基于GIS_的城市燃气管网信息管理预警系统研究与开发

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研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用
中国设备工程 2023.07 （上）
生产的主要能源之一。

但从人身健康的角度来讲，燃气是易燃、易爆、有毒、有害气体。

燃气泄漏极易引发燃气中毒、燃气爆炸事故，关乎生命和财产安全。

因此，保证燃气输送安全是燃气企业的重要责任。

1.3 城市燃气管网运行中的安全隐患与管理问题
燃气管网实际运行中的安全隐患问题，主要出在燃气管网的设计、施工、管理与复杂城市环境的交互过程中。

包括市政建设、建筑建设等对燃气管网的意外破坏，管网使用寿命和所在自然环境影响对燃气管网的腐蚀老化，以及燃气管网管理不到位或效率低下的影响。

同时，燃气管网信息系统数字化建设各自为政、建设不规范重复建设等问题也需要解决。

2 基于GIS 的城市燃气管网信息管理与预警系统
基于GIS 的城市燃气管网信息管理与预警系统，可以极大地提高燃气管网的管理效率，实现管网安全问题的事前和事中预警，在企业级、城市级、国家级范围内实现城市燃气管网的统筹管理。

2.1 GIS 概述
地理信息系统GIS，是基于空间地理信息，通过遥感技术和计算机软、硬件技术等，实现在计算机平台上对地理空间相关数据信息的处理技术。

通过GIS 技术，可以实现基于空间位置信息相对应地理信息、环境信息、设备设施数据信息等的信息分析和处理，以及数据信息实时的、动态的、视觉化的和图形化的显示。

GIS 技术结合具体的应用场景，可以建立不同的数据信息管理系统。

随着计算机信息技术中分布式SOA 架构技术的成熟，GIS 技术在信息服务领域得到广泛应用。

基于GIS 技术的信息服务系统，已逐渐成为政府部门、企事业单位数字化建设中的重要管理工具。

2.2 城市燃气管网监测预警技术
基于声、光、电、磁、化学反应等的传感器技术，对环境中气体含量、温度、压力、燃气流量等数据信息的实时采集；同时可对数据信息的传输、存储、运算、分析、预警、决策等；通过数字化的管网管理平台，实现燃气管网数据信息的预警功能；通过GIS 对数据信息的地位空间定位，及时高效地对预警信息进行调整或维修维护处理。

燃气管网的预警功能，从技术层面来讲，是通过物联网技术、通讯技术等实现燃气基础设施的数字化和智能化，通过对城市燃气基础设施“站-箱-井-线-表”的全面感知、接入、监控建构燃气安全保障体系。

主要通过设备设施数据评估、智能诊断和管网仿真等实现事前或事中的预警功能。

主要的监测手段有基于燃气泄漏浓度监测的地埋式燃气泄漏监测和阀井式燃气泄漏监测；基于分布式光纤传感器的管道泄漏监测和第三方破坏监测；基于阴极保护测试桩数据监测的智能阴保系统；基于甲烷气体监测感知设备和摄像设备的无人机巡检系统；以及基于摄像机监拍技术和大速率网络传输技术在阀室等重点安全管
控区域的智能视频监控等。

预警系统通过基础的监测手段，采集调压站/箱/管道等设备设施的动态数据，并通过计算机运算，与其相应的数据安全阈值进行比较，通过打分评估设施设备的健康状况；综合基础数据、监测数据、维护数据等，利用算法模型进行管网工况运行诊断、设备智能诊断、物联网数据诊断等，避免事故的发生；基于GIS 系统拓扑信息与运行监测数据的仿真模型，通过对欠压、过流、超速等预警信息所在管道进行定位，可以全面掌握管网运行各类风险因子，实现实时动态的安全预警管理。

2.3 城市燃气管网数字化、智慧化管理
城市燃气管网遍布城市地下或建筑内外部等诸多空间，传统的燃气管网管理需要燃气工作人员定期定时的巡回监察。

随着技术的发展，现代的燃气管网可以实现燃气运输的实时监测和自动报警，科学合理地进行城市管网建设，保证了燃气输送系统的正常运转和燃气问题的及早发现，极大地提升了燃气管理效率，减少了燃气事故的发生。

城市燃气管网信息系统的数字化与智慧化，是保证燃气科学合理供给，保证燃气输送安全规范，保证燃气管网管理效率的重要工具。

2.4 基于GIS 的城市燃气管网信息管理与预警系统城市燃气管网信息系统的建设，需要企业层面、政府层面自上而下的统筹建设。

通过模块化的功能管理模式，实现不同管理内容间的协同；系统可以将地理位置信息与燃气管网管理的各类信息紧密结合，形成基于城市、城际乃至全国范围的燃气管网信息管理与预警，为燃气管网的管理与预警提供决策与支持服务。

2.5 基于GIS 的城市燃气管网信息管理与预警系统重要作用
统筹燃气管网管理业务模块、管网上下游资源信息，进行统一地理坐标的信息管理与服务。

管网终端采集的数据信息，通过平台服务器对数据的存储、分析，可以自动对异常数据进行预警设置，可以及时发现燃气管网被破坏、老化等泄漏问题；发现燃气输压力、流量等问题。

基于GIS 的城市燃气管网系统，存储的信息采用了地理编码，将燃气管线、设施设备与地理信息、自然环境信息、业务数据信息等结合起来，进行统一的、协同的、智能化的、实时的信息服务管理，实现燃气泄漏的及时预警、精准判断和高效处理。

3 基于GIS 的城市燃气管网信息管理预警系统的建设
基于GIS 的城市燃气管网信息管理预警系统建设，需要站在企业级、城市级的立场进行系统规划与框架建构；需要基于用户燃气需求、燃气管网管理、燃气能源来源等进行供需分析与资源分配；需要基于地理空间信息在软件平台上以“一张图”形式进行信息规整与呈现；需要基于预警监测设备、计算机存储运算设备、操作运
图1 智慧燃气安全智能预警控制系统工作原理
3.1 城市燃气管网信息管理预警系统的功能定义
燃气管网信息管理是对燃气场站和管网的运行维护，主要是运行设备的监测与维护、管网燃气转换、气量输配、管线巡视、管网隐患处理等工作内容的管理。

燃气管网信息的预警可以理解为燃气运营相关数据的非正常阈值变化，包括设备的运行状态、燃气的储量、流量、压力、温度、计量等数据信息不在正常阈值范围内的情况预警。

预警后，需要进行管网状态的调控或者设备的处理等进一步操作。

通过燃气管网信息管理预警系统，目的是实现实时、
相关的定位和遥感设备进行数据地理空间信息的表征；需要基于计算机大数据、云计算等的云服务器实。