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试析城市燃气管网运行的智能化

摘要：在现代化的城市中,燃气利用率非常高,各种地下燃气管网密布,给燃气单位日常维护管理工作带来诸多不便,再加上城市燃气利用率不高,经常会出现供应量不足的问题.在这些问题的困扰下,城市燃气管网运行智能化体系应运而生.文章对城市燃气管网智能化运行体系进行研究,分析了其在发展过程中存在的问题,并给出了解决方案.

关键词：城市燃气管网；运行体系；智能化；燃气利用；燃气供应　　文献标识码：A

中图分类号：TU996　　文章编号：1009-2374（2016）32-0028-02　　DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.013

城市燃气管网智能化是指运用先进的物联网技术,结合多种数据采集监控系统,对燃气管道进行实时监管,及时获取相关数据信息的运行管理方式.城市燃气管网运行智能化建立方式是将各种数据分析感应芯片植入燃气管网,通过感应芯片采集相关数据,然后通过网络技术将各种数据传送给燃气管网操控人员,以此来实现燃气管网数据实时监控、集成、智能调度分析等功能,达到强化管理的目的.同时,燃气管网还能通过使用红外线感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感器设备,对燃气管进行网络化跟踪、监控、管理,进而促进物联网信息产业的发展.

1　城市燃气管网智能化体系研究

燃气管网运行智能化对科学技术的综合运用提出了较高的要求,它是由多种数据分析系统、数据监控系统及网络技术组建而成的智能化运行体系.总的来说,城市燃气管网智能化需要通过多种系统组合而成,如阴极保护监控系统、运行管理控制系统、设备EAM系统、生产工作系统、SCADA系统,如图1所示：

随着燃气资源的有效开发利用,它在社会生活生产中的应用范围越来越广.燃气已经成为我国重要的基础资源,与各行业都密不可分.在城市化进程不断加快的今天,燃气管网也随着城市化的脚步不断在各个地方罗列开来,为城市发展提供必要的资源.但是燃气利用程度增高,各种问题也不断出现.首先,地下燃气管网也越来越密集,各种复杂难辨的燃气管道交织在一起,出现问题难以排查；其次,各种燃气设备操作繁琐、导致工作效率低下；最后,燃气供应量不均衡,人工难以及时根据相关数据进行调度.燃气管理单位面对日益庞杂的数据信息,难以进行及时有效的分析处理,无法满足城市燃气管网的运行需求.在这种情况下,基于GIS/PDA的城市燃气管网智能化运行系统应运而生.

城市燃气管网智能化系统应用了先进的物联网技术,它将各种数据分析、检测系统整合在一起,形成了集成管理平台,以此来为燃气管理单位提供方便.

智能燃气管网所包括的内容非常广泛,具体包括业务领域、技术范畴、体系特征等方面.业务领域包括燃气单位的日常生产管理等内容,对燃气管网进行监控、智能调度,同时包括设备的检修维护、管理等.在技术方面,燃气管网智能化系统将各种现代化技术和设备整合在一起,利用了先进的物联网技术和IT软件技术.为查询管网数据信息提供了多平台多终端的方式,管理人员可以通过各种途径和方式进行管理工作.

2　GIS智能系统基本功能与其技术应用

GIS是燃气管网的智能化系统,它拥有众多的功能.以其基本功能为例进行介绍：在图形操作方面,它能够将图形进行缩放平移,并且设置图层显示比例.在业务方面,它能够将燃气单位管理区域的定位及参数完整地显示出来,以便相关人员对管线进行查询统计.在GPS追踪管理方面,它能够将无线通信技术、互联网技术、卫星定位技术等整合在一起,通过技术平台实时获取相关人员及设施位置信息,进行智能化调度.在决策方面,它能够综合各种数据,利用多平台进行运算设计,制定出最优化的方案.同时,在预设方案受阻时,它还可以结合实际情况迅速制动出另一套优化方案.此外,GIS系统还具有其他智能化的功能.南京某燃气公司管网出现故障,GIS管网智能系统在抢修过程中发挥了巨大的作用.具体体现在,事故发生时,管线上的栓点卡在第一时间内将事发点传回GIS系统.GIS系统通过通信技术与定位技术获取巡检人员和各检修车辆的位置信息进行数据处理,然后根据他们的位置信息及时发出调度指令,使事发点附近的抢修人员能及时赶到抢修现场.抢修人员参照栓点卡传回的信息寻找压埋点,迅速展开抢修工作.在抢修过程中,工作人员发现某个阀门无法关闭,GIS系统立即进行数据分析为其提供了另一套优化方案,科学高效,极大地缩减了抢修时间,降低了抢修难度.

3　燃气管网智能化中存在的问题

第一,燃气管网智能化水平总体不高,在我国大多数地方并没有全面推广.具体是因为大部分燃气单位规模比较小,单位对燃气管网的投资力度还不够大,因而单位企业中没有固定的实验研究室,因而各项技术相对落后,难以配备高技术要求的现代化运行管理系统.小规模的燃气单位不具备完善的创新体系,没有形成燃气管网智能化的运营模式.

