智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)

上海燃?xì)夤こ淘O(shè)計研究有限公司 肖詩凡

1 智慧城市社區(qū)

智慧城市社區(qū)是通過應(yīng)用信息化、智能化、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)，實現(xiàn)園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化、運(yùn)營管理精細(xì)化、功能服務(wù)信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展智慧化[1]。目前智慧城市社區(qū)的建設(shè)目標(biāo)，普遍從物理園區(qū)、靜態(tài)模型、動態(tài)管理、自動感知和智慧應(yīng)用五個層次形成基于信息化、智能化社會管理與服務(wù)的新管理形態(tài)的社區(qū)。

目前，智慧城市社區(qū)系統(tǒng)僅采集車輛出入社區(qū)、社區(qū)公共場所監(jiān)控管理、高空拋物、電梯運(yùn)營管理等相關(guān)數(shù)據(jù)，并未關(guān)注社區(qū)居民的能源使用及安全情況。

伴隨著5G時代的到來，信息技術(shù)加快革新，特別是云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，信息化建設(shè)在天然氣行業(yè)越加受到重視。近年來，社區(qū)居民使用天然氣不當(dāng)而引起的事故也時有發(fā)生，有些天然氣事故甚至造成社區(qū)大范圍停氣，嚴(yán)重影響城市社區(qū)的高質(zhì)量發(fā)展。因此，開發(fā)智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)意義重大。

2 智慧燃?xì)庀到y(tǒng)現(xiàn)狀

目前已開展智慧燃?xì)獾纳鐓^(qū)，多數(shù)已經(jīng)使用了SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)等，但多個系統(tǒng)獨(dú)立存在，沒有相關(guān)的聯(lián)動，且多系統(tǒng)操作繁瑣。綜合上述存在的問題，社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)需要一個統(tǒng)一的智慧燃?xì)馄脚_，將社區(qū)內(nèi)所需的各種子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的集成，并對其之間的聯(lián)動進(jìn)行合理的布置，以實現(xiàn)功能的最大化，最終提高社區(qū)的智慧信息化水平，提高效率，精簡人員。

3 智慧燃?xì)庀到y(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)

社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的目標(biāo)應(yīng)聚焦打造“安全、可靠、智能的智慧燃?xì)馍鐓^(qū)”。應(yīng)堅持一體化原則，從社區(qū)的整體需求出發(fā)，推動智慧燃?xì)獍l(fā)展，建立“全面感知、數(shù)據(jù)共享、高效協(xié)同、智能決策、精細(xì)管理”的智慧化新模式；建設(shè)智慧燃?xì)獯缶W(wǎng)絡(luò)，大平臺，圍繞本質(zhì)安全與高質(zhì)量發(fā)展兩大任務(wù)，滿足政府精細(xì)化城市治理、企業(yè)安全化生產(chǎn)運(yùn)行、用戶用氣優(yōu)質(zhì)化體驗等多維度，多層次的需要。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的架構(gòu)，圍繞社區(qū)的功能定位和需求特點(diǎn)，開展智慧燃?xì)忭攲釉O(shè)計，設(shè)計總體功能架構(gòu)與平臺框架，從數(shù)據(jù)治理、物聯(lián)感知、平臺搭建、應(yīng)用場景等方面分解建設(shè)任務(wù)，進(jìn)一步形成智慧燃?xì)庀到y(tǒng)建設(shè)。同時，系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾個特點(diǎn)，(1) 一個智慧燃?xì)馄脚_；(2) 全生命周期建設(shè)；(3) 全場景覆蓋；(4) 監(jiān)測與預(yù)警；(5) 運(yùn)維與保障；(6) 應(yīng)急與處置。系統(tǒng)框架見圖1。

