智能化、自動(dòng)化技術(shù)在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用

張宗坤

（山東石油天然氣股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

在建設(shè)智慧都市的過程中，一定要實(shí)現(xiàn)這三項(xiàng)生活最基礎(chǔ)的保證，其中就包含著水線、電網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)等這三種最基本的生活保障設(shè)施，但同時(shí)也需要將這三種生活最基礎(chǔ)的保障都向著更為現(xiàn)代化的生活理念方向進(jìn)行發(fā)展。比如，目前中國正在努力發(fā)展成為智慧水網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智慧燃?xì)夤芫W(wǎng)等。而在中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的今天，國內(nèi)主要大中城市的燃?xì)夤芫W(wǎng)也就一定要持續(xù)實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)和智慧管理，這也將始終是我國城市發(fā)展方向的行業(yè)共識(shí)。

1 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)及智能化、自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著中國城市化進(jìn)程的日益推進(jìn)，城鄉(xiāng)各種設(shè)施都在不斷完善，尤其是陜京一線及西氣東輸一線天然氣主管道的建設(shè)掀開了國內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)饪焖侔l(fā)展的序幕，在這之后國內(nèi)燃?xì)饣径家悦磕陜晌粩?shù)的增速在發(fā)展。截至目前，絕大多數(shù)城市（含縣級(jí)及以上）都有了燃?xì)膺\(yùn)營企業(yè)。城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿酪裁磕甓荚诳焖僭鲩L中，經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)目前全國城鎮(zhèn)燃?xì)庵鞲晒芫€的總里程已經(jīng)超過了10萬公里，而城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)的總里程也已經(jīng)達(dá)到了40萬公里。這就要求各燃?xì)馄髽I(yè)必須準(zhǔn)確掌握燃?xì)夤艿赖幕A(chǔ)資料，及時(shí)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)和燃?xì)夤芫W(wǎng)上各類設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行采集分析，同時(shí)要求各大燃?xì)夤緦?duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)體系根據(jù)腐蝕狀況，開展安全評(píng)價(jià)計(jì)算，并提出管段的安全評(píng)價(jià)管理級(jí)別，以引導(dǎo)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的有效維修，并確保燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全工作。然而實(shí)際情況卻是城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿拦こ淌┕べ|(zhì)量及施工管理水平普遍不高，致使管網(wǎng)信息嚴(yán)重缺失，施工不規(guī)范。智能化、自動(dòng)化等技術(shù)管理手段在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的日常運(yùn)行管理中得到了應(yīng)用，但普遍沒有達(dá)成體系。

2 城鎮(zhèn)內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)自動(dòng)化、智能化發(fā)展的主要特點(diǎn)

