智慧燃气综合管理平台的探讨

傅仁轩　张检保

摘要：智慧燃气是智慧城市功能提升的重要组成部分，为了探讨如何构建基于云计算的智慧燃气综合管理平台，紧密结合燃气企业运营业务流程，以一体化的管理方式，设计了智慧燃气的总体架构。分析表明，該平台解决了燃气企业信息化建设中的信息孤岛、数据“沉睡”问题，实现数据共享、智能挖掘、联动控制、业务创新，有效改善了用户体验、提高了管理效率、降低了运营成本。

关键词：智慧燃气 数据挖掘 优化调度 实时互动

1 需求分析

随着中国经济的飞速发展，天然气用气量逐年提升，其在工商业和城镇居民的能源消费比重大幅度提高，但燃气是易燃、易爆、有毒的危险品，燃气管网的安全运行关系到社会生产和人民生命财产的安全，燃气企业涉及生产、传输、存储、计量、使用、营销等多个环节，并且其传输范围长、使用范围广，涉及输配监控、运营管理及客户服务等多方面。

近年来，燃气企业为了提高生产运营管理水平，从各企业实际情况出发，建立了多个信息化系统，如客户服务系统、报装系统、SCADA系统、收费系统、GIS系统、管网巡检系统、气体计量分析系统、门站/储配站自动控制系统等，但各信息化系统在不同时期建设，相对独立，数据不能共享，更无法实现数据分析、综合管理、应急调度。因此，燃气“智慧化”势在必行。

因此本文接下来将探讨如何利用物联网、“互联网+”、大数据等技术构建基于云计算的智慧燃气综合管理平台，充分发挥“互联网+”在燃气生产、输配中的优化和集成作用，提升企业和用户之间的互动，增强用户体验，提高客户满意度；针对生产作业、供气/用气异常、事故等过程，优化运营业务流程，便于对事件的跟踪、管理、应急调度；针对各独立的业务子系统，建立数据共享平台，通过数据分析、数据挖掘，为领导层提供决策的科学依据。

2 智慧燃气的建设目标

智慧燃气是智慧城市功能提升的重要组成部分，以燃气运营管理标准为准则，紧密结合燃气企业运营业务流程，以一体化的管理方式，以GIS（地理信息系统）、SCADA（数据采集与监视控制系统）、气体计量分析系统、门站/储配站自动控制系统、收费系统等信息为数据源，利用物联网、大数据分析、互联网等先进技术对燃气管网信息、生产调度、营销管理、客户服务等业务实现综合管理，建立智慧燃气综合运营调度管理平台，解决燃气企业信息化建设中各异构系统普遍存在信息孤岛、数据“沉睡”的问题，使异构系统在该平台上实现数据共享、智能挖掘、联动控制、业务创新。通过数据挖掘，提升企业经营效益；通过共享及联动控制，提升应急决策的科学性、调度的智能化，为管网规划和改造提供科学依据，提高应对突发事件能力，最大限度地减少突发事件可能造成的损失，保证人民的健康和生命安全，确保城市供气安全，促进经济效益和社会效益的双向飞跃。

3 智慧燃气综合管理平台架构设计

该平台采用分层结构、组件化、面向服务的SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）软件技术架构设计。按照业务组件之间的支撑关系、服务与被服务关系进行分层设计，使用组件化的开发和部署，用服务来封装不同的组件功能单元，从而实现在网络环境下的业务集成和互操作。

整个平台基于JavaEE开发，采用了插件总线、消息总线、多节点集群管理、接入对象的统一地址管理和寻址服务，以部署方式实现插件间消息路由、面向对象的内存数据库、内存数据库同步与持久化等核心技术，平台软件可以跨硬件（可以是机架式服务器或PC Server）、跨操作系统（可以是Unix、Linux或Windows）、跨数据库（可以是MySQL、SQL Server或Oracle）、分布式环境下运行。在平台上开发相应的协议插件和业务组件后，就可以为外部子系统提供一个接入管理、通信管理、互联互通、信息交互、数据交换平台，并对来自子系统的信息数据进行智能处理，协同各个子系统进行相互操作、联动控制。

智慧燃气综合管理平台总体结构如图1所示。

（1）软硬件基础：以信息化需求为出发点，建立一个可扩充的体系结构，满足信息化发展的需要，包括服务器、操作系统、企业内网、数据库管理系统以及各业务应用子系统等。能对供气信息化各子系统服务器、存储设备及网络设备进行集中管理，并对系统运行进行实时监控。加强信息化管理队伍和技术队伍的建设，以完善的组织管理体系，确保基础设施的稳定可靠。

