智慧城市背景下城市燃气存在问题及发展方向

1 智慧城市对城市燃气的影响

智慧城市发展背景下数据分析、人工智能等技术的发展给城市燃气行业转型指引了方向，城市燃气企业如何在保证安全运营的前提下实现智慧化转型，是当前城市燃气面临的一个重大挑战。

2021年湖北十堰的“6·13”燃气爆炸事件及辽宁沈阳的“10·21”燃气爆炸事件

引起了公众对城市燃气安全的关注，同时也给城市燃气运营带来一定的压力，基于安全运营基础的城市燃气智慧化转型是大势所趋。智慧城市理念是,未来的城市发展必将与科技融合,而核心管理系统的创新不仅能提升城市的服务效能,也能为居民提供更好的生活环境

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智慧城市下政策、新技术发展、安全生产要求及数据管理安全都影响着城市燃气行业发展方向。

① 政策

根据《“十四五”现代能源体系规划》，“十四五”时期，要加快构建现代能源体系，建设能源强国，全力保障国家能源安全，助力实现碳达峰碳中和目标，支撑经济社会高质量发展。为了达到规划中要求，城市燃气首当其冲。

② 新技术发展

近年来，大数据、云计算、人工智能、边缘计算等新技术得到飞速发展并逐步渗入到传统行业当中。

2.2.1 流域土壤侵蚀估算 USLE(The Universal Soil Loss Equation)，即通用土壤流失方程[5]，该模型考虑研究区降雨、土壤及地形等实际自然地理情况，并考虑作物耕种与管理等人为因素，对流域内土壤侵蚀的平均速率进行估算，该结果与流域给定的容许土壤流失量相比，可以为土壤侵蚀的防治提供一定的指导[6-8].

③ 安全生产要求

2021年公布的《中华人民共和国安全生产法》

，进一步强调了安全生产的重要性，安全生产进入了一个空前的时期。

④ 管网密闭空间隐患

城市燃气输配和调度采用的控制系统种类繁多，如何管理燃气管网运营数据、保障运营数据安全，是决定燃气安全运营的关键和基础。

定义4：从容量为N的总体中抽取容量为n的样本，可将总体分成均衡的若干部分，然后按照预先制定的规则，从每一部分抽取一个个体，得到所需要的样本，这种抽样的方法叫做系统抽样．

2 燃气管网管理存在的问题

① 存量钢质管道管理

学生公寓网不能简单的设计为和普通社区网一样只提供运营商服务，而是要纳入学校统一管理，作为校园网的一部分。根据我校采取原校园网核心和公寓网核心直接连接的方式，打通两个网络，融合为一张更大的校园网。校园网和公寓网的认证系统采取定时和触发两种方式同步两边的账号和密码，实现师生在教学办公区和公寓使用一套上网账号和密码。

c.完成整改并进行风险再评估

② 数据采集

根据以上观测变量,设计相关调查问卷,对样本数据进行量化,使用SPSS 19.0作为分析工具.对免费开放感知、地方依赖以及地方认同相关项目采取“1=非常不同意，2=不同意，3=说不清，4=同意，5=非常同意”的5级李克特量表,公园满意度则使用“1=非常不满意，2=不满意，3=中立，4=满意，5=非常满意”的5级李克特量表．

城市燃气管道数据主要分为建设期数据和运营期数据。建设期由于施工建设及验收标准规范要求不高，导致建设期管道本体数据采集不全，管道管理缺乏数据支撑，难以通过有效手段科学地开展管道剩余寿命评估，从而导致针对管道维修、维护等工作的人力、物力和财力投入无法进行有效预估，导致投入的费用无法集中解决重要的隐患问题。另一方面，管道运营期投入了大量的针对管道、阀门、阀室等终端的数据采集系统，这些数据采集系统独立、分散，数据结构各异，数据融合度不够，无法使用采集到的数据直接指导日常的运营管理工作。

