟蹤、監(jiān)控、管理，進而促進物聯(lián)網(wǎng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 城市燃氣管網(wǎng)智能化體系研究

燃氣管網(wǎng)運行智能化對科學技術的綜合運用提出了較高的要求，它是由多種數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡技術組建而成的智能化運行體系。總的來說，城市燃氣管網(wǎng)智能化需要通過多種系統(tǒng)組合而成，如陰極保護監(jiān)控系統(tǒng)、運行管理控制系統(tǒng)、設備EAM系統(tǒng)、生產(chǎn)工作系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)，如圖1所示：

隨著燃氣資源的有效開發(fā)利用，它在社會生活生產(chǎn)中的應用范圍越來越廣。燃氣已經(jīng)成為我國重要的基礎資源，與各行業(yè)都密不可分。在城市化進程不斷加快的今天，燃氣管網(wǎng)也隨著城市化的腳步不斷在各個地方羅列開來，為城市發(fā)展提供必要的資源。但是燃氣利用程度增高，各種問題也不斷出現(xiàn)。首先，地下燃氣管網(wǎng)也越來越密集，各種復雜難辨的燃氣管道交織在一起，出現(xiàn)問題難以排查；其次，各種燃氣設備操作繁瑣、導致工作效率低下；最后，燃氣供應量不均衡，人工難以及時根據(jù)相關數(shù)據(jù)進行調(diào)度。燃氣管理單位面對日益龐雜的數(shù)據(jù)信息，難以進行及時有效的分析處理，無法滿足城市燃氣管網(wǎng)的運行需求。在這種情況下，基于GIS/PDA的城市燃氣管網(wǎng)智能化運行系統(tǒng)應運而生。

城市燃氣管網(wǎng)智能化系統(tǒng)應用了先進的物聯(lián)網(wǎng)技術，它將各種數(shù)據(jù)分析、檢測系統(tǒng)整合在一起，形成了集成管理平臺，以此來為燃氣管理單位提供方便。

智能燃氣管網(wǎng)所包括的內(nèi)容非常廣泛，具體包括業(yè)務領域、技術范疇、體系特征等方面。業(yè)務領域包括燃氣單位的日常生產(chǎn)管理等內(nèi)容，對燃氣管網(wǎng)進行監(jiān)控、智能調(diào)度，同時包括設備的檢修維護、管理等。在技術方面，燃氣管網(wǎng)智能化系統(tǒng)將各種現(xiàn)代化技術和設備整合在一起，利用了先進的物聯(lián)網(wǎng)技術和IT軟件技術。為查詢管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息提供了多平臺多終端的方式，管理人員可以通過各種途徑和方式進行管理工作。

2 GIS智能系統(tǒng)基本功能與其技術應用

GIS是燃氣管網(wǎng)的智能化系統(tǒng)，它擁有眾多的功能。以其基本功能為例進行介紹：在圖形操作方面，它能夠將圖形進行縮放平移，并且設置圖層顯示比例。在業(yè)務方面，它能夠將燃氣單位管理區(qū)域的定位及參數(shù)完整地顯示出來，以便相關人員對管線進行查詢統(tǒng)計。在GPS追蹤管理方面，它能夠將無線通信技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、衛(wèi)星定位技術等整合在一起，通過技術平臺實時獲取相關人員及設施位置信息，進行智能化調(diào)度。在決策方面，它能夠綜合各種數(shù)據(jù)，利用多平臺進行運算設計，制定出最優(yōu)化的方案。同時，在預設方案受阻時，它還可以結合實際情況迅速制動出另一套優(yōu)化方案。此外，GIS系統(tǒng)還具有其他智能化的功能。南京某燃氣公司管網(wǎng)出現(xiàn)故障，GIS管網(wǎng)智能系統(tǒng)在搶修過程中發(fā)揮了巨大的作用。具體體現(xiàn)在，事故發(fā)生時，管線上的栓點卡在第一時間內(nèi)將事發(fā)點傳回GIS系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)通過通信技術與定位技術獲取巡檢人員和各檢修車輛的位置信息進行數(shù)據(jù)處理，然后根據(jù)他們的位置信息及時發(fā)出調(diào)度指令，使事發(fā)點附近的搶修人員能及時趕到搶修現(xiàn)場。搶修人員參照栓點卡傳回的信息尋找壓埋點，迅速展開搶修工作。在搶修過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)某個閥門無法關閉，GIS系統(tǒng)立即進行數(shù)據(jù)分析為其提供了另一套優(yōu)化方案，科學高效，極大地縮減了搶修時間，降低了搶修難度。

3 燃氣管網(wǎng)智能化中存在的問題

第一，燃氣管網(wǎng)智能化水平總體不高，在我國大多數(shù)地方并沒有全面推廣。具體是因為大部分燃氣單位規(guī)模比較小，單位對燃氣管網(wǎng)的投資力度還不夠大，因而單位企業(yè)中沒有固定的實驗研究室，因而各項技術相對落后，難以配備高技術要求的現(xiàn)代化運行管理系統(tǒng)。小規(guī)模的燃氣單位不具備完善的創(chuàng)新體系，沒有形成燃氣管網(wǎng)智能化的運營模式。

第二，由于單位企業(yè)不注重管道的發(fā)展建設，相關工作人員的工作是負責企業(yè)管道的正常運轉，至于管道的合理建設與改進工作，他們不會去留意。并且與管道有關的工作人員學歷普遍比較低，只有基礎知識，因而在工作中無法提出改進管道建設的方案，再加上管道整體在數(shù)字化方面與安全生產(chǎn)模型等方面沒有進行完善，計算機進行數(shù)據(jù)分析時沒有參照可依，技術參數(shù)較為單一，系統(tǒng)無法進行有效的控制。