2.1 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)中應(yīng)用的主要設(shè)備

隨著中國城市化速度的不斷提高，城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全狀況引起了人們的關(guān)注與重視。一般情況下，中國城鎮(zhèn)內(nèi)所有的燃?xì)夤芫W(wǎng)在施工或者運(yùn)營過程中，一般都是通過直接把燃?xì)庥勺罡邏旱奈恢弥鸩降刈呦虻蜌鈮何恢盟M(jìn)行，將其自身的壓力區(qū)域變化又區(qū)分為三個(gè)階段：高壓、中壓和低壓。在實(shí)際使用過程中，由于高壓的天然氣本身無法直接進(jìn)入對(duì)應(yīng)的客戶家中使用，在實(shí)際使用時(shí)，一般都需要直接將高壓區(qū)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜌鈮?，才能夠取得較好的使用效果。在對(duì)氣壓區(qū)進(jìn)行具體的變化時(shí)，也就不僅只是簡(jiǎn)單進(jìn)行了流體減壓操作，而且還要根據(jù)實(shí)際條件，采用一個(gè)相對(duì)較為完善的設(shè)備對(duì)其加以合理的應(yīng)用，由此才能進(jìn)行有目標(biāo)的降壓管理。此類設(shè)備在具體使用上可將之稱為氣體的調(diào)節(jié)壓力站、降壓電站。針對(duì)調(diào)節(jié)壓力站來說，其最基本設(shè)施就是調(diào)壓器，而在燃?xì)庹{(diào)節(jié)壓力的具體實(shí)施過程中，有關(guān)部門還需要根據(jù)調(diào)節(jié)壓力站點(diǎn)的情況以及氣壓的等級(jí)等實(shí)施調(diào)節(jié)壓力措施，以便于后續(xù)工作的正常開展。在這一技術(shù)基礎(chǔ)上，可根據(jù)實(shí)際需要，也可以將其區(qū)分為大中城市境內(nèi)的門站、分輸站和高壓、中壓和低壓的調(diào)節(jié)壓力站等。根據(jù)這一現(xiàn)狀，在中國城鎮(zhèn)內(nèi)部燃?xì)夤芫W(wǎng)的建立及其運(yùn)營管理過程中，燃?xì)庹{(diào)壓站在其中有著十分關(guān)鍵的影響與意義，而且已逐步成為管理過程的核心要素。此外，在建設(shè)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的整個(gè)工作展開中，所涉及的設(shè)施還有閥門和燃?xì)夤艿赖?。在選用和實(shí)際使用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要，在提高材料品質(zhì)的同時(shí)，把其在后期運(yùn)營管理上的功能充分地發(fā)揮出來。這不但可以避免各種安全事故的發(fā)生，還能夠提高燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)營效率，為人民創(chuàng)造更為便捷的生活方式。

2.2 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營中的工作流程中主要管理的內(nèi)容

在中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程發(fā)展中，對(duì)城鎮(zhèn)內(nèi)各項(xiàng)不同類別的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所提出的需求也有著顯著的變化趨勢(shì)，不但要適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要， 對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化，同時(shí)還必須增強(qiáng)此類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在城鎮(zhèn)內(nèi)后期運(yùn)作時(shí)的安全、可靠性。在我國城鎮(zhèn)內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中，燃?xì)夤芫W(wǎng)管理的最基本功能便是協(xié)助城鎮(zhèn)居民實(shí)現(xiàn)內(nèi)部供氣的安全、可靠性。要想實(shí)現(xiàn)這一根本目的，就必須增強(qiáng)供氣設(shè)備本身的穩(wěn)定性。因此在城鎮(zhèn)內(nèi)部管網(wǎng)設(shè)備管理工作的具體展開中，曾有許多城市內(nèi)燃?xì)夤驹趯?duì)設(shè)備進(jìn)行管理時(shí)，都是以EMS、GIS系統(tǒng)等方式來實(shí)施設(shè)備管理工作。而由于現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步與高速發(fā)展， 在城鎮(zhèn)內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)備安全管理工作中比較常見的管理手段便是SCADA，也就是通過大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備監(jiān)測(cè)與收集管理系統(tǒng)，在設(shè)備管理實(shí)踐中對(duì)該技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，則可以為整個(gè)城鎮(zhèn)內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)的科學(xué)建設(shè)與發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。除此之外，因?yàn)槌擎?zhèn)內(nèi)部中的燃?xì)夤芫W(wǎng)在一般情況下，都是直接按照不同的用水量級(jí)別來進(jìn)行合理的分?jǐn)?，所以在?duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)SCADA系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)用管控時(shí)，就需要對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)自身的用水量進(jìn)行有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)。在城鎮(zhèn)供氣收費(fèi)計(jì)量中，就需要根據(jù)城鎮(zhèn)天然氣本身的流量，以確保測(cè)算和核算結(jié)果的準(zhǔn)確度、真實(shí)性。為確保整個(gè)流量監(jiān)測(cè)的合理性，可通過SCADA管理系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)有效的監(jiān)測(cè)。在燃?xì)夤芫W(wǎng)的整體運(yùn)營中，它自身的核心要素就是燃?xì)庹{(diào)壓方式站，它在運(yùn)營時(shí)的狀況也會(huì)直接影響燃?xì)夤芫W(wǎng)自身的運(yùn)營。所以，根據(jù)這一現(xiàn)狀，在具體實(shí)施中，可以通過對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的SCADA控制系統(tǒng)加以合理的應(yīng)用，這樣就可以達(dá)到對(duì)整個(gè)體系的有效監(jiān)測(cè)與管理。在實(shí)踐中除了要對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)對(duì)應(yīng)的SCADA控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的使用與監(jiān)測(cè)以外，還需要增加對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)相應(yīng)的電壓、流速等各相關(guān)方面的安全性監(jiān)測(cè)，對(duì)燃?xì)庾陨淼臏囟瓤刂啤⒄{(diào)節(jié)壓力器的閥位等加以確定。這不但可以保障燃?xì)夤芫W(wǎng)的合理修建，同時(shí)能夠?yàn)槠浜笃谶\(yùn)營水平的改善提供保障。

