城市智能燃气管网建设探讨

柳彦从

(太原天然气有限公司,山西 太原 030006)

1 概述

城市燃气管网的安全稳定运行对城市发展和人民的正常生活影响巨大，一旦出现问题将给社会公共安全和人民的安定生活带来极大的负面影响。随着信息技术的飞速发展，信息技术已经成为引领创新发展和驱动发展的先导力量。

近年来，燃气企业积极推进互联网、大数据和燃气企业实体经济的深度融合，在原有SCADA系统基础上又相继成功开发出场站监测、密闭空间监测、远程智能测压终端监测、工商用户监测等多个系统。这些系统各自具备独立完善的功能，一系列基于移动物联网技术的燃气管理平台建设，采用先进的技术措施，实时采集管网数据参数，实现了从场站到用户终端安全监控的全过程管理，管理人员在不同系统中可根据事故隐患报警信息，及时做出事故预防及隐患治理工作，为燃气管网安全稳定运行保驾护航。

2 系统功能简介

2.1 场站监测

城市天然气场站监测系统是整个供气系统正常运行的基本保证，直接影响城市居民生活、工矿企业生产以及其他公共设施的正常运转，其经济和社会作用和影响非常明显。

2.1.1系统介绍

使用SCADA系统的基本功能和结构，数据服务器负责处理、存储、管理从控制系统传送来的实时数据，同时又为网络中的其他服务器和工作站提供实时和历史数据。数据服务器是控制网络中的报警、趋势、报表等的数据服务器，也是本系统的数据处理中心，肩负整个系统数据的实时采集、存储和处理，是整个系统的数据集散地。该服务器支持远程部署，在线修改参数，适合多人协作开发，可根据实际需要，按照历史服务器、事件服务器、报警服务器、Web服务器、企业门户等等多种应用模式进行系统配置。

2.1.2系统功能

1)实时生产数据监测。

该系统可实时采集监测门站各管道运行过程中的重要工艺参数，如压力、流量、温度、累积值、瞬时值等，工作人员可选用表格或条形图进行显示。

2)动态显示工艺流程。

利用系统的数据实时监测功能，将实时数据在场站的三维动态工艺流程图中显示出来，并将整个工艺流程图直观地在计算机显示器上显示出来，可以直观的看到开关、设备运行/停止、数据实时变化等。

3)实时和历史数据趋势图、棒状图显示。

该系统可根据工作需要将相关的监控点生成历史趋势图和实时趋势图。通过历史趋势图，可以查看历史特定某点的数据，方便查找故障发生的时间，数据变化趋势，帮助找出故障原因。根据生成的实时趋势图，便于工作人员分析压力、流量、温度等参数的变化趋势，以便保持管网设备的稳定运行。

4)报警和事件管理。

平台可自动处理天然气场站内设备或系统部件的故障报警和诊断报警，将每个报警用监测系统内置喇叭发出报警声，并提示以醒目的颜色显示报警信息，并自动切换至报警参数所在画面。

2.2 密闭空间监测

伴随城市燃气需求的快速发展，城市地下燃气管网的密集程度越来越高，管道通常敷设在城市人口稠密地区，管道周边环境相当复杂，同时，燃气管道的接头、阀门等连接处最易出现泄漏，而这些部位往往安装在地下阀门井等密闭空间，遇到火花极易引起爆炸事故发生，将会造成供气中断、环境污染、财产损失甚至人员伤亡等严重后果。同时，泄漏的燃气会集聚到周边的电力、电信管沟等地下密闭空间而造成更大的危害。近年来，地下管井气体爆炸导致伤人损物事件屡见不鲜，而在这些下水道、窨井等地下密闭空间作业的人员，中毒事故也时有发生，这些事故不仅会造成不同程度的人员伤亡和巨大的财产经济损失，也会给社会的公共安全和人民的和谐生活带来极大地负面影响。综上所述，基于燃气管网输配环节的安全需求，有必要对城市燃气管网地下管道的密闭空间进行定时定点检测，以保护城市公共财产和市民的生命安全。现在靠人力携带仪器定点定时检测地下燃气管道附近密闭空间气体泄漏的措施，已远远不能满足燃气安全运行的市场实际需求，而常规燃气泄漏检测报警设备又不能满足城市杂乱的环境要求。

燃气地下密闭空间安全监测系统将从检测手段、数据传输方式、对抗环境的措施等方面进行分析，利用现有的无线GPRS网络和气体传感技术实时监测地下管网气体泄漏情况、阀门进出口的压力、管线的流量及环境的温度情况，切实保障城市地下燃气管网的安全运行。本系统可以将气体安全检测领域从自动化的初级阶段推向信息化阶段，将彼此独立的小系统整合起来，作为智慧城市的一部分，通过物联网将气体安全信息实时地传递、收集、分析、管理，以尽可能地消除地下燃气管网密闭空间的安全隐患，保障社会公共安全。

