智慧城市背景下城市燃氣存在問題及發(fā)展方向

1 智慧城市對城市燃氣的影響

智慧城市發(fā)展背景下數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術的發(fā)展給城市燃氣行業(yè)轉(zhuǎn)型指引了方向，城市燃氣企業(yè)如何在保證安全運營的前提下實現(xiàn)智慧化轉(zhuǎn)型，是當前城市燃氣面臨的一個重大挑戰(zhàn)。

2021年湖北十堰的“6·13”燃氣爆炸事件及遼寧沈陽的“10·21”燃氣爆炸事件

引起了公眾對城市燃氣安全的關注，同時也給城市燃氣運營帶來一定的壓力，基于安全運營基礎的城市燃氣智慧化轉(zhuǎn)型是大勢所趨。智慧城市理念是,未來的城市發(fā)展必將與科技融合,而核心管理系統(tǒng)的創(chuàng)新不僅能提升城市的服務效能,也能為居民提供更好的生活環(huán)境

。

智慧城市下政策、新技術發(fā)展、安全生產(chǎn)要求及數(shù)據(jù)管理安全都影響著城市燃氣行業(yè)發(fā)展方向。

① 政策

根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，“十四五”時期，要加快構建現(xiàn)代能源體系，建設能源強國，全力保障國家能源安全，助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標，支撐經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。為了達到規(guī)劃中要求，城市燃氣首當其沖。

② 新技術發(fā)展

近年來，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、邊緣計算等新技術得到飛速發(fā)展并逐步滲入到傳統(tǒng)行業(yè)當中。

2.2.1 流域土壤侵蝕估算 USLE(The Universal Soil Loss Equation)，即通用土壤流失方程[5]，該模型考慮研究區(qū)降雨、土壤及地形等實際自然地理情況，并考慮作物耕種與管理等人為因素，對流域內(nèi)土壤侵蝕的平均速率進行估算，該結(jié)果與流域給定的容許土壤流失量相比，可以為土壤侵蝕的防治提供一定的指導[6-8].

③ 安全生產(chǎn)要求

2021年公布的《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》

，進一步強調(diào)了安全生產(chǎn)的重要性，安全生產(chǎn)進入了一個空前的時期。

④ 管網(wǎng)密閉空間隱患

城市燃氣輸配和調(diào)度采用的控制系統(tǒng)種類繁多，如何管理燃氣管網(wǎng)運營數(shù)據(jù)、保障運營數(shù)據(jù)安全，是決定燃氣安全運營的關鍵和基礎。

定義4：從容量為N的總體中抽取容量為n的樣本，可將總體分成均衡的若干部分，然后按照預先制定的規(guī)則，從每一部分抽取一個個體，得到所需要的樣本，這種抽樣的方法叫做系統(tǒng)抽樣．

2 燃氣管網(wǎng)管理存在的問題

① 存量鋼質(zhì)管道管理

學生公寓網(wǎng)不能簡單的設計為和普通社區(qū)網(wǎng)一樣只提供運營商服務，而是要納入學校統(tǒng)一管理，作為校園網(wǎng)的一部分。根據(jù)我校采取原校園網(wǎng)核心和公寓網(wǎng)核心直接連接的方式，打通兩個網(wǎng)絡，融合為一張更大的校園網(wǎng)。校園網(wǎng)和公寓網(wǎng)的認證系統(tǒng)采取定時和觸發(fā)兩種方式同步兩邊的賬號和密碼，實現(xiàn)師生在教學辦公區(qū)和公寓使用一套上網(wǎng)賬號和密碼。

c.完成整改并進行風險再評估

② 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)以上觀測變量,設計相關調(diào)查問卷,對樣本數(shù)據(jù)進行量化,使用SPSS 19.0作為分析工具.對免費開放感知、地方依賴以及地方認同相關項目采取“1=非常不同意，2=不同意，3=說不清，4=同意，5=非常同意”的5級李克特量表,公園滿意度則使用“1=非常不滿意，2=不滿意，3=中立，4=滿意，5=非常滿意”的5級李克特量表．

