試析城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的智能化

摘要：在現(xiàn)代化的城市中，燃?xì)饫寐史浅８?，各種地下燃?xì)夤芫W(wǎng)密布，給燃?xì)鈫挝蝗粘＞S護(hù)管理工作帶來諸多不便，再加上城市燃?xì)饫寐什桓撸?jīng)常會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)量不足的問題。在這些問題的困擾下，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行智能化體系應(yīng)運(yùn)而生。文章對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化運(yùn)行體系進(jìn)行研究，分析了其在發(fā)展過程中存在的問題，并給出了解決方案。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)夤芫W(wǎng)；運(yùn)行體系；智能化；燃?xì)饫?；燃?xì)夤?yīng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU996 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.013

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化是指運(yùn)用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合多種數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，及時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息的運(yùn)行管理方式。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行智能化建立方式是將各種數(shù)據(jù)分析感應(yīng)芯片植入燃?xì)夤芫W(wǎng)，通過感應(yīng)芯片采集相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種數(shù)據(jù)傳送給燃?xì)夤芫W(wǎng)操控人員，以此來實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、集成、智能調(diào)度分析等功能，達(dá)到強(qiáng)化管理的目的。同時(shí)，燃?xì)夤芫W(wǎng)還能通過使用紅外線感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感器設(shè)備，對(duì)燃?xì)夤苓M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化跟蹤、監(jiān)控、管理，進(jìn)而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化體系研究

燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行智能化對(duì)科學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用提出了較高的要求，它是由多種數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組建而成的智能化運(yùn)行體系?？偟膩碚f，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化需要通過多種系統(tǒng)組合而成，如陰極保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)、運(yùn)行管理控制系統(tǒng)、設(shè)備EAM系統(tǒng)、生產(chǎn)工作系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)，如圖1所示：

隨著燃?xì)赓Y源的有效開發(fā)利用，它在社會(huì)生活生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍越來越廣。燃?xì)庖呀?jīng)成為我國(guó)重要的基礎(chǔ)資源，與各行業(yè)都密不可分。在城市化進(jìn)程不斷加快的今天，燃?xì)夤芫W(wǎng)也隨著城市化的腳步不斷在各個(gè)地方羅列開來，為城市發(fā)展提供必要的資源。但是燃?xì)饫贸潭仍龈撸鞣N問題也不斷出現(xiàn)。首先，地下燃?xì)夤芫W(wǎng)也越來越密集，各種復(fù)雜難辨的燃?xì)夤艿澜豢椩谝黄?，出現(xiàn)問題難以排查；其次，各種燃?xì)庠O(shè)備操作繁瑣、導(dǎo)致工作效率低下；最后，燃?xì)夤?yīng)量不均衡，人工難以及時(shí)根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度。燃?xì)夤芾韱挝幻鎸?duì)日益龐雜的數(shù)據(jù)信息，難以進(jìn)行及時(shí)有效的分析處理，無法滿足城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行需求。在這種情況下，基于GIS/PDA的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它將各種數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)系統(tǒng)整合在一起，形成了集成管理平臺(tái)，以此來為燃?xì)夤芾韱挝惶峁┓奖恪?/p>

智能燃?xì)夤芫W(wǎng)所包括的內(nèi)容非常廣泛，具體包括業(yè)務(wù)領(lǐng)域、技術(shù)范疇、體系特征等方面。業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括燃?xì)鈫挝坏娜粘Ｉa(chǎn)管理等內(nèi)容，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控、智能調(diào)度，同時(shí)包括設(shè)備的檢修維護(hù)、管理等。在技術(shù)方面，燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化系統(tǒng)將各種現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備整合在一起，利用了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和IT軟件技術(shù)。為查詢管網(wǎng)數(shù)據(jù)信息提供了多平臺(tái)多終端的方式，管理人員可以通過各種途徑和方式進(jìn)行管理工作。