第三，燃氣管網(wǎng)自動化控制程度不夠高，無法對設備進行高自動化的調(diào)控。比如：在對管道規(guī)劃建設、運營調(diào)度、完整性管理方面以及應急搶險等工作的自動化設備還不夠，再加上管道智能化建設難以在短期內(nèi)獲得很高的經(jīng)濟效益，因而在推廣發(fā)展方面沒有一定的說服力。

第四，部分燃氣單位的CCADA、GIS等系統(tǒng)存在技術缺陷。具體表現(xiàn)為平臺數(shù)據(jù)不夠完整、圖檔數(shù)據(jù)與官網(wǎng)數(shù)據(jù)不相符、訪問數(shù)據(jù)不便捷等，這些問題嚴重制約了燃氣管網(wǎng)運行智能化進程。

4 智能化解決方案

4.1 與技術層面有關的解決方案

在數(shù)據(jù)采集方面的智能化方案。數(shù)據(jù)采集主要包括輸配管網(wǎng)與氣源、用戶、外界連接等方面的數(shù)據(jù)信息，要加強各種數(shù)據(jù)采集設備與接收終端的檢查維修，保證其性能正常。制定數(shù)據(jù)采集智能方案、信息傳輸智能方案、數(shù)據(jù)中心智能方案。充分實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、儲存以及共享智能化。確保計算機在進行數(shù)據(jù)分析時有可靠的數(shù)據(jù)作為參照，同時要加強系統(tǒng)更新，彌補系統(tǒng)缺陷，及時更新過期數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫信息準確、完整、統(tǒng)一。

4.2 與執(zhí)行層面和決策層面有關的解決方案

4.2.1 關于各方面解決方案的概述。在管網(wǎng)建設中，主要對象包括氣源、管網(wǎng)、用戶等，根據(jù)智能化建設的目的、智能化數(shù)據(jù)類型以及優(yōu)化目標實現(xiàn)目標的步驟等，都需要一定的解決方案。

第一，氣源智能化建設方案。建設氣源智能化的目的是為了給城市的供氣提供安全保障，并且采用智能化供氣，能夠減少大部分的人力資源，從而能夠降低成本。建設智能化的氣源，能夠根據(jù)現(xiàn)有的氣源信息分析未來氣源的相關數(shù)據(jù)，并通過計算機能夠準確計算出相關的經(jīng)濟效益。此外，通過智能化建設還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化氣源的建設方案。

第二，管網(wǎng)智能化方案建設。建設智能化管網(wǎng)的目的是為了在供氣充足的情況下減少管網(wǎng)的建設投入，從而降低管網(wǎng)的成本投入。工作人員可以利用管網(wǎng)智能化技術操作，將供氣的負荷、管網(wǎng)約束條件等相關數(shù)據(jù)提供給計算機，通過計算機的計算，就能夠快速得出管網(wǎng)的優(yōu)化方案。

第三，用戶智能化方案。用戶智能化的目的是為了在給用戶供氣的過程中，能夠通過智能化控制操作實現(xiàn)用戶安全、節(jié)能、環(huán)保、低成本的用氣方式。主要為了確保燃氣能夠平穩(wěn)輸送，能夠在燃氣供應充足的情況下自動控制燃氣供應量，在燃氣減緩的情況下通過智能設備及時反映情況，從而確保用戶用氣連貫性，從而減少燃氣資源浪費。

4.2.2 對于不同的方案，他們的操作也不盡相同。比如：對于氣源智能化方案而言，氣源配置能夠改變管網(wǎng)運行的動態(tài)模擬形式，在氣源智能化方案建設中，需要根據(jù)調(diào)配目標的自動化制定相關合理的調(diào)配方案。對于網(wǎng)管智能化方案而言，首先要對各種情景的管網(wǎng)運行動態(tài)模式進行準確的預測，根據(jù)預測的結果進行調(diào)整方案，最后一起執(zhí)行。對用戶智能化方案的執(zhí)行也同樣如此，只是在執(zhí)行用戶智能化方案的過程中，還需要考慮技術性、安全性和經(jīng)濟性，在結合用戶要求的情況下進行整合調(diào)節(jié)，最后確保用戶智能化建設的安全性可靠性。

4.2.3 在網(wǎng)管智能化建設過程中，為了確保整體智能化建設的安全性，還要安裝應急搶險系統(tǒng)，包括監(jiān)測預警系統(tǒng)、應急響應系統(tǒng)和應急恢復系統(tǒng)，進一步讓智能化建設為人們的生活提供方便的服務。

5 結語

城市燃氣管道運行智能化建設將對城市居民的生活產(chǎn)生非常大的影響，本文主要從氣源智能化建設、網(wǎng)管智能化建設和用戶智能化建設三大方面著手，包括智能化方案的分析概述和方案操作的補充說明，進而確保城市燃氣管道運行智能化建設的安全性、技術性和便捷性。筆者希望更多的專業(yè)人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為完善我國燃氣管網(wǎng)運行智能化做出貢獻。

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作者簡介：鄧巖，男，山西平遙人，太原天然氣有限公司工程師，研究方向：燃氣輸配安全管理、燃氣管網(wǎng)智能巡檢與檢測定位技術。

（責任編輯：蔣建華）