城市燃氣管道數(shù)據(jù)主要分為建設期數(shù)據(jù)和運營期數(shù)據(jù)。建設期由于施工建設及驗收標準規(guī)范要求不高，導致建設期管道本體數(shù)據(jù)采集不全，管道管理缺乏數(shù)據(jù)支撐，難以通過有效手段科學地開展管道剩余壽命評估，從而導致針對管道維修、維護等工作的人力、物力和財力投入無法進行有效預估，導致投入的費用無法集中解決重要的隱患問題。另一方面，管道運營期投入了大量的針對管道、閥門、閥室等終端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獨立、分散，數(shù)據(jù)結(jié)構各異，數(shù)據(jù)融合度不夠，無法使用采集到的數(shù)據(jù)直接指導日常的運營管理工作。

③ 山地管道日常巡檢

① 開展鋼質(zhì)管道全面檢驗

④ 數(shù)據(jù)管理安全

只能這樣了，何良諸繞到車那面，蹲在踏板上，小勺沒有發(fā)現(xiàn)。就是看見了，車門外掛大肉，也不是司機買的?？ㄜ嚻饎樱铀?，寒風呼嘯，出街口后，道路孬，車沒命地顛簸，何良諸摳車門的手，凍得粘住了，挺起脖子，看見趙集直勾勾前視，嘴角掛著暖和的笑。何良諸憤怒了，這家伙，怎么會笑！車沒有停下的意思，叫車豁子涮了！何良諸又急又恨，心里明白，卻不敢亂動，舉了幾次，終于把凍僵的手像棍子似豎起來，梆梆梆敲玻璃。趙集嚇了一跳，才想起門外掛塊肉，急煞車。趙集扭身推車門，何良諸蹲在踏板上。趙集貼住車窗，叫嚷：“下去?！?/p>

第三方工地施工的現(xiàn)象存在于大多數(shù)城市，根據(jù)現(xiàn)有地方性燃氣安全管理規(guī)章制度，已經(jīng)明確規(guī)定了管道周邊施工的邊界、要采取的措施、施工報備流程。極端情況下施工單位會在燃氣管道監(jiān)管人員不在場的情況下違規(guī)作業(yè)、野蠻施工，造成燃氣管道被破壞。城市中壓燃氣管道埋地較淺，周圍人群密集，施工破壞造成的燃氣泄漏爆炸事故將會造成嚴重的人員傷亡。

在低壓氮氣二次密封氣總管上設有安全閥，設定壓力0.6 MPa，保護二次密封氣不超壓。兩路外部密封氣與自身工藝氣之間設有自動切換閥，在壓縮機運行正常后可以將外部密封氣自動切換到自身工藝氣[2]。

⑤ 第三方工地非法入侵

d.開展風險管控

密閉空間長久存在給燃氣管網(wǎng)帶來了重大的安全隱患，其隱蔽性往往難以發(fā)覺。

3 城市燃氣行業(yè)未來發(fā)展方向

管道巡查巡檢是日常性的工作，主要目的是及時發(fā)現(xiàn)管道周圍安全隱患并采取措施。城市燃氣管道遍布市政道路及山地，市政道路通過路巡或機動車載巡，可有效完成日常巡查巡檢任務。山地道路崎嶇偏遠，特別是臺風、暴雨等天氣時，很難做到規(guī)定的巡查巡檢頻率。山地邊坡容易發(fā)生地質(zhì)災害等危險狀況，降低巡查巡檢頻率會導致地質(zhì)災害隱患存在的時間延長，一旦發(fā)生則會造成重大安全事故。極端天氣下的巡查巡檢也會對巡查巡檢人員造成人身傷害，得不償失。

TSG D7004—2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則 公用管道》要求，為了保證埋地鋼質(zhì)管道安全運行，需對埋地鋼質(zhì)管道進行定期檢驗。鋼質(zhì)管道全面檢驗內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)收集、風險預評估、風險再評估、風險管控。城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道大多運行逾10 a，進入了事故發(fā)生的高峰期，一旦發(fā)生腐蝕泄漏或斷裂，往往引起火災、爆炸等災難性事故。需要采用可靠的檢驗技術，定期對在役埋地鋼質(zhì)管道進行全面檢驗，避免發(fā)生管道泄漏和爆炸事故

