周慶霞

引言：隨著我國天然氣的快速發(fā)展，我國城市燃氣網(wǎng)己經(jīng)發(fā)展成多氣源供氣、多壓力級制的縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)體系。燃氣企業(yè)為了保證燃氣輸配的安全、高效，輸配調(diào)度的智能化管理是必然手段。我國城市燃氣供應(yīng)技術(shù)的發(fā)展趨勢是擴大先進科學(xué)技術(shù)在城市燃氣輸配中的使用程度，推動燃氣信息產(chǎn)業(yè)和燃氣設(shè)備制造的發(fā)展，使整個城市燃氣系統(tǒng)技術(shù)水平上升一個層次。因此燃氣系統(tǒng)面臨利用信息技術(shù)、智能化管理手段解決城市燃氣分時計價、需求側(cè)管理、運行調(diào)度等問題，提高燃氣管網(wǎng)的智能化運行調(diào)度管理水平。

一、城市智能燃氣網(wǎng)的發(fā)展背景及概念

近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進程的加快，燃氣管網(wǎng)己經(jīng)成為城鎮(zhèn)公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，與人民群眾的生活密不可分。由于天然氣用起來方便、衛(wèi)生，所以人們對天然氣日益依賴，這也就對城市燃氣管網(wǎng)的發(fā)展提出了更高的要求，它的發(fā)展要能滿足人們更高的服務(wù)需求，為社會、為群眾提供安全系數(shù)更高、使用更便捷的燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)。各地方燃氣公司為了提高生產(chǎn)效率和企業(yè)管理水平，紛紛建立了SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、管網(wǎng)模擬仿真系統(tǒng)等各類信息化系統(tǒng)，具有一定的分析處理能力并成功運用于日常的生產(chǎn)工作中。

不過，現(xiàn)在各燃氣企業(yè)的信息化建設(shè)都是在業(yè)務(wù)發(fā)展需要的情況下開展的，需要什么的時候再建設(shè)什么，因此各個系統(tǒng)不是同一時期構(gòu)建的，彼此之間相對獨立，處于信息分散且無共享的狀態(tài)，形成了數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴大和企業(yè)管理要求的提高，這些現(xiàn)象往往帶來一定的問題：每個系統(tǒng)都是獨立存在的彼此之間沒有聯(lián)系，數(shù)據(jù)不能共享，這會對運營調(diào)度、事故處理、日常作業(yè)等活動的管理帶來障礙，不利于企業(yè)統(tǒng)籌安排；企業(yè)與用戶之間缺乏互動，聯(lián)系比較單一，用戶的用氣信息不能較為全面的反饋給企業(yè)；缺少智能決策支持，對日常記錄的數(shù)據(jù)不能進行整合、分析，不能發(fā)現(xiàn)其中包含的潛在規(guī)律，就不能為企業(yè)管理提供智能輔助支持，還需要人力和經(jīng)驗判斷，降低了工作的準(zhǔn)確性。

因此，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動下，為了更好地提高運營調(diào)度能力，保證生產(chǎn)安全，提高用戶服務(wù)質(zhì)量、降低企業(yè)生產(chǎn)成本，智能化的城市燃氣網(wǎng)應(yīng)運而生。城市燃氣網(wǎng)的智能化體現(xiàn)在很多方面，是一個完整的體系，是全局的智能化而不單是一個環(huán)節(jié)的智能化：在管網(wǎng)建設(shè)階段，是以管網(wǎng)模擬技術(shù)為基礎(chǔ)進行規(guī)劃建設(shè)；在運營維護階段，采用風(fēng)險預(yù)評價體系，在故事發(fā)生前就對疑似情況作出判斷，將事故苗頭扼殺在搖籃里，實現(xiàn)無事故預(yù)防型管理；在用戶管理方面，根據(jù)需求側(cè)管理理論，對用戶采用高級計量方法，增加互動性，提供現(xiàn)代化的供應(yīng)服務(wù)。保證了城市燃氣管網(wǎng)智能、安全、穩(wěn)定的發(fā)展要求。

二、智能化實現(xiàn)的基礎(chǔ)一一模擬

模擬也叫仿真，根據(jù)牛津英語詞典的定義，是用相似的模型、環(huán)境和設(shè)備模仿某個環(huán)境或系統(tǒng)的行為的技術(shù)，或是為更方便的獲取信息，或是為培訓(xùn)人；仿真是一組廣泛的方法，用于研究和分析實際的或理論的系統(tǒng)的行為和性能。模擬的概念是隨著計算機和信息技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展和完善的，從上世紀(jì)40年代末興起，并逐步發(fā)展起來。

三、系統(tǒng)模擬的方法

系統(tǒng)建立模型的基礎(chǔ)是系統(tǒng)之間的相似性原理。相似性原理，對于自然界的任一系統(tǒng)都存在另一個系統(tǒng)，它們在某種意義上可以建立相似的數(shù)學(xué)描述或存在相似的物理屬性。系統(tǒng)模擬的理論基礎(chǔ)就是模型可以在某種意義上近似一個系統(tǒng)。