（2）数据中心：是实现数据信息集中处理、储存、传输、交换、管理等功能的服务平台，通过数据中心，企业能够按需调用各种资源（如服务器、存储、网络等），实现对物理服务器、虚拟服务器等的自动化管理，实现各类应用的分布式运行。

（3）智慧应用：通过数据中心完成了各业务应用系统的数据共享。通过对管网数据等海量数据的挖掘，分析燃气产销差，能有效发现管网泄漏、窃气等问题。通过信息系统对业务的整合，实现业务流程的优化和业务创新，如通过GIS系统、SCADA系统、应急指挥系统、GPS及巡检系统等系统业务和数据集成，实现联动控制、优化调度、智能调度；通过GIS系统对救援车辆路径进行优化和推荐；通过GPS系统对事故点附件车辆和人员进行优化调度；通过SCADA系统根据应急指挥系统优选方案实现远程智能调度，让数据驱动企业决策。

（4）用户访问：向客户提供企业基本信息，包括企业风采、供气服务、法律法规、企业文化、新闻中心等，同时客户还可以通过网站进行气费查询、网上咨询、网上报修等工作，增强客户与企业之间的互动。

4 主要功能设计

“互联网+”燃气综合调度管理平台采用云计算、物联网、大数据等先进技术，在横向上，打破传统业务功能子系统独立建设、独立运行的格局，实现多个异构系统的无缝融合。在纵向上，将过去仅仅从感知和操作层到调度指挥层的系统，扩展全公司的生产运营，再到区域中心，乃至整个集团公司。

智慧燃气综合调度管理平台通过燃气企业的运营全流程中相关的各生产设备、在线仪表、自控系统之间的信息采集、传输，实现易接入、易互通、易开发、易部署。

（1）加强监管：实现燃气生产、输配各流程的运行数据的实时采集监控、设备控制、数据汇总、查询分析、在线实时调度，直观地了解整个网络的运行状态，有效地提高了整个系统的可维护性和数据的安全性。

（2）决策支持：通过数据分析，为决策网提供科学依据。

（3）优化配置：根据运营业务流程，通过数据分析、成本分析、用气量分析、设备分析等方面，作出有利于生产要素组合的优化配置。

（4）用气管理：通过数据分析，进行短期、中期用气量预测及用气计划管理，解决户因需求增长过快而供气不足的问题，解决因环境、季节等因素变化而引起的气源紧张问题，减少储气投入。

（5）数据挖掘：通过管网监测系统和管网模型检测出管网漏气、爆管情况，分析出受影响区域；通过管网流量统计及管网用户数据统计分析，从时间维度（年月日数据）、空间维度、用户行为及其它外在因素的比较，进行用气量异常分析、压力异常分析、温度异常分析、时段用气量分析、夜间最小流量分析、月用气量的对比分析、产销差漏损分析、抄失情况查询分析和报警时间查询统计分析等，逐步定位产销差存疑点，并辅助人工进行现场确认，减少企业生产、管理成本，提高企业经济效益。

（6）智能调度：通过GIS系统、巡线系统、SCADA等应急关联系统的业务集成，实现应急调度方案自动生成，能从全局的高度了解事故情况、减少调度命令流转环节，能有效地保证居民生命财产安全。

（7）实时互动：用户利用互联网、移动互联网实现网上购气、网上缴费、查询实時用气情况；查询用气安全知识、停气通知、设备维修状态等信息；用户发现漏气等安全隐患及时发送报警信息。

（8）应急预案：通过设备监控系统、管网监控系统，实时监控重要设备设施的工作状态，根据设备工作状态及维修周期，制定维修预案，预防事故的发生。改变被动抢修的管理模式为主动预防的管理模式。

（9）扩展应用：平台可以实现用气信息实时获取、国家相关政策推送、用户问题的便捷反馈、支付方式多样化、用户用气行为分析和建议等。平台还可以快速兼容目前市面上流行的应用，提升服务的多样化，较好地提升用户的服务满意度。如实现收费系统和微信的无缝接入，能使用户通过微信查询用气情况、支付用气费用、故障快捷上报等。

5 结束语

“智慧城市”是城市未来的发展方向，智慧燃气是燃气企业提高信息化管理水平、提升安全供气安全用气、提高工作效率、增强企业与客户的互动、提高经济效益的重要途径。本文对智慧燃气综合管理平台进行了探讨，该平台解决了燃气企业信息化建设中的信息孤岛、数据“沉睡”问题，实现了数据共享、智能挖掘、联动控制及业务创新。

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