城镇燃气输配系统智慧化运营方案

城镇燃气输配系统智慧化运营方案

摘要：随着城市建设的快速发展、气代煤工程不断推进，城镇燃气得到迅猛

发展。如何保障城镇燃气工商业用户、煤改气用户、输气管道、燃气设备设施、

计量管理等各项工作安全平稳运行，成为各城镇燃气公司亟待解决的首要问题。

近年来，大数据、人工智能等新技术和新应用迅猛发展，智能化已成为城镇燃气

行业发展的重要方向。智慧燃气就是在数字燃气的基础上，通过采用新技术及新

的管理理念，实现燃气行业在客户服务、管网管理、工程施工、应急抢险、领导

决策等领域工作的智能化。本文主要对城镇燃气输配系统智慧化运营方案进行讨论，仅供参考。

关键词：燃气；输配；智慧化；运营

引言

随着我国城镇燃气行业的发展，燃气行业管理及服务已经从简单的手工运作

方式上升到数字燃气的阶段，大量采用信息化手段管理燃气业务。在互联网技术、无线通信技术、物联网技术、卫星通信技术、大数据、云计算技术飞速发展的今天，业界提出了“智慧城市”的概念。智慧城市的范围很广，包含智慧交通、智

慧水务、智慧燃气等多个领域。对于智慧燃气的概念，燃气行业目前并未有统一

的定义，基本上还处于各自阐述的阶段。近来，很多燃气公司都采用现代技术提

升管理及服务水平，努力往智慧燃气方向发展。

1智慧燃气

1.1感知层

感知层的技术目标是构建城镇燃气完整的数据体系，包括管网、场站等基础

设施数据和运行数据。针对部分城镇燃气基础设施数据库不完善，如中低压管道

地理位置信息不准确、入户管道信息缺失等问题，采用相控阵、雷达、电磁波探

测等技术逐步完善基础信息。针对城镇燃气体系门站、调压站、城市综合体等重

点环节的数字化建模困难的问题，建议在建设初期采用BIM建模。针对终端数据

采集装置智慧化程度不足的问题，应加快AI智能监测终端的研究与应用。

1.2传输层

传输层的技术目标是实现终端数据的可靠、低功耗、安全、实时传输。针对

用户燃气流量表、压力检测表、阴保数据监测器等数字化的数据低功耗传输问题，应加强窄带物联网（NB-IoT）技术的应用。针对应急抢修、第三方工地、场站等

图像化数据的实时传输问题，应加强5G技术的应用。针对传输层网络数据的安

全传输问题，应推进加密芯片的应用，加速RTU、PLC等网络安全硬件设备的国

产化研制，加强安全软件、客户端的开发，加快网络安全平台的建设。

1.3应用层

应用层的技术目标是使燃气公司内部数据互联互通，将采集整理后的数据进

行实时智能分析，得出可用于指导生产运营的决策方案，建设智慧燃气系统中心

大脑平台，并开展多场景应用。针对现场工作人员的不安全行为，如不穿工装、

不佩戴安全帽、吸烟或打电话，装车未设置警示牌等，应利用边缘计算算法，开

发场站AI视频监控，实现对场站、储备库、调压站等场景的实时监控。人员装

备图像识别系统利用最新的深度学习与人工智能技术，结合后台工单信息，关联

识别操作人员装备是否佩戴齐全，可为安全员现场监督提供有力保障。通过布设

区域智能检测识别系统，可实现对第三方施工人员行为的实时监控、报警管理等，使管理者能够及时高效地对现场进行管理与指导，杜绝现场不安全行为。针对采

集到的海量数据，应进行智能筛选、科学完善，从而构建完整的数据库。然而如

何构建科学的算法及评价体系，将海量数据进行合理简化，形成可用于指导生产

的决策性参数或规律是目前亟需解决的问题。例如，城镇燃气管道系统是城镇燃

气系统生命线，其数据库包含复杂的管道数据、运行数据、环境数据等，需决策

者进行大量的综合分析才能掌握管道系统的安全状态。发挥多源数据融合优势，

开展数据驱动的机器学习燃气管网“微泄漏”识别研究，通过温度、压力、流量

及第三方工地施工监测等大数据信息分析，识别出燃气管网可能存在的“微泄漏”，以提升管网的安全运营管理水平。因此，围绕高压、中压管道，构建安全

监测及管控关键指标，根据管网的缺陷数量、防腐层状况、阴保系统状况、地质

灾害敏感点、管材基础信息、压力温度流量（管道压力、温度传感器对接）等数据，构建管道健康指数系统，定量直观地评估管网健康安全状态。

2城镇燃气输配系统智慧化运营方案

2.1建设数字化平台

数据采集与监控系统、管网及附属设备巡检系统、管网泄漏监测系统、燃气管网地理信息系统、第三方施工监护管理系统等系统相互独立，容易形成数据孤岛，为此进行数字化平台建设。以服务器为数字化平台的载体，以电脑、手机为数字化平台的展现终端，以摄像头等设备作为数字化平台的外界交互、数据采集手段。数字化平台主要分为:进行业务处理的包含核心业务中心组件、通用服务中心组件、扩展应用模块的业务中台;进行数据分析、计算、可视化管理、智能化(BI)应用的数据中台;由应用开发、移动开发、流程开发、报表开发、服务治理、任务调度、监控中心、代码托管、敏捷研发等构成的技术中台。以数据中台为基础架构，打造数据与业务仓库，进行数据采集与监控系统、管网及附属设备巡检系统、管网泄漏监测系统、燃气管网地理信息系统、第三方施工监护管理系统的数据接口整合，使各系统间数据互通，打破系统之间的壁垒，打造智慧化应用场景。

2.2多系统联动

基于数字化平台实现多系统联动。多系统联动的数据基础为燃气管网地理信息系统，在该系统中录入管网及附属设备的地理空间信息，并提供管网、管道、附属设备信息及其历史维修更换、隐患信息的查看与调用功能。燃气管网地理信息系统为数据采集与监控系统提供精准管网图查看的数据基础，为管网及附属设备巡检系统的管网和附属设备、燃气管网泄漏监测系统的激光型传感器的安装位置提供准确的地理位置信息，实现精准巡检与预警。多系统联动的展示形式主要集中于数据采集与监控系统。首先数据采集与监控系统可利用第三方施工监护管理系统中的智能摄像头，实时监控及预警报警。其次，数据采集与监控系统采集的数据主要为管网及附属设备巡检系统的巡检记录信息、管网泄漏监测系统产生的位移监测与施工振动监测信息、第三方施工监护管理系统产生的现场施工回传