③ 山地管道日常巡检

① 开展钢质管道全面检验

④ 数据管理安全

只能这样了，何良诸绕到车那面，蹲在踏板上，小勺没有发现。就是看见了，车门外挂大肉，也不是司机买的。卡车起动，加速，寒风呼啸，出街口后，道路孬，车没命地颠簸，何良诸抠车门的手，冻得粘住了，挺起脖子，看见赵集直勾勾前视，嘴角挂着暖和的笑。何良诸愤怒了，这家伙，怎么会笑！车没有停下的意思，叫车豁子涮了！何良诸又急又恨，心里明白，却不敢乱动，举了几次，终于把冻僵的手像棍子似竖起来，梆梆梆敲玻璃。赵集吓了一跳，才想起门外挂块肉，急煞车。赵集扭身推车门，何良诸蹲在踏板上。赵集贴住车窗，叫嚷：“下去。”

第三方工地施工的现象存在于大多数城市，根据现有地方性燃气安全管理规章制度，已经明确规定了管道周边施工的边界、要采取的措施、施工报备流程。极端情况下施工单位会在燃气管道监管人员不在场的情况下违规作业、野蛮施工，造成燃气管道被破坏。城市中压燃气管道埋地较浅，周围人群密集，施工破坏造成的燃气泄漏爆炸事故将会造成严重的人员伤亡。

在低压氮气二次密封气总管上设有安全阀，设定压力0.6 MPa，保护二次密封气不超压。两路外部密封气与自身工艺气之间设有自动切换阀，在压缩机运行正常后可以将外部密封气自动切换到自身工艺气[2]。

⑤ 第三方工地非法入侵

d.开展风险管控

密闭空间长久存在给燃气管网带来了重大的安全隐患，其隐蔽性往往难以发觉。

3 城市燃气行业未来发展方向

管道巡查巡检是日常性的工作，主要目的是及时发现管道周围安全隐患并采取措施。城市燃气管道遍布市政道路及山地，市政道路通过路巡或机动车载巡，可有效完成日常巡查巡检任务。山地道路崎岖偏远，特别是台风、暴雨等天气时，很难做到规定的巡查巡检频率。山地边坡容易发生地质灾害等危险状况，降低巡查巡检频率会导致地质灾害隐患存在的时间延长，一旦发生则会造成重大安全事故。极端天气下的巡查巡检也会对巡查巡检人员造成人身伤害，得不偿失。

TSG D7004—2010《压力管道定期检验规则 公用管道》要求，为了保证埋地钢质管道安全运行，需对埋地钢质管道进行定期检验。钢质管道全面检验内容主要包括数据收集、风险预评估、风险再评估、风险管控。城市燃气埋地钢质管道大多运行逾10 a，进入了事故发生的高峰期，一旦发生腐蚀泄漏或断裂，往往引起火灾、爆炸等灾难性事故。需要采用可靠的检验技术，定期对在役埋地钢质管道进行全面检验，避免发生管道泄漏和爆炸事故

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a.收集全面检验所需管道数据

采用资料审查、区段划分、敷设环境调查、防腐层不开挖检测等技术手段，对埋地燃气管道开展数据收集。

b.对埋地管道进行风险预评估

如果能够坚持连续三周不吸烟，这次戒烟可能就会有成功的希望，这几天虽然精神上有烦恼，但老闻觉得胸口、喉咙舒服清畅多了，胃口好，饭量也有所增加。

采用管道划分、计算失效可能性得分、计算失效后果得分、计算风险值、确定风险等级等方法，对埋地燃气管道开展风险预评估。

20世纪80、90年代，城市燃气管道以钢质管道为主。2000年之后，每个城市根据城市发展需要，对中压燃气管网进行改造，将部分中压钢质燃气管道替换为PE管道。部分钢质管道无法通过管道内检测等技术手段开展检测工作，也就无法通过腐蚀评价等技术对管道进行风险评价。有的城市在实际对中压管网运营管理中，考虑到运营成本或维修维护便利性，管理重点主要集中在PE管道上，从而造成了钢质管道管理上的疏忽。

乡村旅游发展过程中需要与其他产业融合，例如延伸当地特色节庆、农产品的产业链，提升附加值。结合珠三角地区游客都比较熟悉的桑基鱼塘，除了让游客观看和游览，还要给游客提供亲身参与桑树种植的旅游活动，让游客能更深刻地了解岭南地区的渔耕文明，同时还能品尝亲自采摘的桑果；另一方面，延伸服务，增强旅游者的体验，如增加互联网的宣传与意见反馈，增加主客之间、游客之间的互动；完善乡村旅游商品的购买寄送等。

