城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化改造探究

張強(qiáng) 王雨帆

摘 要：隨著城市化進(jìn)程和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的城市燃?xì)夥?wù)能力日益增長(zhǎng)，技術(shù)革新帶來的新設(shè)備、新技術(shù)和新理念應(yīng)用，成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活質(zhì)量提升的重要標(biāo)志。城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的完善和改造成為城市化的必然結(jié)果，舊的管道系統(tǒng)須逐步升級(jí)為智能化燃?xì)夤芫W(wǎng)。文章結(jié)合智能化技術(shù)在燃?xì)夤芫W(wǎng)中的應(yīng)用特點(diǎn)、改造模式及升級(jí)需求進(jìn)行深入分析，為相關(guān)工作提供建議和參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤芫W(wǎng);智能化改造;技術(shù)升級(jí);管理平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TU984;F27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）07-065-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.032

隨著城市化發(fā)展的推進(jìn)，社會(huì)公共服務(wù)壓力劇增，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)負(fù)荷增大，線路老化嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)部分管網(wǎng)超期服務(wù)、管理混亂等現(xiàn)象，已經(jīng)難以滿足城市發(fā)展和居民生活質(zhì)量升級(jí)的需要，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化升級(jí)已經(jīng)迫在眉睫，必須將優(yōu)質(zhì)材料、信息化技術(shù)、管理模式等進(jìn)行有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)智能化管網(wǎng)搭建和管理，提升燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行效率和安全系數(shù)[1]。

1 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的技術(shù)和運(yùn)行現(xiàn)狀

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)十分龐雜，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)居高不下，由于早期的設(shè)備、施工、技術(shù)和管理水平有限，大量設(shè)施出現(xiàn)老化、破損等問題，且由于管理不善，大量工程資料缺失，人員變動(dòng)大，燃?xì)夤芫W(wǎng)周邊覆蓋物和建筑物增多，為管網(wǎng)的智能化改造帶來了重重困難。為避免大型泄漏、爆炸等事故的發(fā)生，必須防微杜漸，從根本上解決管道質(zhì)量問題。

目前，城市的燃?xì)夤芫W(wǎng)還在不斷擴(kuò)張，新建管網(wǎng)在信息化技術(shù)、設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用方面，與老舊管網(wǎng)系統(tǒng)難以兼容，且不同運(yùn)營(yíng)企業(yè)之間存在技術(shù)和管理壁壘，為管網(wǎng)的智能化改造帶來了新難題。同時(shí)，城市車輛、人口、道路和地下施工的增多，為燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)維管理安全性提出了更高的要求。因此，要優(yōu)化燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和管理理念，解決老舊管網(wǎng)在服務(wù)能力、安全性和布局科學(xué)性等方面的不足，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的智能化管理和新技術(shù)新材料的廣泛運(yùn)用，提升管網(wǎng)的安全性和效率水平。

2 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化改造的意義

基于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)存在的諸多安全和管理問題，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化改造，具有十分重要的意義，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。一是利用智能化管理系統(tǒng)，能夠提升城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全性，集大程度上避免風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)，及時(shí)解決安全隱患，并通過智能化的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，提前進(jìn)行預(yù)警，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案。二是實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量，解決傳統(tǒng)管網(wǎng)燃?xì)獾挠?jì)費(fèi)問題，提高遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，減少人力的浪費(fèi)，節(jié)約管理成本和人力成本，避免因人工過度介入而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差。三是智能化系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，通過收集和整理城市燃?xì)馐褂玫臄?shù)據(jù)，有利于調(diào)控管網(wǎng)輸送，發(fā)現(xiàn)容易出現(xiàn)隱患的區(qū)域和管道位置，為檢修、施工提供指導(dǎo)，降低風(fēng)險(xiǎn)和管理成本。四是智能化管網(wǎng)改造有利于提高燃?xì)馄髽I(yè)的服務(wù)能力和利潤(rùn)，降低運(yùn)維成本，提高燃?xì)饫寐?，提供更?yōu)質(zhì)和安全的服務(wù)，提高用戶滿意度和經(jīng)濟(jì)效益。