現(xiàn)實中一個實際的問題往往都是很復(fù)雜的，有很多影響因素。如果建立想通過建立一個數(shù)學(xué)模型把它的所有因素都反映出來，那么這個數(shù)學(xué)模型就會很復(fù)雜甚至根本建立不出來。但是，如果模型建立的過于簡單又不能反映出實際系統(tǒng)的特點。因此，建立數(shù)學(xué)模型時一般要遵循5個原則：精確性、合理性、復(fù)雜性、應(yīng)用性和魯棒性。建立數(shù)學(xué)模型的的方法一般有以下幾種：

建立數(shù)學(xué)模型的的方法一般有以下幾種：

（1）演繹法

這是最早的一種建模方法，通過公理、定理、定律以及已經(jīng)驗證的理論推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型。這種方法適用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性很明確，建模時可以直接利用己知的定理。

（2）歸納法

這種方法是經(jīng)過大量的實驗數(shù)據(jù)分析析、總結(jié)后，整理得出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)遇到內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚的系統(tǒng)，可以根據(jù)對系統(tǒng)輸入/輸出的測試數(shù)據(jù)來建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

（3）混合法

混合法是將前兩種方法結(jié)合使用的一種建模方法。一般先通過己知的知識確定系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)，再用歸納法確定具體參數(shù)。最后，則是要對得到的模型進行檢驗和修正，檢驗該模型是否能夠準(zhǔn)確反映真實系統(tǒng)以及是否能夠滿足精度要求等。

四、城市智能燃氣網(wǎng)的技術(shù)特點

建設(shè)智能燃氣網(wǎng)不是拋棄原有的燃氣網(wǎng)建設(shè)，而是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行升級改造，是燃氣網(wǎng)信息化建設(shè)的新的階段。它主要包括以下特點：

（1）涉及的業(yè)務(wù)內(nèi)容更加廣泛

城市智能燃氣網(wǎng)涵蓋了整個運營調(diào)度的各個方面。在城市燃氣輸配方面，包括智能供氣、智能調(diào)峰；在日常運營管理方面，包括智能監(jiān)控、智能決策支持、智能巡檢；在用戶服務(wù)方面，包括智能用氣服務(wù)和智能用氣管理以及未來用戶發(fā)展等。

（2）對掌握的數(shù)據(jù)進行集成性的管理

城市燃氣網(wǎng)從規(guī)劃到實施再到運行使用都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)、資料，將管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施檔案、實時運行參數(shù)、地理位置信息、客戶數(shù)據(jù)集成管理，增強了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，避免信息孤立，為燃氣網(wǎng)運營管理提供更方便、快捷的訪問方式。

（3）先進的技術(shù)支持

從技術(shù)范疇來說，智能燃氣網(wǎng)的架構(gòu)在底層基于物聯(lián)網(wǎng)，各類設(shè)備可以與互聯(lián)網(wǎng)相銜接，實現(xiàn)了訪問終端的多樣化，包括電腦、平板電腦、智能手機等；上層基于云計算架構(gòu)，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲、處理與信息整合。依托先進的技術(shù)保證了燃氣網(wǎng)智能化的實現(xiàn)。

（4）創(chuàng)新的管理模式

智能燃氣網(wǎng)除了在技術(shù)上的革新，在管理模式上也與之前有了創(chuàng)新。由以前事故后再解決的管理方法，變?yōu)榱耸鹿是邦A(yù)防的管理模式，變被動管理為基于風(fēng)險評價的主動管理。

（5）互動的管網(wǎng)系統(tǒng)

智能化的燃氣網(wǎng)在客戶服務(wù)方面也有很大改進。燃氣企業(yè)與客戶的關(guān)系不再是單一的“一個只管供氣、一個只管用氣”的狀態(tài)，而是彼此之間有互動性的。通過提高管網(wǎng)計量水平和自動控制水平，采用分時計價的手段，燃氣企業(yè)在供氣的同時，從用戶獲取用量數(shù)據(jù)，再反饋給用戶實時信息，可以指導(dǎo)用戶采用一種有利于調(diào)峰和提高能效的用能方式。

結(jié)語

智能城市燃氣網(wǎng)研究是一個涉及多方面的課題，在我國燃氣事業(yè)迅猛發(fā)展的形勢下，傳統(tǒng)的城市燃氣運行管理己經(jīng)漸漸不能滿足需求，發(fā)展智能化的城市燃氣網(wǎng)是形勢所趨；科學(xué)技術(shù)的不斷進步也保證了城市智能燃氣網(wǎng)實現(xiàn)的可行性。智能化的運營調(diào)度可以使燃氣供應(yīng)更加可靠、穩(wěn)定，為用戶提供更加便捷的服務(wù)，使企業(yè)更好的掌握生產(chǎn)節(jié)奏，獲得最大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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（作者單位：新地能源工程技術(shù)有限公司）