開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-1424

作者簡介：招珺鏵（1996—），男，本科，助理工程師，研究方向為城市燃氣輸配系統(tǒng)應急指揮、生產調度、氣源調配等工作。

摘要：隨著智能技術在各行業(yè)的廣泛應用，基于物聯(lián)網、云計算、大數據等技術的智慧燃氣調度系統(tǒng)在燃氣行業(yè)得到開發(fā)與應用。通過對智慧燃氣調度系統(tǒng)的子系統(tǒng)及功能進行分析，并在此基礎上，分別從智能化管理、安全管控、緊急響應以及數據分析4個方面對智慧燃氣調度系統(tǒng)應用進行了探討，以便為相關人員提供借鑒，促進我國能源智能化發(fā)展。

關鍵詞：智慧燃氣 調度系統(tǒng) 智能化管理 安全管控 緊急響應 數據分析

智慧燃氣調度系統(tǒng)作為科技與能源交叉應用的產物，通過實時監(jiān)測與分析天然氣輸送、儲存、分配等信息，利用GIS系統(tǒng)的第三方工地施工管理功能，為燃氣調度管理人員作出有效決策提供可靠數據支持，實現(xiàn)對第三方工地施工活動的智能管控，為輸配系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。

1智慧燃氣調度系統(tǒng)的子系統(tǒng)及功能

1.1 GIS系統(tǒng)

該系統(tǒng)也稱地理信息系統(tǒng)，記錄了管道、閥門和用戶的地理位置信息，以及項目建設信息、管道技術參數信息等[1]。其核心功能是對管網基礎信息進行數字化管理。根據調度業(yè)務需求，開發(fā)了多個功能應用模塊，實現(xiàn)第三方工地的管控、緊急事件氣源閥關閉分析和搶險車輛調度管理等功能。1.2 SCADA系統(tǒng)

該系統(tǒng)也稱數據采集和監(jiān)控系統(tǒng)。由監(jiān)控中心、遠程終端單元、通信網絡和控制設備等組成，其中監(jiān)控中心負責管理和運行整個系統(tǒng)，遠程終端單元負責數據采集和控制，通信網絡用于數據傳輸和通信，控制設備用于對燃氣系統(tǒng)進行控制和調節(jié)。

1.3智慧管網運營系統(tǒng)

采用5G通信、北斗定位和AI算法等信息技術，實現(xiàn)了管網巡查巡檢、設施維保等業(yè)務的全過程質量管控。系統(tǒng)可以對管網巡查員進行實時監(jiān)控，并通過任務工單量化管理機制來分析與監(jiān)管巡查業(yè)務開展質量。

1.4 管道完整性管理系統(tǒng)

基于風險管理理念，對管道進行全生命周期的管理，包括設計、制造、施工、運行、維修和判廢每個階段的介入。該系統(tǒng)通過數據采集、單元識別、風險評價、風險控制和效能評價構成五步循環(huán)的管道完整性管理體系。在管道建設期和運行期，系統(tǒng)可以確保施工數據的準確性以及管道安全運行[2]。

1.5安全運營管理系統(tǒng)

通過數據分析為安全管理人員提供綜合監(jiān)管全視圖。該系統(tǒng)建設了安全管理、生產運營和應急管理3個平臺，實現(xiàn)了對安全運營管理的全面覆蓋和綜合監(jiān)管。

2智慧燃氣調度系統(tǒng)設計思路及要點

2.1設計思路

智慧燃氣調度系統(tǒng)設計應以滿足燃氣運營管理需求、提高調度效率、確保安全穩(wěn)定運行和降低運營成本為核心目標。在設計思路上，需要充分考慮市場需求、技術發(fā)展趨勢以及運營管理實際情況，結合信息化技術、物聯(lián)網技術和人工智能技術，構建智能化、數字化的燃氣調度系統(tǒng)。

2.2設計要點

2.2.1 系統(tǒng)架構設計

在系統(tǒng)架構設計上，需要考慮集成GIS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、智慧管網運營系統(tǒng)、管道完整性管理系統(tǒng)和安全運營管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數據通信和信息共享，構建統(tǒng)一的智慧燃氣調度平臺。

