智能化、自动化技术在城镇燃气管网运行管理中的应用

张宗坤

（山东石油天然气股份有限公司，山东 济南 250000）

在建设智慧都市的过程中，一定要实现这三项生活最基础的保证，其中就包含着水线、电网、燃气管网等这三种最基本的生活保障设施，但同时也需要将这三种生活最基础的保障都向着更为现代化的生活理念方向进行发展。比如，目前中国正在努力发展成为智慧水网、智能电网、智慧燃气管网等。而在中国经济社会高速发展的今天，国内主要大中城市的燃气管网也就一定要持续实现精益化生产和智慧管理，这也将始终是我国城市发展方向的行业共识。

1 城镇燃气管网及智能化、自动化应用现状

随着中国城市化进程的日益推进，城乡各种设施都在不断完善，尤其是陕京一线及西气东输一线天然气主管道的建设掀开了国内城镇燃气快速发展的序幕，在这之后国内燃气基本都以每年两位数的增速在发展。截至目前，绝大多数城市（含县级及以上）都有了燃气运营企业。城镇燃气管道也每年都在快速增长中，经初步统计目前全国城镇燃气主干管线的总里程已经超过了10万公里，而城区燃气管网的总里程也已经达到了40万公里。这就要求各燃气企业必须准确掌握燃气管道的基础资料，及时对燃气管网和燃气管网上各类设备、设施的运行情况进行采集分析，同时要求各大燃气公司对燃气管网体系根据腐蚀状况，开展安全评价计算，并提出管段的安全评价管理级别，以引导对燃气管网的有效维修，并确保燃气管网的安全工作。然而实际情况却是城镇燃气管道工程施工质量及施工管理水平普遍不高，致使管网信息严重缺失，施工不规范。智能化、自动化等技术管理手段在城镇燃气管网的日常运行管理中得到了应用，但普遍没有达成体系。

2 城镇内燃气管网自动化、智能化发展的主要特点

2.1 城镇燃气管网中应用的主要设备

随着中国城市化速度的不断提高，城镇燃气管网的安全状况引起了人们的关注与重视。一般情况下，中国城镇内所有的燃气管网在施工或者运营过程中，一般都是通过直接把燃气由最高压的位置逐步地走向低气压位置所进行，将其自身的压力区域变化又区分为三个阶段：高压、中压和低压。在实际使用过程中，由于高压的天然气本身无法直接进入对应的客户家中使用，在实际使用时，一般都需要直接将高压区慢慢转变为低气压，才能够取得较好的使用效果。在对气压区进行具体的变化时，也就不仅只是简单进行了流体减压操作，而且还要根据实际条件，采用一个相对较为完善的设备对其加以合理的应用，由此才能进行有目标的降压管理。此类设备在具体使用上可将之称为气体的调节压力站、降压电站。针对调节压力站来说，其最基本设施就是调压器，而在燃气调节压力的具体实施过程中，有关部门还需要根据调节压力站点的情况以及气压的等级等实施调节压力措施，以便于后续工作的正常开展。在这一技术基础上，可根据实际需要，也可以将其区分为大中城市境内的门站、分输站和高压、中压和低压的调节压力站等。根据这一现状，在中国城镇内部燃气管网的建立及其运营管理过程中，燃气调压站在其中有着十分关键的影响与意义，而且已逐步成为管理过程的核心要素。此外，在建设城镇燃气管网的整个工作展开中，所涉及的设施还有阀门和燃气管道等。在选用和实际使用中，应当根据实际需要，在提高材料品质的同时，把其在后期运营管理上的功能充分地发挥出来。这不但可以避免各种安全事故的发生，还能够提高燃气管网的运营效率，为人民创造更为便捷的生活方式。

