唐山：創(chuàng)新應(yīng)用護(hù)航城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)行

文｜趙立國(guó) 吳順和 鮑明瑋 張希

圖1 SCADA 系統(tǒng)主頁(yè)視圖

圖2 GIS 系統(tǒng)主頁(yè)面視圖

燃?xì)獍踩浅鞘邪踩闹刂兄兀苯雨P(guān)系人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全；燃?xì)夤芫W(wǎng)又是燃?xì)獍踩械闹匾芾憝h(huán)節(jié)，具有敷設(shè)距離長(zhǎng)、安全隱患多、人工巡檢難度大的特征，同時(shí)隨時(shí)面臨的第三方施工、車(chē)輛撞擊或者管網(wǎng)腐蝕等突發(fā)情況，極易引發(fā)燃?xì)夤艿腊踩鹿省?/p>

唐山市天然氣有限公司與時(shí)俱進(jìn)，積極探索并創(chuàng)新管理方式，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算、全球衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等新一代信息技術(shù)，搭建了天然氣數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA 系統(tǒng)）、管道巡檢系統(tǒng)、管道安全監(jiān)控系統(tǒng)，建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)底數(shù)臺(tái)賬，全方位實(shí)現(xiàn)了管道巡檢信息實(shí)時(shí)上傳、管道安全監(jiān)控預(yù)警等功能，利用信息化手段，進(jìn)一步筑牢燃?xì)獍踩琳稀?/p>

一、建立燃?xì)夤芫W(wǎng)“一本賬”，實(shí)施精準(zhǔn)防控

燃?xì)夤芫W(wǎng)是一個(gè)縱橫交錯(cuò)的巨大網(wǎng)絡(luò)，具有復(fù)雜的空間和非空間屬性。傳統(tǒng)管理模式下，燃?xì)夤芫W(wǎng)圖紙資料繁多，其更新和歸檔不能做到迅速及時(shí)；管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和應(yīng)用也不能跟上信息化發(fā)展的需要。

為綜合分析和利用管網(wǎng)數(shù)據(jù)，使其對(duì)燃?xì)廨斉湔{(diào)度、安全防護(hù)、管理決策提供科學(xué)、及時(shí)、有效的支持，順應(yīng)管網(wǎng)信息化發(fā)展的需求，唐山市天然氣有限公司利用地理信息系統(tǒng)（GIS系統(tǒng)）技術(shù)，將公司下轄各管線(xiàn)、場(chǎng)站和閥室等位置信息、主要參數(shù)進(jìn)行整理錄入，搭建了天然氣管網(wǎng)信息管理平臺(tái)，建立了天然氣管網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)規(guī)范化、精準(zhǔn)化、權(quán)威化管理。該系統(tǒng)可使相關(guān)管理、運(yùn)維、搶修人員直觀掌握管網(wǎng)情況，隨時(shí)調(diào)閱各點(diǎn)位準(zhǔn)確的管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，滿(mǎn)足了公司對(duì)管網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、生產(chǎn)調(diào)度、改造、運(yùn)維管理及搶險(xiǎn)搶修全過(guò)程管理的需求。

二、實(shí)時(shí)掌握巡檢信息，規(guī)范管網(wǎng)巡檢

針對(duì)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理和巡線(xiàn)工作的實(shí)際需要，唐山市天然氣有限公司推行了管道巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、全球衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)。公司的管網(wǎng)巡查管理人員可在系統(tǒng)中導(dǎo)入或現(xiàn)場(chǎng)錄入巡檢線(xiàn)路，在地圖上展示和管理巡檢路線(xiàn)，確立每日巡檢任務(wù)，實(shí)時(shí)查看巡檢狀況，做到實(shí)時(shí)事件上報(bào)、一鍵報(bào)警、未巡遺漏提醒以及巡檢數(shù)據(jù)分析。通過(guò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巡線(xiàn)員工作時(shí)間和位置進(jìn)行監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)巡線(xiàn)員上報(bào)的問(wèn)題與事件，并解決了巡檢人員不按規(guī)定巡檢、隱患及風(fēng)險(xiǎn)上報(bào)不及時(shí)、路線(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)成本高、巡檢路徑偏離等實(shí)際問(wèn)題，大大提高了公司巡檢管理水平以及巡檢的準(zhǔn)確性、規(guī)范性和及時(shí)性，為管網(wǎng)安全運(yùn)行提供了有力支撐。

三、自動(dòng)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，提升事故處置效率

為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時(shí)防護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道上方施工、破壞等危害行為，唐山市天然氣有限公司建立了管道安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用與管道同溝敷設(shè)的1 芯單模光纖作為長(zhǎng)距離無(wú)源的分布式傳感器，采集、處理和分析管道附近的土壤振動(dòng)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)特征感知管線(xiàn)附近環(huán)境，確定各種破壞事件（振動(dòng)源）的類(lèi)別及嚴(yán)重性，及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行預(yù)防性的安全預(yù)警，并與GIS、GPS 等系統(tǒng)相結(jié)合，建立多級(jí)監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)影響保護(hù)區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)安全的事件進(jìn)行防范與預(yù)警。

系統(tǒng)光纖傳感部分負(fù)責(zé)管道沿線(xiàn)異動(dòng)行為檢測(cè)，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)、壓力和振動(dòng)的快速感應(yīng)，對(duì)人員、車(chē)輛經(jīng)過(guò)、人工挖掘、機(jī)械挖掘、敲擊管道等行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)光信號(hào)輸送入光纖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)接收到的光信號(hào)相位進(jìn)行處理；當(dāng)光纜受到運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)干擾時(shí)，光信號(hào)傳輸模式會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)通過(guò)模式識(shí)別算法，自動(dòng)識(shí)別不同外力對(duì)管道的侵?jǐn)_和破壞方式和程度。

目前該系統(tǒng)日常對(duì)唐山市天然氣有限公司220 公里高壓管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，真正地做到了全天候、全天時(shí)、實(shí)時(shí)和不間斷管控。

圖3 管道巡檢系統(tǒng)視圖

圖4 管道安全監(jiān)控系統(tǒng)主頁(yè)視圖

圖5 挖掘、敲擊時(shí)的波形圖

圖6 車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)的波形圖