2.3 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)在進(jìn)行現(xiàn)代化應(yīng)用過程中,主要的研究對(duì)象和特點(diǎn)

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)一直以來都是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不容忽視的重要部分，它與人民生活密切相關(guān)，所以應(yīng)該受到充分的關(guān)心與重視。特別是如今中國已全面步入網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，智慧型城鎮(zhèn)正在構(gòu)建中，必須促進(jìn)城鎮(zhèn)自身設(shè)計(jì)的不斷完善與優(yōu)化，同時(shí)更為重要的一步是要提高城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)在構(gòu)建中的可靠性、有效性。在這一基礎(chǔ)上，政府還要根據(jù)實(shí)際需要，促進(jìn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)逐步地向著智能化、自動(dòng)化的大趨勢(shì)發(fā)展。要想達(dá)到這一根本目的，還需要更加注重燃?xì)庹{(diào)壓站設(shè)備在其中的合理運(yùn)用，以提高燃?xì)庹{(diào)壓站的自動(dòng)化、智能化工程水平與應(yīng)用。在燃?xì)庹{(diào)壓站智能化和自動(dòng)化的運(yùn)用中，應(yīng)該把它本身的功能和價(jià)值反映到管理系統(tǒng)中，比如能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、動(dòng)態(tài)化的管理工作，并且還能夠提高整個(gè)管理工作流程的安全性與效率。在整個(gè)流程中，最關(guān)鍵的地方便是要根據(jù)實(shí)際需要，主動(dòng)制定有針對(duì)性的措施，提高城鄉(xiāng)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營管理的智能化、自動(dòng)化。因此，在燃?xì)庹{(diào)壓站的出口位置處，需要對(duì)氣壓值進(jìn)行有針對(duì)性的遠(yuǎn)程調(diào)整；在燃?xì)庹{(diào)壓站點(diǎn)中，則需要對(duì)燃?xì)獾募w流量進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整，并且需要根據(jù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)信息收集狀況與分析報(bào)表進(jìn)行整合，以對(duì)出現(xiàn)的問題做出更有效的報(bào)警處置。但是在當(dāng)前燃?xì)庹{(diào)壓站的建立和發(fā)展過程中，要想從根本上實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化系統(tǒng)的建立和發(fā)展，則需要確保在智能化的應(yīng)用體系中已經(jīng)涵蓋了各種功能，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的建立和使用，現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)用等。

3 智能化、自動(dòng)化等信息技術(shù)在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營管理中的運(yùn)用策略

