城市燃气智慧管网技术的探究

2022-05-24张修男

智能建筑与智慧城市 2022年5期

张修男

（上海能源建设集团有限公司）

1 引言

当前，随着城镇化率的不断提高，我国城市建设规模逐渐扩大，城市燃气管网也不断延伸，导致整个燃气管网运行规模庞大，地下管线复杂。同时，由于燃气易燃易爆的特点，对安全要求很高，传统的人工管理模式已经不能满足城市发展的需求，亟需引入智能化技术。利用计算机等信息科学对城市燃气管网运行数据进行采集和处理，对运行状态进行全方位安全监控，做到早预警、早发现、早治理，促进城市燃气智慧管网的科学建设和安全发展，并以数据为基础，给管理层制定更加精细化的决策提供科学依据[1]。

对城市燃气管网进行智能化体系构建，主要借助多种信息传感器设备的追踪和监控，经过计算机信息系统的数据采集、分析、管理等，实现管网管理效率的大幅提升。

2 城市燃气智慧管网应用的主要信息系统

2.1 GIS系统

GIS（Geographic Information System），即地理信息系统，其主要功能包括数据的采集和数据转换。基于其强大的地理空间分析能力和图形处理能力，以及快速查询功能和定位搜索功能，GIS系统得到了广泛应用。在城市燃气管网的智慧化建设中，利用GIS技术系统，依托计算机处理复杂地理信息，可以较好地分配燃气网络，与传统的分配方式相比，更灵活、操作性更强、实用性更高。同时，通过自动化技术，还可以控制燃气输送设备。

2.2 SCADA系统

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisi‐tion）系统为实时监控系统，其组成结构见图1。它是以计算机为基础实现对现场设备的运行状况进行监控的。在城市燃气智慧管网的应用中，通过对城市燃气管网运行进行全方位监控，实时采集终端数据，以计算机为中枢、以通信技术为神经、以RTU（远程终端）和传感器为行动，进一步控制自动化系统，进而实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能[2]。

图1 SCADA系统组成结构

3 城市燃气智慧管网的规划要点

3.1 管网安全性

城市燃气管网的建设形式多样，无论是新建还是老旧改造，安全性都应该是管网运行的最基本原则。在燃气管网规划建设时，首先要确保硬件设备质量，由UPS电源保证供电的稳定性。其次，优化计算机软件的智能算法，采用有效的编程设计，建立安全应急程序和应急管理体系，保证系统安全[2]。在燃气事故中，可以应用软硬件管理系统对管道中的风险因素进行监测、收集数据，对危险源进行识别和处理，大幅减少城市燃气管道的发生概率。

3.2 技术先进性

在进行城市燃气智慧管网规划建设时，需要选用完善、成熟、先进的技术体系。系统设计要有人性化，要提供较好的人机交互感受，要重视程序的兼容性、开放性和可拓展性，同时，还应为升级和扩容留有冗余，便于技术进步后的维护升级管理。

3.3 成本经济性

在选用智能化设备和管理系统时，保证功能实现是基础，此外，还要综合考虑经济成本。尤其是系统的后期投入和维护费用，平衡各项条件，做到最优性价比。

3.4 数据采集完善

智慧管网的一大特点就是运营数据的采集、存储、处理。对城市燃气管网进行运营数据采集需要做到：①合理、有效布设燃气信息数据监测点；②重视参数设计，对关键点进行不间断监测；③对关键的信息数据监测点温度、湿度、流量等进行不间断监测；④在特定关键点探测可燃气体浓度和震动指标；⑤避免监测装置受水影响；⑥注意监测装置的防雷、防盗。此外，做好入户检查工作，确保系统自动记录用户的燃气数据信息。

3.5 监控与预警的智能化

燃气具有易燃易爆的特点，因此，对燃气管网做到智能监控与预警十分有必要。首先，对燃气传输系统进行全方位不间断监测，通过自动预警，利用GIS和SCADA系统，对事故进行精准定位，并进行应急处理，启动抢修预案，通过监控系统，结合移动通信技术，为事故抢险指挥调度提供支持。

