智慧燃气调度系统应用探析

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-1424

作者简介：招珺铧（1996—），男，本科，助理工程师，研究方向为城市燃气输配系统应急指挥、生产调度、气源调配等工作。

摘要：随着智能技术在各行业的广泛应用，基于物联网、云计算、大数据等技术的智慧燃气调度系统在燃气行业得到开发与应用。通过对智慧燃气调度系统的子系统及功能进行分析，并在此基础上，分别从智能化管理、安全管控、紧急响应以及数据分析4个方面对智慧燃气调度系统应用进行了探讨，以便为相关人员提供借鉴，促进我国能源智能化发展。

关键词：智慧燃气 调度系统 智能化管理 安全管控 紧急响应 数据分析

智慧燃气调度系统作为科技与能源交叉应用的产物，通过实时监测与分析天然气输送、储存、分配等信息，利用GIS系统的第三方工地施工管理功能，为燃气调度管理人员作出有效决策提供可靠数据支持，实现对第三方工地施工活动的智能管控，为输配系统的安全稳定运行提供保障。

1智慧燃气调度系统的子系统及功能

1.1 GIS系统

该系统也称地理信息系统，记录了管道、阀门和用户的地理位置信息，以及项目建设信息、管道技术参数信息等[1]。其核心功能是对管网基础信息进行数字化管理。根据调度业务需求，开发了多个功能应用模块，实现第三方工地的管控、紧急事件气源阀关闭分析和抢险车辆调度管理等功能。1.2 SCADA系统

该系统也称数据采集和监控系统。由监控中心、远程终端单元、通信网络和控制设备等组成，其中监控中心负责管理和运行整个系统，远程终端单元负责数据采集和控制，通信网络用于数据传输和通信，控制设备用于对燃气系统进行控制和调节。

1.3智慧管网运营系统

采用5G通信、北斗定位和AI算法等信息技术，实现了管网巡查巡检、设施维保等业务的全过程质量管控。系统可以对管网巡查员进行实时监控，并通过任务工单量化管理机制来分析与监管巡查业务开展质量。

1.4 管道完整性管理系统

基于风险管理理念，对管道进行全生命周期的管理，包括设计、制造、施工、运行、维修和判废每个阶段的介入。该系统通过数据采集、单元识别、风险评价、风险控制和效能评价构成五步循环的管道完整性管理体系。在管道建设期和运行期，系统可以确保施工数据的准确性以及管道安全运行[2]。

1.5安全运营管理系统

通过数据分析为安全管理人员提供综合监管全视图。该系统建设了安全管理、生产运营和应急管理3个平台，实现了对安全运营管理的全面覆盖和综合监管。

2智慧燃气调度系统设计思路及要点

2.1设计思路

智慧燃气调度系统设计应以满足燃气运营管理需求、提高调度效率、确保安全稳定运行和降低运营成本为核心目标。在设计思路上，需要充分考虑市场需求、技术发展趋势以及运营管理实际情况，结合信息化技术、物联网技术和人工智能技术，构建智能化、数字化的燃气调度系统。

2.2设计要点

2.2.1 系统架构设计

在系统架构设计上，需要考虑集成GIS系统、SCADA系统、智慧管网运营系统、管道完整性管理系统和安全运营管理系统，实现各系统之间的数据通信和信息共享，构建统一的智慧燃气调度平台。

2.2.2 数据管理与分析

系统需要具备高效的数据管理和分析能力，包括对管网基础信息、运行数据、安全数据等多维数据的管理和分析，以支持智能决策和运营优化。

2.2.3 实时监测与远程控制

SCADA系统通过实时采集和传输各个设备和传感器所获得的数据，同时提供监控、报警、数据分析和决策支持等功能，帮助运营人员实时监测和管理燃气系统的运行状态，提高生产效率和安全性。

2.2.4 人工智能技术应用

通过引入人工智能技术，实现对管网巡查、巡检、设施维保等业务的智能化管理，提高管控效率和运营质量。

2.2.5 安全管理与应急响应

设计安全运营管理系统，建立安全管理、生产运营和应急管理3个平台，实现对安全运营管理的全面覆盖和综合监管，保障运营安全。

2.2.6 风险管理与完整性评估

管道完整性管理系统应基于风险管理理念，建立全生命周期的管道风险管理体系，确保管道在设计、施工、运行、维修等阶段的安全可靠。

2.2.7 技术创新与持续优化

在系统设计中要注重技术创新和持续优化，引入新型的信息技术、通信技术、定位技术等，不断提升系统功能。

3智慧燃气调度系统应用

3. 1智能化管理

智慧燃气调度系统通过智能化管理技术，结合SCADA系统的远程控制和调节功能，以及系统的数据分析功能，可以实现对管道运行的远程调整和综合监管，从而保障管道的安全稳定运行。