2.2 城镇燃气管网运营中的工作流程中主要管理的内容

在中国城镇化进程发展中，对城镇内各项不同类别的基础设施建设所提出的需求也有着显著的变化趋势，不但要适应时代发展的需要， 对基础设施建设必须进行不断的完善和优化，同时还必须增强此类基础设施建设在城镇内后期运作时的安全、可靠性。在我国城镇内燃气管网建设中，燃气管网管理的最基本功能便是协助城镇居民实现内部供气的安全、可靠性。要想实现这一根本目的，就必须增强供气设备本身的稳定性。因此在城镇内部管网设备管理工作的具体展开中，曾有许多城市内燃气公司在对设备进行管理时，都是以EMS、GIS系统等方式来实施设备管理工作。而由于现代科技的不断进步与高速发展， 在城镇内燃气管网设备安全管理工作中比较常见的管理手段便是SCADA，也就是通过大数据分析的设备监测与收集管理系统，在设备管理实践中对该技术进行合理的应用，则可以为整个城镇内燃气管网的科学建设与发展提供强有力的保障。除此之外，因为城镇内部中的燃气管网在一般情况下，都是直接按照不同的用水量级别来进行合理的分摊，所以在对城镇燃气管网SCADA系统实施应用管控时，就需要对城镇燃气管网自身的用水量进行有针对性的监测。在城镇供气收费计量中，就需要根据城镇天然气本身的流量，以确保测算和核算结果的准确度、真实性。为确保整个流量监测的合理性，可通过SCADA管理系统进行即时有效的监测。在燃气管网的整体运营中，它自身的核心要素就是燃气调压方式站，它在运营时的状况也会直接影响燃气管网自身的运营。所以，根据这一现状，在具体实施中，可以通过对燃气管网的SCADA控制系统加以合理的应用，这样就可以达到对整个体系的有效监测与管理。在实践中除了要对燃气管网对应的SCADA控制系统进行合理的使用与监测以外，还需要增加对燃气管网相应的电压、流速等各相关方面的安全性监测，对燃气自身的温度控制、调节压力器的阀位等加以确定。这不但可以保障燃气管网的合理修建，同时能够为其后期运营水平的改善提供保障。

2.3 城镇燃气管网在进行现代化应用过程中,主要的研究对象和特点

城镇燃气管网一直以来都是基础设施建设中不容忽视的重要部分，它与人民生活密切相关，所以应该受到充分的关心与重视。特别是如今中国已全面步入网络信息时代，智慧型城镇正在构建中，必须促进城镇自身设计的不断完善与优化，同时更为重要的一步是要提高城镇燃气管网在构建中的可靠性、有效性。在这一基础上，政府还要根据实际需要，促进城镇燃气管网逐步地向着智能化、自动化的大趋势发展。要想达到这一根本目的，还需要更加注重燃气调压站设备在其中的合理运用，以提高燃气调压站的自动化、智能化工程水平与应用。在燃气调压站智能化和自动化的运用中，应该把它本身的功能和价值反映到管理系统中，比如能够进行远程监视、动态化的管理工作，并且还能够提高整个管理工作流程的安全性与效率。在整个流程中，最关键的地方便是要根据实际需要，主动制定有针对性的措施，提高城乡燃气管网运营管理的智能化、自动化。因此，在燃气调压站的出口位置处，需要对气压值进行有针对性的远程调整；在燃气调压站点中，则需要对燃气的集体流量进行远程调整，并且需要根据当前的数据信息收集状况与分析报表进行整合，以对出现的问题做出更有效的报警处置。但是在当前燃气调压站的建立和发展过程中，要想从根本上实现智能化、自动化系统的建立和发展，则需要确保在智能化的应用体系中已经涵盖了各种功能，包括远程监控平台的建立和使用，现有通讯网络系统的自动化运用等。

3 智能化、自动化等信息技术在城镇燃气管网运营管理中的运用策略

3.1 GIS地理信息系统在城镇燃气管网运行中应用

GIS地理信息系统是以地理基础地形图和燃气管网数据为核心，包括管网数据的入库、管网数据的更新、管网和地形图的日常管理、管网分析以及事故处理等。笔者将对其功能加以说明：在绘图功能方面，它可以将图像实现缩放平移，以及设定图层的呈现比率。在业务管理技术方面，它还可以将对燃气公司的管辖范围提供定位以及将管线参数完整地展现出来，以方便于有关工作人员对管线情况提供查找数据等。在GPS跟踪管理技术方面，它还可以与无线通信技术、网络信息技术、卫星定位系统信息技术等集成到一起，利用信息技术平台即时掌握有关人员和设备的情况信息，从而实现智能调度。在策略方面，也可以综合各类数据分析，运用多平台进行算法设计，制订出最佳的实施方案。同时，当预设方法受阻时，它还能够结合实际情况快速地制定出另一种优选方法。如某城市某家燃气公司的管线信息发生了故障情况，而GIS地理信息系统就在抢修流程中起到了作用。具体表现在，当事件发生时，管道上的栓点卡在第一个时限内将事件地点传回GIS管理系统。GIS管理系统通过利用通讯技术和定位技术，获取巡检人员以及对各抢修车辆的位置信号进行大数据分析，然后再按照他们的位置信号进行发布调度命令，从而使事发地点周围的抢修人员都能够按时到达抢修现场。抢修工作人员根据栓点卡传回的信号快速找到压埋点，并立即开展了抢修管理工作。在抢修流程中，技术人员发现了一个闸门根本无法封闭，通过GIS系统的及时进行分析并为之提出了另外一套优化方法，这种更加科学有效的方案，极大地压缩了抢修时限，从而减轻了抢修的困难程度。