3 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化改造的策略

3.1 輸氣管線的智能化升級(jí)

《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定了燃?xì)夤芫W(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，需要保證管線的使用時(shí)間不低于30年，并在運(yùn)營(yíng)管理過程中更新超過使用壽命以及發(fā)生故障的管線，并避免輸氣管線與交通干道、城市高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)施的布局相重合，避免管線布局影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并確保管網(wǎng)的布局安全[2]。

管線在智能化改造中，要選擇符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和城市需求的管材，并結(jié)合管材的直徑、流量速度、壓力等，綜合測(cè)算輸氣過程中的阻力、能耗和流量速度等，選擇最優(yōu)的管材和鋪設(shè)線路，確保管網(wǎng)覆蓋轄區(qū)用戶的燃?xì)馐褂枚嫉玫綕M足。

3.2 燃?xì)夤芫W(wǎng)閘井的智能化改造

閘井的布局十分廣泛，目的是保護(hù)管網(wǎng)閥門而設(shè)計(jì)的低下狹小空間，滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)技術(shù)人員設(shè)備維修和管理的要求。管網(wǎng)鋪設(shè)后，隨著時(shí)間的推移，閘井往往會(huì)受到不同程度的損壞，比如井蓋破損或缺失、密封處不嚴(yán)密，導(dǎo)致閘井所處環(huán)境比較復(fù)雜，甚至影響內(nèi)部閥門等設(shè)施的安全性，維修難度較大。有的閘井有可能在城市綠化或建設(shè)中被掩埋，導(dǎo)致燃?xì)夤芫W(wǎng)的日常檢修和安全檢查受到影響。

閘井的日常管理應(yīng)積極運(yùn)用智能化手段，以大數(shù)據(jù)、無線網(wǎng)絡(luò)等方式進(jìn)行智能化改造。一是安裝閘井井蓋監(jiān)控設(shè)備，提醒管理人員及時(shí)處理或維修，可以起到良好的警示作用，引導(dǎo)公眾保護(hù)公共設(shè)施。二是安裝燃?xì)鉂舛葯z測(cè)裝置，檢測(cè)管道是否漏氣，避免井下空間內(nèi)聚集大量燃?xì)?。天然氣一旦泄漏，燃?xì)鉂舛葯z測(cè)裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警，確保輸送管網(wǎng)和周邊居民的安全。三是閘井的電子化標(biāo)識(shí)，包含閘井位置、規(guī)格、型號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)等信息，檢修人員掃描識(shí)別碼可以讀取相關(guān)信息，通過遠(yuǎn)程定位方便檢修人員尋找閘井位置，及時(shí)解決風(fēng)險(xiǎn)或故障[3]。

3.3 智能調(diào)壓器的應(yīng)用

智能調(diào)壓器是調(diào)壓站中的重要設(shè)備之一，主要包括安全閥、燃?xì)忾y、智能調(diào)壓器等。傳統(tǒng)的調(diào)壓器智能化水平低，很大程度上需要人工操作，敏感度較弱。改造成為智能調(diào)壓器后，可以自動(dòng)感知燃?xì)夤芫W(wǎng)中的氣壓變化，根據(jù)壓力情況及時(shí)調(diào)整燃?xì)廨斔?，并將相關(guān)數(shù)據(jù)備份在中心系統(tǒng)。智能調(diào)壓器借助信息化監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字化控制等先機(jī)技術(shù)，能夠通過信息系統(tǒng)的預(yù)設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)燃?xì)夤芫W(wǎng)中的壓力，并在無人監(jiān)管的情況下自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警、信息輸送、遠(yuǎn)程維護(hù)、雙向通訊、智能切斷等功能。