2.2.2 數據管理與分析

系統(tǒng)需要具備高效的數據管理和分析能力，包括對管網基礎信息、運行數據、安全數據等多維數據的管理和分析，以支持智能決策和運營優(yōu)化。

2.2.3 實時監(jiān)測與遠程控制

SCADA系統(tǒng)通過實時采集和傳輸各個設備和傳感器所獲得的數據，同時提供監(jiān)控、報警、數據分析和決策支持等功能，幫助運營人員實時監(jiān)測和管理燃氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提高生產效率和安全性。

2.2.4 人工智能技術應用

通過引入人工智能技術，實現(xiàn)對管網巡查、巡檢、設施維保等業(yè)務的智能化管理，提高管控效率和運營質量。

2.2.5 安全管理與應急響應

設計安全運營管理系統(tǒng)，建立安全管理、生產運營和應急管理3個平臺，實現(xiàn)對安全運營管理的全面覆蓋和綜合監(jiān)管，保障運營安全。

2.2.6 風險管理與完整性評估

管道完整性管理系統(tǒng)應基于風險管理理念，建立全生命周期的管道風險管理體系，確保管道在設計、施工、運行、維修等階段的安全可靠。

2.2.7 技術創(chuàng)新與持續(xù)優(yōu)化

在系統(tǒng)設計中要注重技術創(chuàng)新和持續(xù)優(yōu)化，引入新型的信息技術、通信技術、定位技術等，不斷提升系統(tǒng)功能。

3智慧燃氣調度系統(tǒng)應用

3. 1智能化管理

智慧燃氣調度系統(tǒng)通過智能化管理技術，結合SCADA系統(tǒng)的遠程控制和調節(jié)功能，以及系統(tǒng)的數據分析功能，可以實現(xiàn)對管道運行的遠程調整和綜合監(jiān)管，從而保障管道的安全穩(wěn)定運行。

3.1.1 實時監(jiān)測

利用SCADA系統(tǒng)對燃氣管道、儲氣罐等關鍵設施進行實時監(jiān)測，實時采集設備運行狀態(tài)、氣壓、溫度等數據，并建立實時監(jiān)控系統(tǒng)，確保安全生產[3]。

3.1.2 數據分析與預測

采用大數據分析技術，對實時采集的燃氣管道壓力、流量等數據進行分析，運用機器學習算法進行預測，提前識別可能出現(xiàn)的問題，避免事故發(fā)生。

3.1.3 自動調度系統(tǒng)

基于實時數據和預測結果，建立智能化的燃氣調度系統(tǒng)，通過自動計算和優(yōu)化供氣方案，實現(xiàn)燃氣資源的高效利用和分配，確保供應穩(wěn)定和節(jié)約能源。

3.1.4 遠程控制與應急響應

結合物聯(lián)網技術，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和操作管控，應對突發(fā)情況和災害，及時做出調整和響應，保障燃氣管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.2安全管控

智慧燃氣調度系統(tǒng)通過多方面的智能化管理手段，有效保障輸配系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，并加強對第三方工地施工活動的管控，從而有效防范事故風險，確保千家萬戶的用氣安全。

3.2.1 實時監(jiān)測輸配系統(tǒng)數據

系統(tǒng)通過傳感器實時監(jiān)測輸配系統(tǒng)壓力、溫度、流量和泄漏告警等關鍵參數。數據采集頻率達到每秒100次，確保對系統(tǒng)運行狀況的全面監(jiān)測[4]。

3.2.2 異常情況發(fā)現(xiàn)與處理

當系統(tǒng)監(jiān)測到異常情況，如管道壓力異常或泄漏告警，可以立即發(fā)出警報，并將數據實時傳輸至運營人員終端，實現(xiàn)對異常情況的及時發(fā)現(xiàn)和處理。系統(tǒng)同時記錄異常發(fā)生的位置和時間，以便后續(xù)分析和改進。

3.2.3 應急預案啟動

系統(tǒng)根據實時監(jiān)測數據和預設的應急預案，自動采取應急措施，如關閉相關閥門、啟動備用系統(tǒng)等，以將事故影響最小化。啟動響應時間控制在10 s內，確保迅速有效地應對突發(fā)情況。

3.2.4 GIS系統(tǒng)管理第三方工地施工

系統(tǒng)利用GIS系統(tǒng)對第三方工地進行地理拓撲管理，包括施工單位信息、工地地理位置等動態(tài)監(jiān)視和預警。系統(tǒng)更新頻率達到每分鐘一次，實現(xiàn)對工地的實時管控。

