智慧燃气地下管道实时监测与预警解决方案

6
66%
外来损伤（人为）
1 0…
10%
外来损伤（地质、 气候）
9…
9%
材料、施工、焊接 、安装缺陷
7…
7%
违规操作或管理不 当
数据来源：《建筑学研究前沿》2018年第15期广州燃气集团有限公司 张臣根
城市燃气地下管道泄漏监测分析
国内燃气管道事故分析 燃气泄漏主要防控思路
地下管道常用监测技术
技术对比分析
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
风险管理
移动报警
典型结构
单条管道的典型系统结 构图如下，针对管道的长度 而定，中间站可以有多个， 也可以取消。系统主要由首 站、（中间站）、末站、调 度中心服务器、操作站几部 分组成，根据客户需要，操 作站和调度中心服务器可以 合二为一，也可以分开。
• 风险管理子系统
• 移动报警
RTU
RS485
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
泄漏位置精确定位
风险管理
移动报警
定制嵌入方便部署
泄漏快速准确报警
组件部署方便扩展 无损检测适应性好
系统特色
泄漏信号动态响应 报警定位全自动化
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
三维管网 视频联动
内置三维引擎的深度融 合，可以实现高程图到三 维地形图的自动转换，三 维监控场景的部署，以及 相互调用和数据交互。
对于重点区域进行视频监控，同时事 故现场人员也可以将视频信息传输到 后台，运维人员通过三维场景，报警 列表等监控界面，通过点击操作，查 看关联视频，进行应急指挥。
工作原理
在管线两端开仪表孔，24小时实时接收并监控管道内音波信号 ，确定是否发生泄漏；最后根据音波信号到达管道两端音波管 道泄漏监测仪的时间差，进一步计算出发生泄漏的具体位置。
技术特点
• 基于声纹特征的模式识别，保障零漏报； • 人工智能技术，通过学习降低干扰误报； • 基于Duffing振子的检测算法，解决强背景噪声下微弱泄漏信号检测。
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
系统特色
• 遥测终端RTU结合音波传感、摄像头、压力 流量等传感器，将现场的管道泄漏监测信息 进行采集存储和上报泄漏监控中心站，并对 信息进行智能分析。
• 测量精度高、数据无线传输、设备远程控制 、安装方便灵活。
• 当发生泄漏险情，及时将泄漏点位信息发生 到相关责任人的移动设备。
• 危险源、重点防控区域等周边环境信息实时 地图显示。
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
系统特色
• 支持无人值守和有人值守 • 与预警事件挂钩，同步推出周边状况信息； • 与电子地图定位，精确跟踪路径； • 在移动终端上查看报警信息； • 预警信息智能过滤； • 可实现多系统联动响应
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
事故预警
关键装置信息 重大危险源信息 应急预案信息 救援组织机构、专家信息 救援物资信息
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
大屏展示 报警信息的汇总、统计；掌握当前工单汇总信息；实时监控当前开关工单情形
目录 Contents
01 城市燃气泄漏的形式及危害 02 城市燃气地下管道泄漏监测分析 03 在线监测与预警解决方案
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
泄漏监控中心站
风险管理
移动报警
智慧监测
• 实时监测与预警子系统
综合精准采集
地图定位
科学预警 智能联动
地下填管监控点
控制电缆
目录 Contents
01 城市燃气泄漏的形式及危害 02 城市燃气地下管道泄漏监测分析 03 在线监测与预警解决方案
城市燃气泄漏的形式及危害
一：泄漏跑气
• 城市燃气管道损伤泄漏 后，未被点燃，因燃气成 份组成特殊，会对人员造 成气体中毒和窒息的重大 事故。
城市燃气泄漏的形式及危害
二、火球
• 泄漏的燃气如果没有 充足的氧气，就遇到火 被点燃，就会形成球形 或都半球形的火体，属 于扩散式燃烧，称为燃 气火球，对周围产生强 烈的热辐射，造成次火 灾。
风险管理
移动报警
音波泄漏检测仪
检测精度指标
可检测泄漏孔（量） 泄漏量≥1%
开阀方式 直开
重复定位误差(m) ±200
可检测距离 站间距
误报率(%) ≤1
漏报率(%) 1
仪器工作指标
工作范围 0-30MPa
输出类型 RS485
采样频率 100Hz
防爆标志 ExibⅡCT4Gb
环境温度 －40℃-＋80℃
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
燃气监测系统
燃气监测系统
燃气监测系统
燃气监测系统
风险管理
移动报警
移动端
点位地图
现场会议
视频联动
环境分析
多一分防范，少一份危险