3.1 GIS地理信息系統(tǒng)在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)用

GIS地理信息系統(tǒng)是以地理基礎(chǔ)地形圖和燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)為核心，包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)的入庫、管網(wǎng)數(shù)據(jù)的更新、管網(wǎng)和地形圖的日常管理、管網(wǎng)分析以及事故處理等。筆者將對(duì)其功能加以說明：在繪圖功能方面，它可以將圖像實(shí)現(xiàn)縮放平移，以及設(shè)定圖層的呈現(xiàn)比率。在業(yè)務(wù)管理技術(shù)方面，它還可以將對(duì)燃?xì)夤镜墓茌牱秶峁┒ㄎ灰约皩⒐芫€參數(shù)完整地展現(xiàn)出來，以方便于有關(guān)工作人員對(duì)管線情況提供查找數(shù)據(jù)等。在GPS跟蹤管理技術(shù)方面，它還可以與無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)信息技術(shù)等集成到一起，利用信息技術(shù)平臺(tái)即時(shí)掌握有關(guān)人員和設(shè)備的情況信息，從而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。在策略方面，也可以綜合各類數(shù)據(jù)分析，運(yùn)用多平臺(tái)進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，制訂出最佳的實(shí)施方案。同時(shí)，當(dāng)預(yù)設(shè)方法受阻時(shí)，它還能夠結(jié)合實(shí)際情況快速地制定出另一種優(yōu)選方法。如某城市某家燃?xì)夤镜墓芫€信息發(fā)生了故障情況，而GIS地理信息系統(tǒng)就在搶修流程中起到了作用。具體表現(xiàn)在，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，管道上的栓點(diǎn)卡在第一個(gè)時(shí)限內(nèi)將事件地點(diǎn)傳回GIS管理系統(tǒng)。GIS管理系統(tǒng)通過利用通訊技術(shù)和定位技術(shù)，獲取巡檢人員以及對(duì)各搶修車輛的位置信號(hào)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，然后再按照他們的位置信號(hào)進(jìn)行發(fā)布調(diào)度命令，從而使事發(fā)地點(diǎn)周圍的搶修人員都能夠按時(shí)到達(dá)搶修現(xiàn)場(chǎng)。搶修工作人員根據(jù)栓點(diǎn)卡傳回的信號(hào)快速找到壓埋點(diǎn)，并立即開展了搶修管理工作。在搶修流程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)閘門根本無法封閉，通過GIS系統(tǒng)的及時(shí)進(jìn)行分析并為之提出了另外一套優(yōu)化方法，這種更加科學(xué)有效的方案，極大地壓縮了搶修時(shí)限，從而減輕了搶修的困難程度。

3.2 無人機(jī)技術(shù)在燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行管理中的應(yīng)用

智能巡查已取代傳統(tǒng)的人力巡查成為了未來發(fā)展的趨勢(shì)，而無人機(jī)設(shè)備作為先進(jìn)的燃?xì)庵悄苎膊榫W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更適宜運(yùn)用。當(dāng)無人機(jī)設(shè)備使用在燃?xì)夤芫W(wǎng)巡查時(shí)，首先需要將現(xiàn)有的燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)量、燃?xì)夤芫W(wǎng)位置導(dǎo)入至無人機(jī)平臺(tái)內(nèi)部，以燃?xì)夤艿罏橹行模蛑車?0 m以內(nèi)區(qū)域開展數(shù)據(jù)收集工作。由地板上的飛控平臺(tái)向無人機(jī)設(shè)備發(fā)送命令，由無人機(jī)設(shè)備根據(jù)地板飛控裝置和軟件上儲(chǔ)存的管道坐標(biāo)位置信息開展巡查，由地板數(shù)據(jù)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)人員完成信息分析。當(dāng)出現(xiàn)在管道附近施工等非燃?xì)庑孤顩r時(shí)，由監(jiān)測(cè)人員將情況及時(shí)通知給突發(fā)情況處理人員，由突發(fā)情況處理人員與施工方進(jìn)行對(duì)接。若出現(xiàn)了可疑燃?xì)庑孤┑那樾?，由無人駕駛飛行器利用其搭載的激光檢測(cè)器對(duì)泄漏氣體進(jìn)行分析，如果證實(shí)為燃?xì)庑孤?，將快速返回并送達(dá)到地底數(shù)據(jù)處理操作平臺(tái)，地底數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)向突發(fā)情況處理人員發(fā)送命令，由突發(fā)情況處理人員對(duì)泄漏管道進(jìn)行及時(shí)地檢修。在突發(fā)狀況解決后，由地底工作人員通過PDA將處理結(jié)果進(jìn)行提交，由地底數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分析。