智能調(diào)壓器的工作原理和模式主要有三種：一是當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)部壓力十分穩(wěn)定時(shí)，調(diào)壓器正常運(yùn)行，管網(wǎng)不存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn);二是當(dāng)管網(wǎng)下游燃?xì)鈮毫υ龃髸r(shí)，智能調(diào)壓器會(huì)監(jiān)測(cè)出口的壓力數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)安全范圍之內(nèi)保持正常運(yùn)行;三是當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)的燃?xì)鈮毫?shù)值低于安全系數(shù)時(shí)，調(diào)壓器會(huì)進(jìn)入低壓運(yùn)行模式，確保燃?xì)夤芫W(wǎng)內(nèi)的壓力值處于安全狀態(tài)，即確保管網(wǎng)壓力為正壓，能夠穩(wěn)定燃?xì)獾恼］敵?，避免因壓力失衡?dǎo)致混合氣的出現(xiàn)，防范燃?xì)馐褂蔑L(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.4 升級(jí)智能化管理平臺(tái)

智能化管網(wǎng)的升級(jí)，不僅是施工、設(shè)備、材料和技術(shù)的升級(jí)，更重要的是管理方式和管理系統(tǒng)的升級(jí)，只有在智能化管理平臺(tái)上，才能實(shí)現(xiàn)智能化燃?xì)夤芫W(wǎng)的高效率、高質(zhì)量運(yùn)行。

在智能化系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際需要在管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝監(jiān)控設(shè)備、傳感器等，可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括燃?xì)庑孤?、管網(wǎng)壓力、運(yùn)行數(shù)據(jù)等，并實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收集和管理。智能化管理平臺(tái)通過三維監(jiān)控系統(tǒng)的管理，可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控部分設(shè)備的運(yùn)行狀況，運(yùn)維人員通過監(jiān)控觀察設(shè)備運(yùn)行狀況、燃?xì)鉂舛葦?shù)據(jù)等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的管網(wǎng)管理。智能化管理平臺(tái)根據(jù)既定的運(yùn)行數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控規(guī)則，當(dāng)檢測(cè)到某部位發(fā)生異常時(shí)，會(huì)立即向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并將異常部位、異常數(shù)據(jù)和維修建議一起發(fā)送，便于檢修人員及時(shí)解決。在智能化管理系統(tǒng)中，要納入所有的城市管網(wǎng)管理信息，包括管道布局、施工情況、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備型號(hào)、管理數(shù)據(jù)和用戶信息等，管理人員通過關(guān)鍵詞查詢或定向查詢，可以獲得最精準(zhǔn)的管網(wǎng)信息，及時(shí)了解燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行情況。智能化管理平臺(tái)不僅可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的全面管理和監(jiān)控，還能將管網(wǎng)數(shù)據(jù)與城市管理平臺(tái)相融合，實(shí)現(xiàn)市政管理、民生管理和燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)的結(jié)合，提高城市管理效率。當(dāng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，管理機(jī)構(gòu)可以立即與其他管理部門聯(lián)動(dòng)處理，提高救援速度[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，將各類高科技裝備應(yīng)用在燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和管理中，發(fā)揮先進(jìn)信息化技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)化運(yùn)行能力，改造和升級(jí)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行，提高每一個(gè)環(huán)節(jié)的安全系統(tǒng)和運(yùn)行質(zhì)量，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)城市的更好發(fā)展，還能保證管網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性和服務(wù)能力。值得注意的是，實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化并不是最終目的，在未來的技術(shù)升級(jí)中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)有利于管網(wǎng)改造的新技術(shù)、新設(shè)備，持續(xù)提升燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行能力、服務(wù)能力和安全能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 王龍騰.老城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)智能化改造[D].北京：北京建筑大學(xué)，2020.

[2] 唐立君.城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)改造經(jīng)驗(yàn)分享[J].石化技術(shù)，2017，24（12）：174，183.

[3] 焦洋.如何推進(jìn)老城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)改造[J].中小企業(yè)管理與科技，2017（4）：114-115.

[4] 陳緒華.改造燃?xì)夤芫W(wǎng) 保障供氣安全[J].城市燃?xì)猓?015（4）：36.

[5] 鄧小龍.淺談燃?xì)馀f管網(wǎng)改造存在的問題及對(duì)策[J].四川水泥，2015（9）：68.