泄漏探测手段 落后，精准定
位难
管道老化，日 常养护难
应急能力 尚须提升
确立“预防、监管、应急”三位一体的总体设计思路
规范建档、科学预防
强化风险防控能力
• 科学规范建档，建立地下埋管明细帐，指导后续养护和改造； • 构建基于大数据分析的风险分析模型； • 推动多规合一，发挥规划的指导和约束作用。
实时监测、精细管理
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
信息查询 地图渲染
风险预警
评估索引 评估统计
腐蚀影响因素 第三方破坏因素
管道设计因素 管道操作因素
失效可 能性评
估
失效后 果评估
人员伤亡 社会影响 停气损失 消防能力 管道维修
错误指数 设计指数 腐蚀指数 第三方损失指数
风险管理
移动报警
及时实现泄漏事故
• 建立智慧型地下燃气管道全域实时监测监管技术支撑体系； • 通过精细化管理实现日常养护的“降本、提质、增效”。
大联动、微治理
应急能力有效发挥
• 广辟社会物力、人力应急融合通道，推动重点区域微治理； • 建立敏捷高效的多方应急联动技术支撑体系。
城市燃气地下管道泄漏监测分析
国内燃气管道事故分析 燃气泄漏主要防控思路 地下管道主要监测技术
目录 Contents
01 城市燃气泄漏的形式及危害 02 城市燃气地下管道泄漏监测分析 03 在线监测与预警解决方案
城市燃气地下管道泄漏监测分析
国内燃气管道事故分析 燃气泄漏主要防控思路 地下管道常用监测技术
技术对比分析
• 近年来国内天燃气管理事故共发生106起，其中外来损伤（人为）原因占比66%，外来损伤（地质、气候）原因占比 10%，材料、施工焊接、安装缺陷原因占比9%，违规操作或管理不当原因占比7%，材料老化及其他占比5%，腐蚀（ 内外腐蚀、应力缺陷）原因占比3%
管道风险评价框图
介质危险指数
扩散影响系统
泄漏影响指数
相对风险
系统界面
管道管理
管道地图标注 用户管理 系统数据维护
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
音波泄漏检测仪
实时监测与预警
风险管理
移动报警
设备属性
日常维护信息
设备健康档案
三维空间量算 流向分析
超期设备统计
地面开挖模拟
覆土深度分析
爆管分析
在线监测与预警解决方案
相对湿度 40％-95％RH
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
风险管理
移动报警
工作原理
流量压力监测仪
该监控方案是通过无线技术手段对各管道流量计和压力表显示的数据 进行远程采集，这些数据在终端中继设备中经过预处理与压缩，通过 无线方式发送到连接互联网的监控中心服务器上，通过动态的监控软 件，可以直观地观察各管道的流量与压力状况。
移动检测法
采用手推式埋地管道泄漏检测仪、地 面钻孔等方式对地下埋管进行定点监 测。
城市燃气地下管道泄漏监测分析
国内燃气管道事故分析 燃气泄漏主要防控思路 地下管道常用监测技术
技术对比分析
系统指标 漏报率 灵敏度
误报率Байду номын сангаас
次声波法 有效距离内≤1%
0.5%
≤1%
负压波法 10%以上
压力平稳灵敏度可达 2% 靠降低灵敏度减少误报，靠人工识别
技术对比分析
次声波法
负压波法
次声波法 移动检测法
• 由于城市管网环境复杂，需要三种检测技术结合使用。 • 其他还包括光纤检测法等，但因施工难度大、成本高，较少
采用。
基于声学原理，在管道两端安装音波 传感器，全天候实时接收并监控管道内 产生的动态音波信号。
负压波法
在管网两端安装压力、流量、浓度传感 器，对管道流量、压力、质量、浓度进 行在线监测。
城市燃气泄漏的形式及危害
三、喷射火焰
• 从管道破裂的地方 喷射出，被点燃的燃 气，在压力的情况下 会形成喷射火焰，喷 射的范围威力强大， 可对周围附件的人员 及财产造成严重损害 和烧伤。
城市燃气泄漏的形式及危害
四、爆炸
• 因大量的燃气迅速泄漏 到大气中，形成蒸汽云， 如果蒸气云的密度质量达 到一定的程度，遇到火源 ，煤气到达一定能量值， 就会发生强烈的爆炸，产 生的冲击波，严重损害人 员生命和财产安全。
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
风险管理
移动报警
音波+流量计
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
风险管理
移动报警
现 场 施 工 和 安 装 情 图
在线监测与预警解决方案
系统总体框架
硬件系统
实时监测与预警
风险管理
移动报警
检 测 系 统 截 图
在线监测与预警解决方案
泄漏
移动检测法 有效距离内≤5%
0.5%
≤5%
定位误差
≤100 米，自动定位
无自动定位指标，靠人工定位
≤1000米
响应时间 系统模式 适用环境 抗干扰
0~3 分钟内报警 全自动监测系统 适应多种复杂管道环境 物理抗干扰+信号滤波
3 分钟以上报警 全自动监测系统 适应少数简单管道环境
信号滤波
人工监测系统 适应多种管道环境 依赖人工经验和工况