。

a.收集全面檢驗所需管道數(shù)據(jù)

采用資料審查、區(qū)段劃分、敷設環(huán)境調(diào)查、防腐層不開挖檢測等技術手段，對埋地燃氣管道開展數(shù)據(jù)收集。

b.對埋地管道進行風險預評估

如果能夠堅持連續(xù)三周不吸煙，這次戒煙可能就會有成功的希望，這幾天雖然精神上有煩惱，但老聞覺得胸口、喉嚨舒服清暢多了，胃口好，飯量也有所增加。

采用管道劃分、計算失效可能性得分、計算失效后果得分、計算風險值、確定風險等級等方法，對埋地燃氣管道開展風險預評估。

20世紀80、90年代，城市燃氣管道以鋼質(zhì)管道為主。2000年之后，每個城市根據(jù)城市發(fā)展需要，對中壓燃氣管網(wǎng)進行改造，將部分中壓鋼質(zhì)燃氣管道替換為PE管道。部分鋼質(zhì)管道無法通過管道內(nèi)檢測等技術手段開展檢測工作，也就無法通過腐蝕評價等技術對管道進行風險評價。有的城市在實際對中壓管網(wǎng)運營管理中，考慮到運營成本或維修維護便利性，管理重點主要集中在PE管道上，從而造成了鋼質(zhì)管道管理上的疏忽。

鄉(xiāng)村旅游發(fā)展過程中需要與其他產(chǎn)業(yè)融合，例如延伸當?shù)靥厣?jié)慶、農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，提升附加值。結(jié)合珠三角地區(qū)游客都比較熟悉的?；~塘，除了讓游客觀看和游覽，還要給游客提供親身參與桑樹種植的旅游活動，讓游客能更深刻地了解嶺南地區(qū)的漁耕文明，同時還能品嘗親自采摘的桑果；另一方面，延伸服務，增強旅游者的體驗，如增加互聯(lián)網(wǎng)的宣傳與意見反饋，增加主客之間、游客之間的互動；完善鄉(xiāng)村旅游商品的購買寄送等。

針對全面檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題，由燃氣管道經(jīng)營企業(yè)完成問題整改，再由檢驗單位進行復驗，復驗合格后再由檢測單位進行風險再評估。

基于傳統(tǒng)東方家庭觀念的延續(xù)，我國和東亞的許多國家一樣雖然致力于開發(fā)家庭養(yǎng)老的功能，提倡和鼓勵“多代同居”的模式，但確實已經(jīng)不適應現(xiàn)代人的居住生活理念。隨著我國人口流動和生活理念變化，城鄉(xiāng)空巢家庭數(shù)量不斷增多，根據(jù)民政部的數(shù)據(jù)，目前我國城鄉(xiāng)空巢家庭超過50%，部分大中城市達到70%。全國65歲以上“空巢老人”有4150萬人，到“十二五”期末將超過5100萬人，占老年人口近1/4[2]。空巢家庭中，一成的老人是單身。代際分離增加了家庭養(yǎng)老的困難。

對GIS系統(tǒng)進行標注，按照風險級別進行顏色劃分，建立管道風險管控圖層

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② 建立管道管理數(shù)據(jù)庫

當前燃氣管道經(jīng)營企業(yè)存在管道數(shù)據(jù)資源獨立分散、數(shù)據(jù)采集標準不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)內(nèi)容缺失、數(shù)據(jù)管理不到位等問題