3.2 无人机技术在燃气管网运行管理中的应用

智能巡查已取代传统的人力巡查成为了未来发展的趋势，而无人机设备作为先进的燃气智能巡查网络平台，更适宜运用。当无人机设备使用在燃气管网巡查时，首先需要将现有的燃气管网数量、燃气管网位置导入至无人机平台内部，以燃气管道为中心，向周围10 m以内区域开展数据收集工作。由地板上的飞控平台向无人机设备发送命令，由无人机设备根据地板飞控装置和软件上储存的管道坐标位置信息开展巡查，由地板数据平台的监测人员完成信息分析。当出现在管道附近施工等非燃气泄漏状况时，由监测人员将情况及时通知给突发情况处理人员，由突发情况处理人员与施工方进行对接。若出现了可疑燃气泄漏的情形，由无人驾驶飞行器利用其搭载的激光检测器对泄漏气体进行分析，如果证实为燃气泄漏，将快速返回并送达到地底数据处理操作平台，地底数据处理网络平台向突发情况处理人员发送命令，由突发情况处理人员对泄漏管道进行及时地检修。在突发状况解决后，由地底工作人员通过PDA将处理结果进行提交，由地底数据处理网络平台进行存储数据分析。

3.3 燃气远程流量控制系统的应用

将目前的实际状况加以结合分析就可以看出，城镇内燃气管网的智能化、自动化建设与管理，已越来越成为当前在社会背景下的主要发展趋势，同时也是随着时代的不断演进与发展下的主要特点。在城镇燃气管网中，远程流体管理与监控在建筑工程中以及具体建筑过程中，其最主要、也最普遍的使用方法便是直接使用一些无腐蚀性的气体，把这种气体直接作为甚至是在施工中必不可少的主要媒介。而通过对这种物质的合理使用，可以在20~60℃的高温环境下，加以合理的利用。在这一基础上，城镇燃气的远程管理技术在实际应用中，既可以按照实际要求直接使用于城镇长输管网的分输站，亦或者是在城市规划中的管网门站中，又或者在技术条件许可的情况下，还可以直接应用于城市规划中的钢厂、化工厂等中，同时还可以对燃气的流量进行有针对性的调节、管理等。当对远程控制器加以合理的应用时，还必须从各个环节和设施上对当地的管理机关，以及对远程控制器进行必要的维护。特别是自身的供应方法选用及其具体使用方面，需要根据实际条件，比如较普遍的供应方法有恒流量的供应或恒阀位的供应等。在网络系统的建设及其具体使用中，能够实现与各种通信接口之间的有效联系。整个流程中，较为常用的通信协议为Modbus协议，该通信协议广泛应用在了城镇燃气管网的施工和管理过程中，也反映出了现场气流量调度与管理系统在其科学而合理的运用。需要对整个燃气管网工程的建设现状进行监控管理，将目前的管理现状加以整合，但不必对该区域的所有用户做出控制参数的变更。一系列举措在实践中的有效贯彻落实，可以提高控制流程的准确性，以达到对燃气管网的合理管控，唯有如此方可使远程流量控制管理系统的应用功能最大化地充分发挥出来。

4 结束语

总而言之，在建设城镇燃气管网过程中，为有效加强自身的安全性与稳定性，必须要将现代化的信息技术加以合理应用。在现阶段的城市规划建设与管理工作的过程中，经过大量地研究在城镇中的燃气管网应用智能、自动化的管理手段，可以帮助在都市中的燃气管网慢慢地走向更加安全和稳定，同时在城市规划管理的过程中也可以更多地去使用更加环保的、洁净的燃料，从而逐步改善人民的整体生活品质。