3.2.5 應急預案智能生成與響應

系統(tǒng)根據第三方工地施工情況，智能生成相應的應急預案，并推送至相關人員終端，確保突發(fā)事件發(fā)生時能迅速有效地應對。系統(tǒng)響應時間控制在30 s內，加強對第三方工地施工的管控能力。

3.3緊急響應

3.3.1 利用SCADA系統(tǒng)的緊急情況關閥分析功能

（1）實時泄漏監(jiān)測。系統(tǒng)通過SCADA系統(tǒng)實時監(jiān)測管道狀態(tài)，當監(jiān)測到泄漏緊急情況時，立即啟動緊急響應程序。SCADA系統(tǒng)分析泄漏位置的平均時間控制如表1所示。（2）確定關閥位置與數量。SCADA系統(tǒng)分析泄漏位置和范圍，確定需要關閉的氣源閥的位置和數量，迅速生成關閥操作指令，并傳輸至遠程控制系統(tǒng)。

3.3.2 遠程氣源閥關閉操作

（1）快速響應。系統(tǒng)通過遠程控制系統(tǒng)實時關閉相關氣源閥，以縮小泄漏燃氣的范圍，預防事故擴大。（2）關閥操作效率。系統(tǒng)通過SCADA系統(tǒng)的緊急情況關閥分析功能，使關閥操作平均時間控制在30 s內，確?？焖儆行У木o急響應。

3.3.3 搶險車輛的GPS定位功能應用

（1）實時位置獲取。系統(tǒng)通過GPS定位功能實時獲取搶險車輛的位置信息，確保對搶險資源的及時了解和調度。系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內搶險車輛的GPS定位信息更新頻率達到每10 s一次，確保對搶險車輛狀態(tài)與位置信息的實時獲取[4]。（2）靈活調度。系統(tǒng)通過GIS系統(tǒng)將搶險車輛位置信息與事發(fā)地點進行實時比對，并靈活調度最近的搶險車輛前往現(xiàn)場，以提高搶修工作的效率和準確性。緊急情況下，系統(tǒng)派遣搶修車輛的平均響應時間控制在5 min內，最大程度地減少搶修時間，減少因燃氣泄漏引發(fā)的安全隱患。

3.4數據分析

3.4.1 利用任務工單量化管理機制

（1）巡查巡檢和設施維保等業(yè)務通過任務工單的形式進行管理，確保全過程質量管控。系統(tǒng)每日生成的任務工單量達到1 000份，涵蓋巡查、巡檢和設施維保等重要業(yè)務。（2）系統(tǒng)實時監(jiān)控巡查員的位置和軌跡，掌握其實時工作狀態(tài)，提高工作效率和管理水平。巡查員位置和軌跡實時監(jiān)控的更新頻率達到每10 s一次，確保對其實時工作狀態(tài)的全面掌握。

3.4.2 利用管道完整性管理系統(tǒng)的風險管理理念

（1）數據采集。系統(tǒng)對管道的各項運行數據進行全面采集，包括壓力、溫度、流量等關鍵參數。管道完整性管理系統(tǒng)每天對管道運行數據進行全面采集，數據量達到1TB，確保對管道狀態(tài)的全面監(jiān)測和評估[5]。（2）風險評價。針對采集的數據進行科學評價，識別管道的隱患和風險。（3）控制措施實施。根據評價結果，系統(tǒng)實施針對性的管控措施，以提高管道運行的安全性和可靠性。

4結語

智慧燃氣調度系統(tǒng)作為現(xiàn)代燃氣行業(yè)的重要技術手段，對提高管道運行安全性、降低事故風險、保障公共安全具有重要意義。通過實時監(jiān)測和GIS系統(tǒng)的工地管理等功能，系統(tǒng)能夠有效預防事故風險，降低安全事故發(fā)生概率，為燃氣行業(yè)的安全穩(wěn)定運行提供強有力的支持。未來，智慧燃氣調度系統(tǒng)的應用將繼續(xù)在燃氣行業(yè)中發(fā)揮重要作用，為燃氣行業(yè)的智能化和安全化發(fā)展貢獻力量。

參考文獻

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