浅谈智慧燃气系统建设

浅谈智慧燃气系统建设

何晓龙

中国市政工程西北设计研究院有限公司

摘要：据国务院安全生产委员会关于印发《全国城镇燃气安全专项整治工作方案》的通知 （安委[2023]3号）要求，随着燃气行业管网、用户、场站的数量日趋增大，全国燃气普及率超过97.29%，结合政府及各大燃气公司智慧燃气投资的逐年增长，推进燃气安全监管智能化建设。加大投入力度，加快推进城市生命线安全工程建设，完善燃气监管平台建设，要与城市安全风险监测预警平台充分衔接，加强与各部门资源共享，实现对管网漏损、运行安全及周边重要密闭空间等的在线监测、及时预警和应急处置。结合城市燃气管道等老化更新改造工作，加大政策和资金落实力度，地方财政分级做好资金保障工作。

关键词：智慧燃气、燃气、数字化、智慧城市

1、概述

国家政策导向依据《关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见》住房和城乡建设部、网信办、科技部、工业和信息化部等六部委，2020年8月。

应加快推进城镇燃气安全管理理念、管理模式、管理手段创新，全面提升信息化水平，加强物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术在燃气管理中的应用，大力推广使用先进技术、设备、工艺，依靠科技赋能提升本质安全水平、保障燃气安全运行。

1.1智慧燃气定义

智慧燃气是信息技术与燃气业务深度融合，形成的企业智能运转体系。它以地理信息系统(GIS)为底座，结合物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，对燃气海量数据进行实时感知、处理、分析、挖掘，构建一套更加精细的动态分析模型。以安全生产、管理升级、服务优质为核心目标，通过数据自动流转、资源配置优化、业务逻辑重塑、组织制度变革，为燃气企业打造一套更加科学的企业运转机制，全面提升燃气企业安全保障能力和企业管理服务水平。

1.2建设背景

2022年全年收集媒体报道燃气事故802起，死亡66人，受伤487人；按照气源统计，天然气事故270起，占比33.7%，液化石油气事故450起，占比56.1%。按照事故类型用户端事故占比72.3%，死亡人数占比95.5%，受伤人数占比94.5%。管网事故占比26.4%，厂站事故占比1.2%。

2023年前三季度，全国燃气事故467起，特别重大事故1起，较大事故3起。造成64人死亡，276人受伤。还发生燃气交通运输事故29起。

就要求预防为主的方针，推动燃气安全治理模式向事前预防转型，做到关口前移，宁可十防九空、不可失防万一。要确保早发现、早报告、早预警、早干预，寓风险预防于日常安全管理之中。

1.3建设目标

政府层面：

建设燃气安全监管平台，提升燃气安全监管智能化水平。
实现“信息共享、互联互通、反应迅速、处置到位”的燃气监管目标。
打造“企业自管、政府监管、一图统揽，一网统管”的综合管理体系。
智慧燃气作为智慧城市功能提升的重要组成部分，可推动城市智慧化进程。

企业层面：

全面实时感知，安全平稳生产，运营管理智能，高效优质服务，企业提质增效。

2、系统介绍

智慧燃气系统功能架构如下：

2.1 燃气管网巡检管理系统

实时显示巡检人员定位及巡检线路，巡检人员可通过手持GPS设备上报隐患。燃气管网巡检管理系统，旨在提高企业燃气安全巡检质量和监管力度；使巡线人员及时上报隐患信息，集中管理，保障企业燃气管网安全运行；与GIS系统融合，提高巡线精准度，合理安排巡线计划，保障安全工作有效进行。

2.2 燃气管网安全应急管理系统

1）报警信息显示及推送
泄露报警、压力变化等信号进行异常突变报警；固定值报警，根据用气需求时段不同设定不同固定报警值，报警限值曲线可以伴随实测值曲线同时展示；
固定值报警将设置阀门井（室）内泄漏浓度报警上下限。可以查询任意时间段内新的、已通知的、已处理的各类报警信息，并可以直接跳转到仪表的走势图界面，进行详细数据的查看分析。

2）采集数据应急预案分析
基于GIS实现整合应急模块，与爆管分析功能结合，集成应急预案功能；生成事故管线周围一小片区域的管网图（抢险管网图）。应急预案很多情况下是在事故现场定下的，在现场可通过手持端记录应急预案的安排。

3）应急预案管理
呼叫中心通过系统确定应急预案，确认处理的人员，将预案发送到手持GPS端。应急预案包括现场情况的描述、人员的组织安排、事故处理的一个操作流程（具体阀门的管理、设备的更换、最后检查等）、安全注意事项。
4）处理过程及结果管理