3.1.1 实时监测

利用SCADA系统对燃气管道、储气罐等关键设施进行实时监测，实时采集设备运行状态、气压、温度等数据，并建立实时监控系统，确保安全生产[3]。

3.1.2 数据分析与预测

采用大数据分析技术，对实时采集的燃气管道压力、流量等数据进行分析，运用机器学习算法进行预测，提前识别可能出现的问题，避免事故发生。

3.1.3 自动调度系统

基于实时数据和预测结果，建立智能化的燃气调度系统，通过自动计算和优化供气方案，实现燃气资源的高效利用和分配，确保供应稳定和节约能源。

3.1.4 远程控制与应急响应

结合物联网技术，实现远程监控和操作管控，应对突发情况和灾害，及时做出调整和响应，保障燃气管道系统的安全稳定运行。

3.2安全管控

智慧燃气调度系统通过多方面的智能化管理手段，有效保障输配系统的安全稳定运行，并加强对第三方工地施工活动的管控，从而有效防范事故风险，确保千家万户的用气安全。

3.2.1 实时监测输配系统数据

系统通过传感器实时监测输配系统压力、温度、流量和泄漏告警等关键参数。数据采集频率达到每秒100次，确保对系统运行状况的全面监测[4]。

3.2.2 异常情况发现与处理

当系统监测到异常情况，如管道压力异常或泄漏告警，可以立即发出警报，并将数据实时传输至运营人员终端，实现对异常情况的及时发现和处理。系统同时记录异常发生的位置和时间，以便后续分析和改进。

3.2.3 应急预案启动

系统根据实时监测数据和预设的应急预案，自动采取应急措施，如关闭相关阀门、启动备用系统等，以将事故影响最小化。启动响应时间控制在10 s内，确保迅速有效地应对突发情况。

3.2.4 GIS系统管理第三方工地施工

系统利用GIS系统对第三方工地进行地理拓扑管理，包括施工单位信息、工地地理位置等动态监视和预警。系统更新频率达到每分钟一次，实现对工地的实时管控。

3.2.5 应急预案智能生成与响应

系统根据第三方工地施工情况，智能生成相应的应急预案，并推送至相关人员终端，确保突发事件发生时能迅速有效地应对。系统响应时间控制在30 s内，加强对第三方工地施工的管控能力。

3.3紧急响应

3.3.1 利用SCADA系统的紧急情况关阀分析功能

（1）实时泄漏监测。系统通过SCADA系统实时监测管道状态，当监测到泄漏紧急情况时，立即启动紧急响应程序。SCADA系统分析泄漏位置的平均时间控制如表1所示。（2）确定关阀位置与数量。SCADA系统分析泄漏位置和范围，确定需要关闭的气源阀的位置和数量，迅速生成关阀操作指令，并传输至远程控制系统。

3.3.2 远程气源阀关闭操作

（1）快速响应。系统通过远程控制系统实时关闭相关气源阀，以缩小泄漏燃气的范围，预防事故扩大。（2）关阀操作效率。系统通过SCADA系统的紧急情况关阀分析功能，使关阀操作平均时间控制在30 s内，确保快速有效的紧急响应。

3.3.3 抢险车辆的GPS定位功能应用

（1）实时位置获取。系统通过GPS定位功能实时获取抢险车辆的位置信息，确保对抢险资源的及时了解和调度。系统覆盖区域内抢险车辆的GPS定位信息更新频率达到每10 s一次，确保对抢险车辆状态与位置信息的实时获取[4]。（2）灵活调度。系统通过GIS系统将抢险车辆位置信息与事发地点进行实时比对，并灵活调度最近的抢险车辆前往现场，以提高抢修工作的效率和准确性。紧急情况下，系统派遣抢修车辆的平均响应时间控制在5 min内，最大程度地减少抢修时间，减少因燃气泄漏引发的安全隐患。

3.4数据分析

3.4.1 利用任务工单量化管理机制

（1）巡查巡检和设施维保等业务通过任务工单的形式进行管理，确保全过程质量管控。系统每日生成的任务工单量达到1 000份，涵盖巡查、巡检和设施维保等重要业务。（2）系统实时监控巡查员的位置和轨迹，掌握其实时工作状态，提高工作效率和管理水平。巡查员位置和轨迹实时监控的更新频率达到每10 s一次，确保对其实时工作状态的全面掌握。

3.4.2 利用管道完整性管理系统的风险管理理念

（1）数据采集。系统对管道的各项运行数据进行全面采集，包括压力、温度、流量等关键参数。管道完整性管理系统每天对管道运行数据进行全面采集，数据量达到1TB，确保对管道状态的全面监测和评估[5]。（2）风险评价。针对采集的数据进行科学评价，识别管道的隐患和风险。（3）控制措施实施。根据评价结果，系统实施针对性的管控措施，以提高管道运行的安全性和可靠性。

4结语

智慧燃气调度系统作为现代燃气行业的重要技术手段，对提高管道运行安全性、降低事故风险、保障公共安全具有重要意义。通过实时监测和GIS系统的工地管理等功能，系统能够有效预防事故风险，降低安全事故发生概率，为燃气行业的安全稳定运行提供强有力的支持。未来，智慧燃气调度系统的应用将继续在燃气行业中发挥重要作用，为燃气行业的智能化和安全化发展贡献力量。

参考文献

[1] 孙澜曦，孙沛，李刚.智慧燃气的研究进展及应用[J].化工管理，2023（15）：63-66.

[2] 秦丽华，霍然.人工智能在智慧燃气建设中的应用[J].科学与信息化，2023（6）：57-59.

[3] 王孜，蒋宇，柳祚飞等.城市智慧燃气安全管理联动平台[J].城市燃气，2022（5）：38-43.

[4] 马玉兴.煤改气对天然气管网的影响及对策研究：以滨州市无棣县为例[D].济南：山东建筑大学，2023.

[5] 谢霏.GS燃气公司客户服务管理信息系统优化研究[D].兰州：兰州交通大学，2023.

[6] CAVANA M，LEONE P .Smart gas network with linepack managing to increase biomethane injection at the distribution level[J].Energies，2022，15（21）：8198.