城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)技術(shù)的探究

張修男

（上海能源建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 引言

當(dāng)前，隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提高，我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)也不斷延伸，導(dǎo)致整個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行規(guī)模龐大，地下管線復(fù)雜。同時(shí)，由于燃?xì)庖兹家妆奶攸c(diǎn)，對(duì)安全要求很高，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求，亟需引入智能化技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)等信息科學(xué)對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位安全監(jiān)控，做到早預(yù)警、早發(fā)現(xiàn)、早治理，促進(jìn)城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)的科學(xué)建設(shè)和安全發(fā)展，并以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，給管理層制定更加精細(xì)化的決策提供科學(xué)依據(jù)[1]。

對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行智能化體系構(gòu)建，主要借助多種信息傳感器設(shè)備的追蹤和監(jiān)控，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析、管理等，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)管理效率的大幅提升。

2 城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)應(yīng)用的主要信息系統(tǒng)

2.1 GIS系統(tǒng)

GIS（Geographic Information System），即地理信息系統(tǒng)，其主要功能包括數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。基于其強(qiáng)大的地理空間分析能力和圖形處理能力，以及快速查詢功能和定位搜索功能，GIS系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的智慧化建設(shè)中，利用GIS技術(shù)系統(tǒng)，依托計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜地理信息，可以較好地分配燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的分配方式相比，更靈活、操作性更強(qiáng)、實(shí)用性更高。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，還可以控制燃?xì)廨斔驮O(shè)備。

2.2 SCADA系統(tǒng)

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisi‐tion）系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。它是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控的。在城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)的應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行全方位監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集終端數(shù)據(jù)，以計(jì)算機(jī)為中樞、以通信技術(shù)為神經(jīng)、以RTU（遠(yuǎn)程終端）和傳感器為行動(dòng)，進(jìn)一步控制自動(dòng)化系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類(lèi)信號(hào)報(bào)警等功能[2]。

圖1 SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

3 城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)的規(guī)劃要點(diǎn)

3.1 管網(wǎng)安全性

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的建設(shè)形式多樣，無(wú)論是新建還是老舊改造，安全性都應(yīng)該是管網(wǎng)運(yùn)行的最基本原則。在燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，首先要確保硬件設(shè)備質(zhì)量，由UPS電源保證供電的穩(wěn)定性。其次，優(yōu)化計(jì)算機(jī)軟件的智能算法，采用有效的編程設(shè)計(jì)，建立安全應(yīng)急程序和應(yīng)急管理體系，保證系統(tǒng)安全[2]。在燃?xì)馐鹿手校梢詰?yīng)用軟硬件管理系統(tǒng)對(duì)管道中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)、收集數(shù)據(jù)，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別和處理，大幅減少城市燃?xì)夤艿赖陌l(fā)生概率。

3.2 技術(shù)先進(jìn)性

在進(jìn)行城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，需要選用完善、成熟、先進(jìn)的技術(shù)體系。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要有人性化，要提供較好的人機(jī)交互感受，要重視程序的兼容性、開(kāi)放性和可拓展性，同時(shí)，還應(yīng)為升級(jí)和擴(kuò)容留有冗余，便于技術(shù)進(jìn)步后的維護(hù)升級(jí)管理。

3.3 成本經(jīng)濟(jì)性

在選用智能化設(shè)備和管理系統(tǒng)時(shí)，保證功能實(shí)現(xiàn)是基礎(chǔ)，此外，還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本。尤其是系統(tǒng)的后期投入和維護(hù)費(fèi)用，平衡各項(xiàng)條件，做到最優(yōu)性價(jià)比。

3.4 數(shù)據(jù)采集完善

智慧管網(wǎng)的一大特點(diǎn)就是運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理。對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)采集需要做到：①合理、有效布設(shè)燃?xì)庑畔?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；②重視參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)；③對(duì)關(guān)鍵的信息數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度、濕度、流量等進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)；④在特定關(guān)鍵點(diǎn)探測(cè)可燃?xì)怏w濃度和震動(dòng)指標(biāo)；⑤避免監(jiān)測(cè)裝置受水影響；⑥注意監(jiān)測(cè)裝置的防雷、防盜。此外，做好入戶檢查工作，確保系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶的燃?xì)鈹?shù)據(jù)信息。

3.5 監(jiān)控與預(yù)警的智能化

燃?xì)饩哂幸兹家妆奶攸c(diǎn)，因此，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)做到智能監(jiān)控與預(yù)警十分有必要。首先，對(duì)燃?xì)鈧鬏斚到y(tǒng)進(jìn)行全方位不間斷監(jiān)測(cè)，通過(guò)自動(dòng)預(yù)警，利用GIS和SCADA系統(tǒng)，對(duì)事故進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并進(jìn)行應(yīng)急處理，啟動(dòng)搶修預(yù)案，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合移動(dòng)通信技術(shù)，為事故搶險(xiǎn)指揮調(diào)度提供支持。

4 城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)管理

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜，且由于管網(wǎng)處于地下，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，需要布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這對(duì)老舊管網(wǎng)提出了更高要求。硬件上，對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行改造，布設(shè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、采集硬件。軟件上，對(duì)硬件設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件平臺(tái)進(jìn)行分析、整理，同時(shí)，還要保障數(shù)據(jù)安全可靠。在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中開(kāi)展數(shù)據(jù)采集工作，要對(duì)采集物體模型進(jìn)行優(yōu)化，及時(shí)修改圖紙中不合理的地方?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)可確保相關(guān)人員了解重點(diǎn)部位情況，有助于優(yōu)化工作方式，提高工作效率。通過(guò)對(duì)溫度、濕度等數(shù)據(jù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析，可實(shí)現(xiàn)管理決策科學(xué)合理，執(zhí)行方案及時(shí)、可靠，有效提升城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行水平[3]。