各处理人员处理进度（处理状态、照片）等信息及时反馈到服务器端，其他手持端（如领导用手持）可在手持端查看到关联人员的处理进度信息（需自动刷新）。抢修结束以后，反馈事故处理完成的信息。
5）应急预案管理
呼叫中心通过系统确定应急预案，确认处理的人员，将预案发送到手持GPS端。应急预案包括现场情况的描述、人员的组织安排、事故处理的一个操作流程（具体阀门的管理、设备的更换、最后检查等）、安全注意事项。
6）处理过程及结果管理

各处理人员处理进度（处理状态、照片）等信息及时反馈到服务器端，其他手持端（如领导用手持）可在手持端查看到关联人员的处理进度信息（需自动刷新）。抢修结束以后，反馈事故处理完成的信息。

2.3 燃气管网风险评估系统
管网风险评估系统根据设置的管网环境，材质，年限，防腐情况，阴极保护情况，压力等级，漏气发生数等情况统计分析并能对管网进行评分并根据评分情况对管网进行分级，并以不同的颜色进行标识。评估参数：管材、管龄、设备维修次数、漏气次数、爆管次数、管道、施工工地、占压隐患、管网规划等参数。

2.4 燃气管网地理信息系统
1 ）GIS基本功能：图层管理、图形操作、定比缩放、鹰眼导航、图例显示、动态路名、疏密协同、坐标显示、书签管理、动态标注、三维浏览、二三维联动浏览、空间测量、快捷定位、空间定位。
2 ）大数据预览功能：以图表的方式直观的显示各项指标，管网总图，资产统计，监测设备，巡检人员，应急调度管理
3 ）查询统计功能：空间查询、拓扑查询、区域查询统计、模糊查询、逻辑查询、统计报表。
4 ）档案管理功能：通过本系统可以实现管网档案的电子化管理，电子化包括电子版图纸，图纸扫面件，勘查图纸（格式包含DWG,PDF,JPG等），可通过选取管线调用。
5 ）提示显示管理：管道显示（管径、埋深、压力、管材、防腐、建成时间、设计施工监理信息、检验年份）、变径点显示、阀井信息显示、纠错信息提示。
6 ）图形数据输出功能：数据转换、制图打印、批量打印。
7 ）管网数据编辑维护：数据采集、数据维护流程管理、版本管理、历史数据管理、业务规则核查、数据自动导入功能(支持CAD)、管网编辑。
8 ）地形数据维护：图形编辑、属性编辑、背景数据导入、道路中心线维护、撤销与重做。
9 ）权限及日志管理：按照权限设定严格控制系统操作。对重要操作写入日志，并可查询检索。

2.5 燃气管网水利模型

建立燃气管网水力模型，通过燃气管网监测采集系统采集到的流量，压力数据分析计算管网管径合理性，并以不同颜色进行标识，提出调度、改造建议。

2.6 燃气管网监测系统

包含数据采集、数据浏览、数据实时发布、监测设备浏览及图形化数据展现、工商业设备监测、设备生命周期管理等。

3、智慧燃气的建设过程
1）第一阶段，摸清家底：将物联网燃气表、网络及基础设备、管网GIS系统、SCADA系统、客户服务系统、安防视频监控系统等基础资产数字化。
2）业务智能，第二阶段：提高业务效率:光纤预警系统、物联网采集系统、巡检、维修系统、大表工商户管理系统、线上营业厅等、业务过程信息化、可视化留痕管理，业务数据化。

3）综合集成，第三阶段：一张图综合运管企业门户、安全系统集成、智慧场站系统、工程管理系统等系统打通，构建燃气数据中心，信息共享/业务联动/统管决策，实现数据业务化。

4）融合创新，目标：数字孪生智慧燃气，利用模型算法和AI使用，挖掘数据价值，提升业务智能监控、分析、处置、决策调度指挥。前三阶段成果为基础，融合技术、业务、数据。实现燃气智慧化。

4、建议

智慧化城市是未来的发展趋势、智慧燃气系统建设刻不容缓，对此提出以下建议：

自上而下的顶层设计是避免多走弯路的关键、燃气安全事故的经验教训总结是需求分析的关键、对业务流程、监管职能等的熟知是做好系统设计的前提、要对设备性能、后期维护制度充分了解才能选对设备、设计院在智慧燃气乃至城运平台的建设中仍大有可为。

参考文献：

陈志伟、刘晓蕾《浅谈燃气智慧管网技术在雄安新区的应用》科学与信息化2020年中

作者简介：何晓龙（1988-），男，新疆乌鲁木齐人，职称：工程师，现就职单位：中国市政工程西北设计研究院有限公司