2 GIS智能系統(tǒng)基本功能與其技術(shù)應(yīng)用

GIS是燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化系統(tǒng)，它擁有眾多的功能。以其基本功能為例進(jìn)行介紹：在圖形操作方面，它能夠?qū)D形進(jìn)行縮放平移，并且設(shè)置圖層顯示比例。在業(yè)務(wù)方面，它能夠?qū)⑷細(xì)鈫挝还芾韰^(qū)域的定位及參數(shù)完整地顯示出來，以便相關(guān)人員對(duì)管線進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)。在GPS追蹤管理方面，它能夠?qū)o線通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等整合在一起，通過技術(shù)平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取相關(guān)人員及設(shè)施位置信息，進(jìn)行智能化調(diào)度。在決策方面，它能夠綜合各種數(shù)據(jù)，利用多平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)算設(shè)計(jì)，制定出最優(yōu)化的方案。同時(shí)，在預(yù)設(shè)方案受阻時(shí)，它還可以結(jié)合實(shí)際情況迅速制動(dòng)出另一套優(yōu)化方案。此外，GIS系統(tǒng)還具有其他智能化的功能。南京某燃?xì)夤竟芫W(wǎng)出現(xiàn)故障，GIS管網(wǎng)智能系統(tǒng)在搶修過程中發(fā)揮了巨大的作用。具體體現(xiàn)在，事故發(fā)生時(shí)，管線上的栓點(diǎn)卡在第一時(shí)間內(nèi)將事發(fā)點(diǎn)傳回GIS系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)通過通信技術(shù)與定位技術(shù)獲取巡檢人員和各檢修車輛的位置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后根據(jù)他們的位置信息及時(shí)發(fā)出調(diào)度指令，使事發(fā)點(diǎn)附近的搶修人員能及時(shí)趕到搶修現(xiàn)場(chǎng)。搶修人員參照栓點(diǎn)卡傳回的信息尋找壓埋點(diǎn)，迅速展開搶修工作。在搶修過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)某個(gè)閥門無法關(guān)閉，GIS系統(tǒng)立即進(jìn)行數(shù)據(jù)分析為其提供了另一套優(yōu)化方案，科學(xué)高效，極大地縮減了搶修時(shí)間，降低了搶修難度。

3 燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化中存在的問題

第一，燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化水平總體不高，在我國(guó)大多數(shù)地方并沒有全面推廣。具體是因?yàn)榇蟛糠秩細(xì)鈫挝灰?guī)模比較小，單位對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的投資力度還不夠大，因而單位企業(yè)中沒有固定的實(shí)驗(yàn)研究室，因而各項(xiàng)技術(shù)相對(duì)落后，難以配備高技術(shù)要求的現(xiàn)代化運(yùn)行管理系統(tǒng)。小規(guī)模的燃?xì)鈫挝徊痪邆渫晟频膭?chuàng)新體系，沒有形成燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化的運(yùn)營(yíng)模式。

第二，由于單位企業(yè)不注重管道的發(fā)展建設(shè)，相關(guān)工作人員的工作是負(fù)責(zé)企業(yè)管道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，至于管道的合理建設(shè)與改進(jìn)工作，他們不會(huì)去留意。并且與管道有關(guān)的工作人員學(xué)歷普遍比較低，只有基礎(chǔ)知識(shí)，因而在工作中無法提出改進(jìn)管道建設(shè)的方案，再加上管道整體在數(shù)字化方面與安全生產(chǎn)模型等方面沒有進(jìn)行完善，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)沒有參照可依，技術(shù)參數(shù)較為單一，系統(tǒng)無法進(jìn)行有效的控制。

第三，燃?xì)夤芫W(wǎng)自動(dòng)化控制程度不夠高，無法對(duì)設(shè)備進(jìn)行高自動(dòng)化的調(diào)控。比如：在對(duì)管道規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)營(yíng)調(diào)度、完整性管理方面以及應(yīng)急搶險(xiǎn)等工作的自動(dòng)化設(shè)備還不夠，再加上管道智能化建設(shè)難以在短期內(nèi)獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益，因而在推廣發(fā)展方面沒有一定的說服力。

第四，部分燃?xì)鈫挝坏腃CADA、GIS等系統(tǒng)存在技術(shù)缺陷。具體表現(xiàn)為平臺(tái)數(shù)據(jù)不夠完整、圖檔數(shù)據(jù)與官網(wǎng)數(shù)據(jù)不相符、訪問數(shù)據(jù)不便捷等，這些問題嚴(yán)重制約了燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行智能化進(jìn)程。

4 智能化解決方案

4.1 與技術(shù)層面有關(guān)的解決方案

在數(shù)據(jù)采集方面的智能化方案。數(shù)據(jù)采集主要包括輸配管網(wǎng)與氣源、用戶、外界連接等方面的數(shù)據(jù)信息，要加強(qiáng)各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備與接收終端的檢查維修，保證其性能正常。制定數(shù)據(jù)采集智能方案、信息傳輸智能方案、數(shù)據(jù)中心智能方案。充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、儲(chǔ)存以及共享智能化。確保計(jì)算機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)有可靠的數(shù)據(jù)作為參照，同時(shí)要加強(qiáng)系統(tǒng)更新，彌補(bǔ)系統(tǒng)缺陷，及時(shí)更新過期數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)信息準(zhǔn)確、完整、統(tǒng)一。