由于燃气行业的特殊性，一旦产生燃气管网泄露将充斥城市空间，将对城市安全和财产造成不可估量的损失，本项目采用先进的技术措施实时在线检测管网中如地下管沟、地下燃气阀门井等地下密闭空间的易燃易爆气体的浓度及相关参数，为燃气企业的安全稳定供气保驾护航。

2.3 远程智能测压终端监测

目前民用立管试压检测普遍采用U形水压计进行压力检测，检测过程复杂繁琐，精度低、误差大、耗时长，已不能满足工作需要，而利用现有通信和高精度的压力检测技术，实现立管压力的实时监测具有重要的现实意义。在线压力监测系统的整体设计基于GPRS无线传输技术，能够实现各个立管的压力监测点与监控中心的实时、无线数据传输。

立管智能测压系统实现了对各立管压力的自动检测和自动上报的功能，实时监测及计算机自动分析，发现故障能及时报警并在手机通讯网络中发布故障信息请求人工干预，在技术层面上解决了人工测量的人为误差，发生故障无法及时报警的问题，有利于达到气源合理调度的目的。

2.4 工商用户监测

工商用户在使用燃气器具过程中因不注意器具的维护和保养，极易引发安全隐患进而造成生命和财产的巨大损失。工商用户在线监测平台可24 h监测小微餐饮场所以及饭店的实时用气信息，平台对工商用户的监测，一方面通过压力变送器、流量计、温度传感器来实现对压力、流量和温度的监测，另一方面通过用可燃气体探测器监测工商用户用气场所附近的燃气泄漏情况，当检测到气体泄漏时，发出声光报警，通知周围人员尽快撤离现场，同时启动联动电磁阀关闭气源，避免燃气持续泄漏，遇到明火发生严重火灾事故。

2.5 用户智能安检

随着经济社会的飞速发展，城市建设的规模不断扩大，人口增多以及人们生活水平的不断提高，对城市安全提出了越来越高的要求。以太原天然气有限公司为例，辖区现有居民用户120万户，按照国家燃气行业相关规范要求，居民用户燃气设施定期安全检查每两年不得少于1次。由于燃气公司专业安检人员数量有限且入户率低，很难按照规范规定周期完成安检任务，且传统安检方式为手工登记台账，无法监管，效率较低，历史资料难以查询。近年来社会对安全管理的要求越来越高，传统的安检方式已难以满足工作需要。采用先进的手段和科学的管理方法进行户内安全检查工作不仅可以极大地提高安检效率，还可以降低人工成本。

为此，经过该公司前期调研及方案制定，民用智能安检系统终端顺利通过验收并投入运行。安检人员手持移动智能终端借助移动设备的GPS定位和通信技术，将户内燃气设施及燃气器具的用气情况记录下来，对违章隐患通过拍照视频等方式上传至安检系统终端并电子签章，保证现场情况的准确性、真实性和可追溯性。借助移动智能终端和用户智能安检系统免除了纸质材料信息交流的低效性和繁杂性，真正做到了问题隐患及时发现、及时处置。通过后台系统信息分析和比较，可将违章、隐患分类统计，最终实现民用安检工作智能化操作和信息化管理。

2.6 民用户实时监控

目前，我国在役燃气表中机械表占领市场60%～70%，传统抄表日复一日背着简易工具包、pos机、用户资料单等资料走街串巷，楼上楼下，穿鞋套，摘鞋套，每天同样的动作重复几十次，且住户不在家情况时有发生，抄收工作琐碎且繁重。而机械表不仅存在入户抄表费时费力，数据传输不稳定、不及时的问题，且表具也不支持阶梯计费。随着移动物联网时代的到来，燃气市场出现了多种智能燃气表，有远传燃气表、预付费燃气表、物联网燃气表几种机型。从功能性来看，NB-loT物联网燃气表综合了其他燃气表的功能于一身，且具有稳定的远程通讯传输功能，可配合燃气公司APP、微信公众号使用，可实现用户用气信息手机实时查询和在线缴费、燃气公司实时监控管理、燃气泄漏报警等功能。NB-loT物联网燃气表的使用极大程度的降低了燃气公司的人力物力成本，被广泛应用于城市智慧燃气建设中。目前，NB-loT物联网燃气表已在北京、上海、武汉、天津、长沙等全国多个城市大面积推广应用，助力智慧城市建设。太原天然气有限公司于2017年8月～2018年12月在太原进行了首批试用，2019年年初，NB-loT物联网燃气表正式推广使用，至今已走进8万余户家中，目前NB-loT智能燃气表的推广工作正在太原有计划、有批次的推进(见图1)。

3 结语

随着信息技术的飞速发展，使得物联网、大数据和移动互联技术可以被广泛的应用到城市智能燃气管网建设中，极大的提高了燃气公司的信息化管理水平。太原天然气自2014年起，开始了智能燃气管网建设的研究，上自场站，下至用户用气终端，物联网燃气管理平台的建设实现了对燃气输送及使用过程的全过程实时监控，大大降低了人力物力成本。