圖1 智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)馄脚_框架

3.3 系統(tǒng)功能

智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)(以下簡稱“智慧燃?xì)庀到y(tǒng)”)應(yīng)實現(xiàn)智能感知、負(fù)荷預(yù)測、數(shù)據(jù)共享、高效協(xié)同、智能決策、精細(xì)管理的能力。由大數(shù)據(jù)、算法、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，將感知元件采集到的信息和數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳至智慧燃?xì)庀到y(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過計算、處理后，將燃?xì)庑孤?、報警、安全、維保等相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔鄢鞘猩鐓^(qū)系統(tǒng)。通過數(shù)字化的技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行量化，形成可視化的指標(biāo)。例如，燃?xì)饩S保風(fēng)險等級中，可以根據(jù)需求設(shè)置三種等級：一級表示正常，定期維保；二級表示異常，需排查處置；三級表示嚴(yán)重，需立即維護(hù)處理。這些量化的數(shù)據(jù)由燃?xì)夤緦ι鐓^(qū)可能存在的風(fēng)險進(jìn)行預(yù)判，并根據(jù)預(yù)判結(jié)果開展處理或相關(guān)處置工作。

3.4 系統(tǒng)組成

智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)(以下簡稱：智慧燃?xì)庀到y(tǒng))可以建設(shè)成為數(shù)字化建設(shè)與交付子模塊、智慧運(yùn)維服務(wù)子模塊兩大組成部分。其中，數(shù)字化建設(shè)與交付子模塊主要包括設(shè)計模型數(shù)據(jù)、設(shè)計變更、設(shè)計過程中產(chǎn)生的各種資料、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的集成、建設(shè)過程中的數(shù)據(jù)采集(如燃?xì)夤艿篮附印⑴钠?、跟測數(shù)據(jù))，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)保存；智慧運(yùn)維服務(wù)子模塊主要包括智能燃?xì)獗頂?shù)據(jù)、燃?xì)鈭缶⑼ピ汗鼙O(jiān)測、智能調(diào)壓器、智能管井、智能監(jiān)測預(yù)警、加裝智能感知元件、AR智能巡檢等應(yīng)用。

(1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的集成。首先要編制合理的數(shù)據(jù)作業(yè)手冊，根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成?；A(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括兩部分：存量數(shù)據(jù)和新建數(shù)據(jù)。新建數(shù)據(jù)一般通過設(shè)計單位的設(shè)計資料和施工過程的管理資料獲取。地下管線采用三維GIS技術(shù)，地上燃?xì)夤艿啦捎肂IM技術(shù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的交付。存量數(shù)據(jù)有可能會由于歷史原因、環(huán)境因素，有些部分需要查閱圖檔資料，缺失部分需要采用探測技術(shù)確定管線，一般資料比較齊全的地下管道根據(jù)存檔資料進(jìn)行重建，地上部分采用三維掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)的重建。數(shù)據(jù)包含但不限于：智能燃?xì)獗?、燃?xì)庑孤﹫缶b置、電磁閥、球閥、智能管井、陰極保護(hù)設(shè)備、智能調(diào)壓器、燃?xì)夤艿馈?/p>

(2) 智能燃?xì)獗?。智慧城市社區(qū)采用智能燃?xì)獗?，實現(xiàn)智能計量。主要基于兩個方面的考慮，一是切實改善用戶體驗，解決傳統(tǒng)燃?xì)獗沓黼y、繳費(fèi)難、基于2G通訊技術(shù)下的傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定耗能高等疑難問題；二是疫情期間，非接觸式智能抄表需求成為主流。智能燃?xì)獗聿捎昧薔B-IOT網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，作為智能數(shù)據(jù)終端，是實現(xiàn)智能化管理的基礎(chǔ)和前提，也是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)服務(wù)的關(guān)鍵。通過統(tǒng)計分析，形成面向生產(chǎn)組織全過程的決策服務(wù)信息，為業(yè)務(wù)優(yōu)化升級提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)智慧燃?xì)鈽I(yè)務(wù)數(shù)字化、管理智能化、服務(wù)質(zhì)量以及終端用戶體驗改良化。同時可以實現(xiàn)用戶通過移動端遠(yuǎn)程檢查用氣狀態(tài)、用氣情況。如果有需求，用戶遠(yuǎn)程申請燃?xì)夤就ㄟ^移動端遠(yuǎn)程操控切斷燃?xì)忾y門。