4 城市燃气智慧管网技术应用要点

4.1 运行数据管理

城市燃气管网的数据来源复杂，且由于管网处于地下，要实现数据采集，需要布设监测设备，这对老旧管网提出了更高要求。硬件上，对现有管网进行改造，布设数据监测、采集硬件。软件上，对硬件设备采集到的数据通过软件平台进行分析、整理，同时，还要保障数据安全可靠。在城市燃气管网中开展数据采集工作，要对采集物体模型进行优化，及时修改图纸中不合理的地方。现场数据采集技术可确保相关人员了解重点部位情况，有助于优化工作方式，提高工作效率。通过对温度、湿度等数据的自动监测和分析，可实现管理决策科学合理，执行方案及时、可靠，有效提升城市燃气管网的安全运行水平[3]。

4.2 智能管理平台建设

目前，主流的燃气管网运营管理模式为系统化平台管理。主要指将燃气管网的内部应用和外部服务，以及支撑系统等纳入统一的系统化管理平台进行管理，做到对管网运行关键位置的自动监测，应用模拟算法、遗传算法、神经网络算法等对事故予以预警和数据处理，并通过系统化平台管理建立空间数据和属性数据之间的连接，保证系统的有效调配和使用。

4.3 监控预警

随着经济和城市的发展，城市基础设施建设越来越多，施工造成燃气管网破坏的情况屡见不鲜，给老百姓的生命安全、生产生活带来影响。通过智能技术，对城市燃气管网进行不间断监测，通过计算机算法和数据分析，可对事故进行精准定位、应急处理、智能抢修。相关部门和人员可以通过手机APP等智能终端接收相关信息，并以监测数据为基础，进行科学决策。

4.4 智能巡检

智能巡检是燃气管网智慧化的主要表现之一，与传统人工巡检方式相比，智能巡检可有效降低人力成本，提升检验效率，保障人的生命安全，降低企业运行成本，推动燃气管网服务的智能化、自动化。

4.5 系统升级应用

物联网技术和智慧城市的发展，为未来城市燃气智慧管网的运行奠定了技术和管理基础。随着智慧技术的发展，燃气管网也必然会升级应用。通过物联网技术和智慧城市建设运行制度，更多地连接城市运行管理的方方面面，做到万物互联，一方出现问题，系统平台将进行智能化判断和处理。如此，不仅可以提升城市燃气管网的运行水平，还能改变智慧城市建设的运营模式，实现社会经济和谐统一发展。

5 城市燃气管网地下管线的保护措施

5.1 合理规划施工管线

在城市燃气管网建设中，首先需要合理规划施工管线，通过对管线的相关情况进行了解和收集，进行科学设计，避免与原有管线造成矛盾冲突。此外，在规划中还应该考虑管网未来的发展，要留有一定余地，便于后期维护升级。合理的施工管线规划是保证管线压力和供气顺畅的重要条件，也是保证工程项目质量的先决条件，因此在工程实践中，需要通过计算机软件选择适用性和经济性高的管径，严格遵守管线的规划设计方案，避免错误施工、延误工期给人民的生活造成不便[4]。

5.2 合理选择施工技术

在城市燃气管网建设中，为了避免管线受损，必须采取合理的施工技术对其进行保护。基于管线位置、深度等要素进行保护技术的选择。同时，要保证施工流程、施工操作符合要求。积极采用新技术、新产品对管线工程进行建设。尤其是土体沉降、土体加固、复杂管线施工等方面，要结合项目实际，选取先进的施工技术进行建设。

5.3 加强管线施工管理

燃气管网因其易燃易爆的特性，施工时，需要引起高度重视，提高管网设计安全系数，按照相关标准和规范进行施工，保证燃气管网安全运行。在管理上，要明确施工要求，把控技术细节，提高工程质量和安全管理水平。除了不断提高新建管道的建设质量，老旧管道运维更应加强施工管理。积极引进先进信息技术，推动城市燃气管网的信息化发展，依托GIS和SCADA技术，加强管网监测、进行事故精准定位，通过统一管理平台进行智能响应、处理，完善燃气管网的智慧化管理体系。