针对全面检验中发现的问题，由燃气管道经营企业完成问题整改，再由检验单位进行复验，复验合格后再由检测单位进行风险再评估。

基于传统东方家庭观念的延续，我国和东亚的许多国家一样虽然致力于开发家庭养老的功能，提倡和鼓励“多代同居”的模式，但确实已经不适应现代人的居住生活理念。随着我国人口流动和生活理念变化，城乡空巢家庭数量不断增多，根据民政部的数据，目前我国城乡空巢家庭超过50%，部分大中城市达到70%。全国65岁以上“空巢老人”有4150万人，到“十二五”期末将超过5100万人，占老年人口近1/4[2]。空巢家庭中，一成的老人是单身。代际分离增加了家庭养老的困难。

对GIS系统进行标注，按照风险级别进行颜色划分，建立管道风险管控图层

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② 建立管道管理数据库

当前燃气管道经营企业存在管道数据资源独立分散、数据采集标准不统一、数据内容缺失、数据管理不到位等问题

，依托现有的数据管理基础，建立管道管理数据库。以生产运营和管理的实际流程为实体对象，明确数据来源，防止数据孤岛发生，采用“源头采集，避免重复录入”的原则，依托就地录入模式，将各业务模块数据规范化处理后进行统一存储和集中管理。根据应用需求，建立对应数据库，实现数据资源在生产运营及领导决策中的辅助作用。以应用为基础，全域范围内建立数据模型，保证数据高效管理和数据安全。利用数据仓库技术和数据挖掘技术，将不同源的数据进行集成、清理、转换和挖掘，全面综合分析数据，为管理层提供决策支持

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③ 无人机巡查巡检

现阶段，无人机巡查巡检用来弥补人工巡检的不足，特别针对特殊情况可以达到良好的应用效果。对于管道经过的山地等复杂情况,一般人工巡检费时费力，数据采集困难，利用无人机巡检可以克服地形障碍，实现采集数据及发现安全隐患。进一步通过长期的图片及影像对比分析，可以自动对比分析出管道周边区域的地理信息。针对山地燃气管段，利用现有GIS系统，采用无人机巡查巡检是可行并且便于操作的。在无人机沿燃气管道飞行中，首先将燃气管道的桩点位置与高程信息输入系统，通过拍摄遥感图像时的经纬度数据和无人机航行3个姿态角，通过计算获得无人机的姿态信息

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④ 管道密闭空间泄漏预警

由式(1)至式(16)可解得T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12和T14，并由此可得循环的量纲-功率

可燃气体发生爆炸有3要素：可燃气体体积分数在爆炸极限范围、相对密闭空间或约束条件空间、点火源

。在密闭空间内，一旦发生微小的燃气泄漏，即可形成可燃气体聚集的情况，属于安全隐患。通过日常人工巡查巡检，可以发现比较明显的密闭空间，采取合理的措施即可消除隐患。燃气泄漏监测预警系统是当前应用较为成熟的系统之一。燃气泄漏监测预警系统由泄漏监测装置、数据服务器、监测平台及监控中心组成。系统安装在密闭空间内，将采集到的数据传送至服务器，当泄漏监测装置采集到的甲烷体积分数超过预设的报警阈值时，泄漏监测装置将跳过预设的数据发送时间间隔，立即将甲烷体积分数及报警信息发送至监测平台。相关数据在计算机或大屏幕上展示，根据上传的甲烷体积分数对事件等级分类，将泄漏报警等决策依据推送至监控中心，实现密闭空间泄漏监测预警

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⑤ 开展光纤振动预警

第三方施工侵害引发的管道事故具有隐蔽的突发性，仅靠人工巡查巡检难以第一时间发现并采取措施，人工巡查巡检无法全天候对管道进行全面的连续监控，长期的人工投入与燃气公司低成本战略发展要求不符

。光纤震动预警监测系统以单模光纤作为传感介质，对光纤感应范围内埋设的燃气管道进行长距离实时监测，主要由传感光纤和集成处理主机组成。光纤中传播的光信号受到外界面振动事件影响，产生扰动信号，通过集成处理主机对接收到的扰动信号进行分析，可以准确地获取振动事件的基本情况，包括事件发生的时间、位置、位移、压力、应变、温度等信息，从而进一步判断事件类别，达到及时预警的目的

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[ 6 ] 任学军，徐磊，林涛. 管道运营企业数据信息资源共享和安全问题的解决方案[J]. 经营与管理,2014(9):119-122.

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