第二,由于单位企业不注重管道的发展建设,相关工作人员的工作是负责企业管道的正常运转,至于管道的合理建设与改进工作,他们不会去留意.并且与管道有关的工作人员学历普遍比较低,只有基础知识,因而在工作中无法提出改进管道建设的方案,再加上管道整体在数字化方面与安全生产模型等方面没有进行完善,计算机进行数据分析时没有参照可依,技术参数较为单一,系统无法进行有效的控制.

第三,燃气管网自动化控制程度不够高,无法对设备进行高自动化的调控.比如：在对管道规划建设、运营调度、完整性管理方面以及应急抢险等工作的自动化设备还不够,再加上管道智能化建设难以在短期内获得很高的经济效益,因而在推广发展方面没有一定的说服力.

第四,部分燃气单位的CCADA、GIS等系统存在技术缺陷.具体表现为平台数据不够完整、图档数据与数据不相符、访问数据不便捷等,这些问题严重制约了燃气管网运行智能化进程.

4　智能化解决方案

4.1　与技术层面有关的解决方案

在数据采集方面的智能化方案.数据采集主要包括输配管网与气源、用户、外界连接等方面的数据信息,要加强各种数据采集设备与接收终端的检查维修,保证其性能正常.制定数据采集智能方案、信息传输智能方案、数据中心智能方案.充分实现数据处理、储存以及共享智能化.确保计算机在进行数据分析时有可靠的数据作为参照,同时要加强系统更新,弥补系统缺陷,及时更新过期数据,保证数据库信息准确、完整、统一.

4.2　与执行层面和决策层面有关的解决方案

4.2.1　关于各方面解决方案的概述.在管网建设中,主要对象包括气源、管网、用户等,根据智能化建设的目的、智能化数据类型以及优化目标实现目标的步骤等,都需要一定的解决方案.

第一,气源智能化建设方案.建设气源智能化的目的是为了给城市的供气提供安全保障,并且采用智能化供气,能够减少大部分的人力资源,从而能够降低成本.建设智能化的气源,能够根据现有的气源信息分析未来气源的相关数据,并通过计算机能够准确计算出相关的经济效益.此外,通过智能化建设还能够根据数据中心的数据进行优化气源的建设方案.

第二,管网智能化方案建设.建设智能化管网的目的是为了在供气充足的情况下减少管网的建设投入,从而降低管网的成本投入.工作人员可以利用管网智能化技术操作,将供气的负荷、管网约束条件等相关数据提供给计算机,通过计算机的计算,就能够快速得出管网的优化方案.

第三,用户智能化方案.用户智能化的目的是为了在给用户供气的过程中,能够通过智能化控制操作实现用户安全、节能、环保、低成本的用气方式.主要为了确保燃气能够平稳输送,能够在燃气供应充足的情况下自动控制燃气供应量,在燃气减缓的情况下通过智能设备及时反映情况,从而确保用户用气连贯性,从而减少燃气资源浪费.

4.2.2　对于不同的方案,他们的操作也不尽相同.比如：对于气源智能化方案而言,气源配置能够改变管网运行的动态模拟形式,在气源智能化方案建设中,需要根据调配目标的自动化制定相关合理的调配方案.对于网管智能化方案而言,首先要对各种情景的管网运行动态模式进行准确的预测,根据预测的结果进行调整方案,最后一起执行.对用户智能化方案的执行也同样如此,只是在执行用户智能化方案的过程中,还需要考虑技术性、安全性和经济性,在结合用户要求的情况下进行整合调节,最后确保用户智能化建设的安全性可靠性.

4.2.3　在网管智能化建设过程中,为了确保整体智能化建设的安全性,还要安装应急抢险系统,包括监测预警系统、应急响应系统和应急恢复系统,进一步让智能化建设为人们的生活提供方便的服务.

5　结语

城市燃气管道运行智能化建设将对城市居民的生活产生非常大的影响,本文主要从气源智能化建设、网管智能化建设和用户智能化建设三大方面着手,包括智能化方案的分析概述和方案操作的补充说明,进而确保城市燃气管道运行智能化建设的安全性、技术性和便捷性.笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中,针对文中存在的不足,提出指正建议,为完善我国燃气管网运行智能化做出贡献.

参考文献

[1]　艾亮．城市燃气管网运行的智能化研究[J]．城市建设理论研究（电子版）,2015,（3）.

[2]　马新涛．基于GIS的城市燃气管网智能化风险管理研究[D]．河北工程大学,2012.

[3]　马季林．基于GIS平台的智能化燃气调度系统研究[J]．城市,2013,（4）.

[4]　黄祖林,王业深．燃气管网智能化综合调度系统集成研究[J]．价值工程,2014,（29）.

[5]　艾亮．城市燃气管网运行的智能化研究[J]．城市建设理论研究（电子版）,2015,（3）.

作者简介：邓岩,男,山西平遥人,太原天然气有限公司工程师,研究方向：燃气输配安全管理、燃气管网智能巡检与检测定位技术.

（责任编辑：蒋建华）

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1、城市建设理论杂志社

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