，依托現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理基礎，建立管道管理數(shù)據(jù)庫。以生產(chǎn)運營和管理的實際流程為實體對象，明確數(shù)據(jù)來源，防止數(shù)據(jù)孤島發(fā)生，采用“源頭采集，避免重復錄入”的原則，依托就地錄入模式，將各業(yè)務模塊數(shù)據(jù)規(guī)范化處理后進行統(tǒng)一存儲和集中管理。根據(jù)應用需求，建立對應數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源在生產(chǎn)運營及領導決策中的輔助作用。以應用為基礎，全域范圍內(nèi)建立數(shù)據(jù)模型，保證數(shù)據(jù)高效管理和數(shù)據(jù)安全。利用數(shù)據(jù)倉庫技術和數(shù)據(jù)挖掘技術，將不同源的數(shù)據(jù)進行集成、清理、轉(zhuǎn)換和挖掘，全面綜合分析數(shù)據(jù)，為管理層提供決策支持

。

③ 無人機巡查巡檢

現(xiàn)階段，無人機巡查巡檢用來彌補人工巡檢的不足，特別針對特殊情況可以達到良好的應用效果。對于管道經(jīng)過的山地等復雜情況,一般人工巡檢費時費力，數(shù)據(jù)采集困難，利用無人機巡檢可以克服地形障礙，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及發(fā)現(xiàn)安全隱患。進一步通過長期的圖片及影像對比分析，可以自動對比分析出管道周邊區(qū)域的地理信息。針對山地燃氣管段，利用現(xiàn)有GIS系統(tǒng)，采用無人機巡查巡檢是可行并且便于操作的。在無人機沿燃氣管道飛行中，首先將燃氣管道的樁點位置與高程信息輸入系統(tǒng)，通過拍攝遙感圖像時的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和無人機航行3個姿態(tài)角，通過計算獲得無人機的姿態(tài)信息

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④ 管道密閉空間泄漏預警

由式(1)至式(16)可解得T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12和T14，并由此可得循環(huán)的量綱-功率

可燃氣體發(fā)生爆炸有3要素：可燃氣體體積分數(shù)在爆炸極限范圍、相對密閉空間或約束條件空間、點火源

。在密閉空間內(nèi)，一旦發(fā)生微小的燃氣泄漏，即可形成可燃氣體聚集的情況，屬于安全隱患。通過日常人工巡查巡檢，可以發(fā)現(xiàn)比較明顯的密閉空間，采取合理的措施即可消除隱患。燃氣泄漏監(jiān)測預警系統(tǒng)是當前應用較為成熟的系統(tǒng)之一。燃氣泄漏監(jiān)測預警系統(tǒng)由泄漏監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)服務器、監(jiān)測平臺及監(jiān)控中心組成。系統(tǒng)安裝在密閉空間內(nèi)，將采集到的數(shù)據(jù)傳送至服務器，當泄漏監(jiān)測裝置采集到的甲烷體積分數(shù)超過預設的報警閾值時，泄漏監(jiān)測裝置將跳過預設的數(shù)據(jù)發(fā)送時間間隔，立即將甲烷體積分數(shù)及報警信息發(fā)送至監(jiān)測平臺。相關數(shù)據(jù)在計算機或大屏幕上展示，根據(jù)上傳的甲烷體積分數(shù)對事件等級分類，將泄漏報警等決策依據(jù)推送至監(jiān)控中心，實現(xiàn)密閉空間泄漏監(jiān)測預警

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⑤ 開展光纖振動預警

第三方施工侵害引發(fā)的管道事故具有隱蔽的突發(fā)性，僅靠人工巡查巡檢難以第一時間發(fā)現(xiàn)并采取措施，人工巡查巡檢無法全天候?qū)艿肋M行全面的連續(xù)監(jiān)控，長期的人工投入與燃氣公司低成本戰(zhàn)略發(fā)展要求不符

。光纖震動預警監(jiān)測系統(tǒng)以單模光纖作為傳感介質(zhì)，對光纖感應范圍內(nèi)埋設的燃氣管道進行長距離實時監(jiān)測，主要由傳感光纖和集成處理主機組成。光纖中傳播的光信號受到外界面振動事件影響，產(chǎn)生擾動信號，通過集成處理主機對接收到的擾動信號進行分析，可以準確地獲取振動事件的基本情況，包括事件發(fā)生的時間、位置、位移、壓力、應變、溫度等信息，從而進一步判斷事件類別，達到及時預警的目的

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