(3) 燃?xì)庑孤﹫缶b置。智慧城市社區(qū)采用燃?xì)庑孤﹫缶b置(簡稱報警器)，實現(xiàn)智能報警。報警探測裝置一旦檢測到天然氣濃度超過標(biāo)準(zhǔn)安全值，通過傳感器內(nèi)部的中央控制系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警，用 NB-IOT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)關(guān)閉閥門[2]。異常報警器的位置第一時間在智慧燃?xì)庀到y(tǒng)上高亮顯示，同時將報警器的位置、型號、編號以及所屬系統(tǒng)推送至燃?xì)夤芾聿块T或社區(qū)管理中心，再由管理部門委派專職維保人員及時處理。

(4) 陰極保護(hù)設(shè)備。智慧城市社區(qū)燃?xì)怃摴苓x用智能陰極保護(hù)系統(tǒng)，監(jiān)測犧牲陽極腐蝕情況，設(shè)備搭載于犧牲陽極處，通過工作流程的建立，設(shè)置常規(guī)監(jiān)測任務(wù)以提高陰極保護(hù)管理的智能化、自動化、信息化水平，并且能通過對陰保數(shù)據(jù)異常的自動判斷，起到及時發(fā)現(xiàn)問題、快速處理問題的作用。

(5) 智能閥門井。智慧城市社區(qū)在閥門井中加裝燃?xì)鈾z測設(shè)備，智能閥門井蓋通過內(nèi)置的電池供電，結(jié)合5G技術(shù)作為信號傳遞通道，燃?xì)鈾z測設(shè)備將實時數(shù)據(jù)反饋至智慧燃?xì)庀到y(tǒng)。燃?xì)鈾z測儀器可設(shè)置多級管理模式，日常上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)管理；燃?xì)鉂舛瘸瑯?biāo)時儀器將會向智慧燃?xì)庀到y(tǒng)實時發(fā)送警報，及時啟動應(yīng)急處置流程。一旦發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤肚闆r，可以遠(yuǎn)程一鍵控制切斷氣源，實現(xiàn)移動端管理、智能管理。

(6) 智能調(diào)壓器。智慧城市社區(qū)采用智能調(diào)壓器，可以將燃?xì)膺M(jìn)口壓力、出口壓力、溫度、流量的監(jiān)測管理功能集成，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的自動采集，自動上傳和自動報警等功能，能夠有效保證調(diào)壓器的安全性。智慧燃?xì)庀到y(tǒng)可以實時查看智能調(diào)壓器的運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)運(yùn)營管理人員遠(yuǎn)程根據(jù)上下游用氣情況進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)壓限流的管理。在發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤稌r，可以通過移動端控制智能調(diào)壓器切斷氣源，實現(xiàn)智能管理。

(7) 智能管網(wǎng)運(yùn)維。智慧城市社區(qū)，在現(xiàn)有管網(wǎng)布局資料較為完善的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推廣智能感知設(shè)備的全面覆蓋，通過整合氣源、管網(wǎng)、客戶端等供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)，完善燃?xì)庵悄鼙O(jiān)測、管網(wǎng)預(yù)警、區(qū)域燃?xì)夤┣髮崟r分析等，實現(xiàn)燃?xì)馊W(wǎng)智能監(jiān)測，通過完善以下方面工作內(nèi)容：健全全過程動態(tài)數(shù)據(jù)采集制度，集成管網(wǎng)自動監(jiān)測、事故報修搶修、自查維修、管網(wǎng)巡檢、管道檢測、設(shè)備維護(hù)、更新改造等全過程管理的動態(tài)數(shù)據(jù)；實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，基于健全的管網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，匯集管網(wǎng)運(yùn)行信息、用戶服務(wù)信息、智能計量信息等大數(shù)據(jù)信息，探索建立大數(shù)據(jù)分析模型，形成系列數(shù)據(jù)分析應(yīng)用；建設(shè)智能調(diào)度生產(chǎn)指揮輔助系統(tǒng)，依托大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，逐步實現(xiàn)中長期預(yù)測平衡、全網(wǎng)優(yōu)化調(diào)配、應(yīng)急高效輔助等智能化管理功能，為智慧城市社區(qū)燃?xì)庥脩籼峁└踩椭悄艿墓夥?wù)。