4.2 與執(zhí)行層面和決策層面有關(guān)的解決方案

4.2.1 關(guān)于各方面解決方案的概述。在管網(wǎng)建設(shè)中，主要對(duì)象包括氣源、管網(wǎng)、用戶等，根據(jù)智能化建設(shè)的目的、智能化數(shù)據(jù)類型以及優(yōu)化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的步驟等，都需要一定的解決方案。

第一，氣源智能化建設(shè)方案。建設(shè)氣源智能化的目的是為了給城市的供氣提供安全保障，并且采用智能化供氣，能夠減少大部分的人力資源，從而能夠降低成本。建設(shè)智能化的氣源，能夠根據(jù)現(xiàn)有的氣源信息分析未來氣源的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確計(jì)算出相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，通過智能化建設(shè)還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化氣源的建設(shè)方案。

第二，管網(wǎng)智能化方案建設(shè)。建設(shè)智能化管網(wǎng)的目的是為了在供氣充足的情況下減少管網(wǎng)的建設(shè)投入，從而降低管網(wǎng)的成本投入。工作人員可以利用管網(wǎng)智能化技術(shù)操作，將供氣的負(fù)荷、管網(wǎng)約束條件等相關(guān)數(shù)據(jù)提供給計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，就能夠快速得出管網(wǎng)的優(yōu)化方案。

第三，用戶智能化方案。用戶智能化的目的是為了在給用戶供氣的過程中，能夠通過智能化控制操作實(shí)現(xiàn)用戶安全、節(jié)能、環(huán)保、低成本的用氣方式。主要為了確保燃?xì)饽軌蚱椒€(wěn)輸送，能夠在燃?xì)夤?yīng)充足的情況下自動(dòng)控制燃?xì)夤?yīng)量，在燃?xì)鉁p緩的情況下通過智能設(shè)備及時(shí)反映情況，從而確保用戶用氣連貫性，從而減少燃?xì)赓Y源浪費(fèi)。

4.2.2 對(duì)于不同的方案，他們的操作也不盡相同。比如：對(duì)于氣源智能化方案而言，氣源配置能夠改變管網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)模擬形式，在氣源智能化方案建設(shè)中，需要根據(jù)調(diào)配目標(biāo)的自動(dòng)化制定相關(guān)合理的調(diào)配方案。對(duì)于網(wǎng)管智能化方案而言，首先要對(duì)各種情景的管網(wǎng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)模式進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整方案，最后一起執(zhí)行。對(duì)用戶智能化方案的執(zhí)行也同樣如此，只是在執(zhí)行用戶智能化方案的過程中，還需要考慮技術(shù)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，在結(jié)合用戶要求的情況下進(jìn)行整合調(diào)節(jié)，最后確保用戶智能化建設(shè)的安全性可靠性。

4.2.3 在網(wǎng)管智能化建設(shè)過程中，為了確保整體智能化建設(shè)的安全性，還要安裝應(yīng)急搶險(xiǎn)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)和應(yīng)急恢復(fù)系統(tǒng)，進(jìn)一步讓智能化建設(shè)為人們的生活提供方便的服務(wù)。

5 結(jié)語

城市燃?xì)夤艿肋\(yùn)行智能化建設(shè)將對(duì)城市居民的生活產(chǎn)生非常大的影響，本文主要從氣源智能化建設(shè)、網(wǎng)管智能化建設(shè)和用戶智能化建設(shè)三大方面著手，包括智能化方案的分析概述和方案操作的補(bǔ)充說明，進(jìn)而確保城市燃?xì)夤艿肋\(yùn)行智能化建設(shè)的安全性、技術(shù)性和便捷性。筆者希望更多的專業(yè)人士能投入到該課題研究中，針對(duì)文中存在的不足，提出指正建議，為完善我國(guó)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行智能化做出貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：鄧巖，男，山西平遙人，太原天然氣有限公司工程師，研究方向：燃?xì)廨斉浒踩芾?、燃?xì)夤芫W(wǎng)智能巡檢與檢測(cè)定位技術(shù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）