3.3 燃?xì)膺h(yuǎn)程流量控制系統(tǒng)的應(yīng)用

將目前的實(shí)際狀況加以結(jié)合分析就可以看出，城鎮(zhèn)內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)的智能化、自動(dòng)化建設(shè)與管理，已越來越成為當(dāng)前在社會(huì)背景下的主要發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是隨著時(shí)代的不斷演進(jìn)與發(fā)展下的主要特點(diǎn)。在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)中，遠(yuǎn)程流體管理與監(jiān)控在建筑工程中以及具體建筑過程中，其最主要、也最普遍的使用方法便是直接使用一些無腐蝕性的氣體，把這種氣體直接作為甚至是在施工中必不可少的主要媒介。而通過對(duì)這種物質(zhì)的合理使用，可以在20~60℃的高溫環(huán)境下，加以合理的利用。在這一基礎(chǔ)上，城鎮(zhèn)燃?xì)獾倪h(yuǎn)程管理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，既可以按照實(shí)際要求直接使用于城鎮(zhèn)長輸管網(wǎng)的分輸站，亦或者是在城市規(guī)劃中的管網(wǎng)門站中，又或者在技術(shù)條件許可的情況下，還可以直接應(yīng)用于城市規(guī)劃中的鋼廠、化工廠等中，同時(shí)還可以對(duì)燃?xì)獾牧髁窟M(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)節(jié)、管理等。當(dāng)對(duì)遠(yuǎn)程控制器加以合理的應(yīng)用時(shí)，還必須從各個(gè)環(huán)節(jié)和設(shè)施上對(duì)當(dāng)?shù)氐墓芾頇C(jī)關(guān)，以及對(duì)遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行必要的維護(hù)。特別是自身的供應(yīng)方法選用及其具體使用方面，需要根據(jù)實(shí)際條件，比如較普遍的供應(yīng)方法有恒流量的供應(yīng)或恒閥位的供應(yīng)等。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)及其具體使用中，能夠?qū)崿F(xiàn)與各種通信接口之間的有效聯(lián)系。整個(gè)流程中，較為常用的通信協(xié)議為Modbus協(xié)議，該通信協(xié)議廣泛應(yīng)用在了城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的施工和管理過程中，也反映出了現(xiàn)場(chǎng)氣流量調(diào)度與管理系統(tǒng)在其科學(xué)而合理的運(yùn)用。需要對(duì)整個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)工程的建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)控管理，將目前的管理現(xiàn)狀加以整合，但不必對(duì)該區(qū)域的所有用戶做出控制參數(shù)的變更。一系列舉措在實(shí)踐中的有效貫徹落實(shí)，可以提高控制流程的準(zhǔn)確性，以達(dá)到對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的合理管控，唯有如此方可使遠(yuǎn)程流量控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用功能最大化地充分發(fā)揮出來。

4 結(jié)束語

總而言之，在建設(shè)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)過程中，為有效加強(qiáng)自身的安全性與穩(wěn)定性，必須要將現(xiàn)代化的信息技術(shù)加以合理應(yīng)用。在現(xiàn)階段的城市規(guī)劃建設(shè)與管理工作的過程中，經(jīng)過大量地研究在城鎮(zhèn)中的燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)用智能、自動(dòng)化的管理手段，可以幫助在都市中的燃?xì)夤芫W(wǎng)慢慢地走向更加安全和穩(wěn)定，同時(shí)在城市規(guī)劃管理的過程中也可以更多地去使用更加環(huán)保的、潔凈的燃料，從而逐步改善人民的整體生活品質(zhì)。