4.2 智能管理平臺(tái)建設(shè)

目前，主流的燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理模式為系統(tǒng)化平臺(tái)管理。主要指將燃?xì)夤芫W(wǎng)的內(nèi)部應(yīng)用和外部服務(wù)，以及支撐系統(tǒng)等納入統(tǒng)一的系統(tǒng)化管理平臺(tái)進(jìn)行管理，做到對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行關(guān)鍵位置的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，應(yīng)用模擬算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等對(duì)事故予以預(yù)警和數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)系統(tǒng)化平臺(tái)管理建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的連接，保證系統(tǒng)的有效調(diào)配和使用。

4.3 監(jiān)控預(yù)警

隨著經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來(lái)越多，施工造成燃?xì)夤芫W(wǎng)破壞的情況屢見(jiàn)不鮮，給老百姓的生命安全、生產(chǎn)生活帶來(lái)影響。通過(guò)智能技術(shù)，對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)算法和數(shù)據(jù)分析，可對(duì)事故進(jìn)行精準(zhǔn)定位、應(yīng)急處理、智能搶修。相關(guān)部門(mén)和人員可以通過(guò)手機(jī)APP等智能終端接收相關(guān)信息，并以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行科學(xué)決策。

4.4 智能巡檢

智能巡檢是燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧化的主要表現(xiàn)之一，與傳統(tǒng)人工巡檢方式相比，智能巡檢可有效降低人力成本，提升檢驗(yàn)效率，保障人的生命安全，降低企業(yè)運(yùn)行成本，推動(dòng)燃?xì)夤芫W(wǎng)服務(wù)的智能化、自動(dòng)化。

4.5 系統(tǒng)升級(jí)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧城市的發(fā)展，為未來(lái)城市燃?xì)庵腔酃芫W(wǎng)的運(yùn)行奠定了技術(shù)和管理基礎(chǔ)。隨著智慧技術(shù)的發(fā)展，燃?xì)夤芫W(wǎng)也必然會(huì)升級(jí)應(yīng)用。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧城市建設(shè)運(yùn)行制度，更多地連接城市運(yùn)行管理的方方面面，做到萬(wàn)物互聯(lián)，一方出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)平臺(tái)將進(jìn)行智能化判斷和處理。如此，不僅可以提升城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行水平，還能改變智慧城市建設(shè)的運(yùn)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧統(tǒng)一發(fā)展。

5 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)地下管線的保護(hù)措施

5.1 合理規(guī)劃施工管線

在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中，首先需要合理規(guī)劃施工管線，通過(guò)對(duì)管線的相關(guān)情況進(jìn)行了解和收集，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，避免與原有管線造成矛盾沖突。此外，在規(guī)劃中還應(yīng)該考慮管網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展，要留有一定余地，便于后期維護(hù)升級(jí)。合理的施工管線規(guī)劃是保證管線壓力和供氣順暢的重要條件，也是保證工程項(xiàng)目質(zhì)量的先決條件，因此在工程實(shí)踐中，需要通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件選擇適用性和經(jīng)濟(jì)性高的管徑，嚴(yán)格遵守管線的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，避免錯(cuò)誤施工、延誤工期給人民的生活造成不便[4]。

5.2 合理選擇施工技術(shù)

在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中，為了避免管線受損，必須采取合理的施工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)?；诠芫€位置、深度等要素進(jìn)行保護(hù)技術(shù)的選擇。同時(shí)，要保證施工流程、施工操作符合要求。積極采用新技術(shù)、新產(chǎn)品對(duì)管線工程進(jìn)行建設(shè)。尤其是土體沉降、土體加固、復(fù)雜管線施工等方面，要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，選取先進(jìn)的施工技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。

5.3 加強(qiáng)管線施工管理

燃?xì)夤芫W(wǎng)因其易燃易爆的特性，施工時(shí)，需要引起高度重視，提高管網(wǎng)設(shè)計(jì)安全系數(shù)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行施工，保證燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)行。在管理上，要明確施工要求，把控技術(shù)細(xì)節(jié)，提高工程質(zhì)量和安全管理水平。除了不斷提高新建管道的建設(shè)質(zhì)量，老舊管道運(yùn)維更應(yīng)加強(qiáng)施工管理。積極引進(jìn)先進(jìn)信息技術(shù)，推動(dòng)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的信息化發(fā)展，依托GIS和SCADA技術(shù)，加強(qiáng)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、進(jìn)行事故精準(zhǔn)定位，通過(guò)統(tǒng)一管理平臺(tái)進(jìn)行智能響應(yīng)、處理，完善燃?xì)夤芫W(wǎng)的智慧化管理體系。

5.4 強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)管

對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管，具體包括：①對(duì)管網(wǎng)所用材料、施工工藝、施工環(huán)節(jié)進(jìn)行管理、監(jiān)督、檢查，確保所有材料資質(zhì)齊全，工藝先進(jìn)可靠，環(huán)節(jié)穩(wěn)步推進(jìn)；②在管網(wǎng)施工工作結(jié)束后，要通過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量驗(yàn)收才可投入使用；③通過(guò)智慧管網(wǎng)一體化信息管理平臺(tái)對(duì)整個(gè)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理，確保管網(wǎng)運(yùn)行安全可靠。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)對(duì)于居民生活和城市建設(shè)關(guān)系重大，由于其管網(wǎng)復(fù)雜、有安全隱患、規(guī)模大等特點(diǎn)決定了必須進(jìn)行智慧化管理技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)化地下管線的施工保護(hù)措施，為建設(shè)更智能、科學(xué)、合理、領(lǐng)先、安全的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)奠定技術(shù)管理基礎(chǔ)，積極推動(dòng)我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展。