(8) AR智能巡檢。智慧城市社區(qū)采用AR智能巡檢，通過AR增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)實與模型的疊加。采用AR智能巡檢技術(shù)，解決了傳統(tǒng)人工巡檢中燃?xì)夤艿揽床磺?、找不到、理不順問題。通過預(yù)設(shè)的二維碼信息，由巡檢人員手持AR智能巡檢設(shè)備進(jìn)行掃碼定位，模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)實數(shù)據(jù)疊加，如果發(fā)現(xiàn)異常(閥門異常、燃?xì)獗?、油漆脫落、管道腐蝕、私改等問題)可以進(jìn)行拍照上傳，并進(jìn)行問題描述，由智慧燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行問題的排查，專業(yè)維保人員進(jìn)行處理，待處理后再由AR智能巡檢設(shè)備上傳已維?，F(xiàn)狀，實現(xiàn)了問題的閉環(huán)處理。

4 社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)未來展望

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)與氣網(wǎng)、用戶、現(xiàn)場管理人員及運(yùn)維物資等緊密聯(lián)系；通過大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)構(gòu)架燃?xì)怦{駛艙，實現(xiàn)更科學(xué)智能決策，全面提升智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的安全可控性；人工智能實現(xiàn)無限可能，數(shù)據(jù)分析挖掘等增值服務(wù)也不斷涌現(xiàn)，這些都為燃?xì)庑袠I(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。社區(qū)智慧燃?xì)庖彩侨細(xì)馄髽I(yè)提高綜合運(yùn)營水平、擴(kuò)展燃?xì)馄髽I(yè)經(jīng)營范圍、強(qiáng)化企業(yè)運(yùn)營本質(zhì)安全、提升客戶滿意度、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效手段，代表了行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，也將帶來城市能源系統(tǒng)的深刻變革。智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)，符合城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，符合智慧城市社區(qū)對于增強(qiáng)綜合管理能力、提高智能運(yùn)營水平、提升智慧服務(wù)能力和實現(xiàn)投資效益最大化的需求。

5 總 結(jié)

目前燃?xì)庑袠I(yè)在社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)建設(shè)上做了大量的工作，取得了一些階段性成果，但要實現(xiàn)社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)還有很長的一段路要走。未來需要更多場景的融合，例如，居民場景建設(shè)，為社區(qū)居民提供一個安全、舒適、便利的燃?xì)夥?wù)環(huán)境，落實居民用戶漏氣遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、燃?xì)饫U費(fèi)線上辦理、樓宇燃?xì)饽芎谋O(jiān)控、社區(qū)綜合能源智能控制?？梢詫崿F(xiàn)用氣過程實現(xiàn)智能監(jiān)測、壓力監(jiān)測、流量監(jiān)測、設(shè)備管理，并做好智能收費(fèi)業(yè)務(wù)管理，以安全、穩(wěn)定、高效的為用戶供氣，保障管網(wǎng)安全，有效提升用戶側(cè)精細(xì)化管理水平，進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)急事故發(fā)生時的加處置效能等，形成基于信息化、智能化的燃?xì)夤芾砼c服務(wù)的一種新型管理的生態(tài)社區(qū)。因此，智慧城市社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)，需要我們繼續(xù)豐富理念認(rèn)識，促進(jìn)創(chuàng)新思維，加大科技引領(lǐng)，增強(qiáng)行業(yè)內(nèi)交流溝通，持續(xù)推進(jìn)社區(qū)智慧燃?xì)庀到y(tǒng)的建設(shè)，為經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境可持續(xù)的高端發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。