□文/周琳生

燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)研究與應(yīng)用

□文/周琳生

隨著天然氣供應(yīng)量的不斷增加，確保安全穩(wěn)定供氣、快速應(yīng)急搶險、保障公共安全是各項工作的重中之重。通過研究建立燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)，進行信息共享研究，實現(xiàn)了多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息共享，提高了調(diào)度指揮和燃氣搶險隊伍的快速反應(yīng)能力，提升了燃氣管網(wǎng)運行、調(diào)度指揮、應(yīng)急搶險等工作的科技含量和綜合技術(shù)水平。文章對這一系統(tǒng)加以論述。

燃氣管網(wǎng)；安全保障；應(yīng)急搶險；信息系統(tǒng)

隨著氣源和供氣規(guī)模的擴大，天然氣作為綠色能源已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱。城市燃氣作為重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)系到國計民生，對改善城市生活環(huán)境、促進城市可持續(xù)發(fā)展起到了積極地推動作用。截至2010年底，天津市天然氣管網(wǎng)總長度達到8445km，其中高壓管道913km，中壓管道1337km，低壓庭院管道6195km，天然氣用戶超過210萬戶，供氣量13億m3/a。隨著天然氣供應(yīng)量的不斷增加，確保安全穩(wěn)定供氣、快速應(yīng)急搶險、保障公共安全是各項工作的重中之重。燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)的研究就是針對燃氣管網(wǎng)及各類用戶不斷增加，對燃氣安全穩(wěn)定供應(yīng)及應(yīng)急搶險工作提出了更高要求這一挑戰(zhàn)，為確保天津市安全穩(wěn)定供氣，為管網(wǎng)安全運行提供科學依據(jù)而進行的。

1 系統(tǒng)主要構(gòu)成

燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)研究是基于燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、燃氣調(diào)度管理系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，建立燃氣搶修GPS定位管理系統(tǒng)并將系統(tǒng)資源進行整合。該研究是對計算機技術(shù)、無線通訊、軟件開發(fā)，硬件集成與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在燃氣行業(yè)的綜合應(yīng)用研究，涉及了信息科學領(lǐng)域的GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、RTK差分厘米級精確定位技術(shù)、GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、影像傳輸技術(shù)等多項應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)主要由4大系統(tǒng)構(gòu)成，即：燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）、燃氣搶險車GPS定位管理系統(tǒng)、燃氣調(diào)度管理系統(tǒng)和大型工商戶計量遠傳系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)特點及功能

2.1 燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）

天津市燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的研究建設(shè)的目的是針對燃氣行業(yè)管網(wǎng)運行管理實際需要，為提高管網(wǎng)管理水平及管網(wǎng)搶修快速反應(yīng)能力，提高管網(wǎng)市政配合工程管理水平，提高管網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性，為管網(wǎng)的更新改造、重點監(jiān)護提供決策依據(jù)。

在國內(nèi)首次采用1∶500地形圖作為系統(tǒng)底圖，真實反映管網(wǎng)實際走向和位置，提高了標注、查詢的準確性。系統(tǒng)平臺對海量數(shù)據(jù)處理能力強，在海量數(shù)據(jù)的支持下，該系統(tǒng)具有管網(wǎng)設(shè)備管理、巡線管理、搶修決策管理、管網(wǎng)隱患預測、報警、舊管網(wǎng)改造、管網(wǎng)查詢、統(tǒng)計、分析、輔助決策等15項功能。開發(fā)了多種數(shù)據(jù)接口，可以和SCADA調(diào)度系統(tǒng)、GPS搶修指揮系統(tǒng)等鏈接。

2.2 燃氣搶修車GPS定位管理系統(tǒng)

系統(tǒng)主要采用GPS定位技術(shù)、載波相位差分技術(shù)，對移動的燃氣搶修車進行實時定位，利用無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進行實時數(shù)據(jù)傳輸，以電子地圖和空間影像圖為支撐平臺，具備實時監(jiān)控、定位跟蹤、精確定位、指揮調(diào)度和信息查詢管理一體化功能。系統(tǒng)容量大、實時性強、運行穩(wěn)定可靠，可以有效地對移動的燃氣搶修車輛進行定位、監(jiān)控和指揮調(diào)度并為搶險車指揮車提供現(xiàn)場指揮、信息查詢、故障點精確定位、故障處理、快速搶險提供技術(shù)支持。系統(tǒng)隨時可獲取車輛的位置信息，快速處理報警和異常突發(fā)事件,為燃氣管網(wǎng)的安全運行提供了可靠的保障。

2.3 燃氣調(diào)度SCADA系統(tǒng)

系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)調(diào)度及調(diào)度管理系統(tǒng)。

1）生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)對陜氣等4大氣源場站、津沽高壓球罐樞紐場站、高調(diào)站、中低壓調(diào)壓站、100多個大型工商戶流量數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測站等進行實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，及時掌握各氣源供氣量、各集輸站儲氣量、大用戶用氣量、調(diào)壓站運行情況、管網(wǎng)各節(jié)點的壓力平衡情況等信息，以此科學地指導日常生產(chǎn)調(diào)度。主要功能包括：

（1）實時數(shù)據(jù)顯示；

（2）罐站、調(diào)壓站、集輸站、配氣站、混氣站、計量站點工藝圖、相關(guān)運行參數(shù)顯示；

（3）高、中、低壓管網(wǎng)圖顯示；

（4）直觀圖、趨勢圖、報警顯示；

（5）大型工商戶流量計量數(shù)據(jù)顯示；

（6）無人值守調(diào)壓站監(jiān)控功能。

2）調(diào)度管理系統(tǒng)

調(diào)度中心對遠程站采集到的實時參數(shù)數(shù)據(jù)，按照不同類型、名稱、屬性、時序等特征分類進入數(shù)據(jù)庫，通過管理系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析及報表生成。主要功能包括：

（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；

（2）報表管理；

（3）網(wǎng)絡(luò)發(fā)布權(quán)限管理；

（4）日志管理及調(diào)度令管理。

2.4 大型工商戶流量數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)對燃氣集團大型工商戶及貿(mào)易計量結(jié)算點的流量、壓力、溫度等運行參數(shù)進行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)信息通過無線通信GPRS快速、準確傳輸?shù)缴衔涣髁繑?shù)據(jù)遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對大型工商戶、貿(mào)易結(jié)算點、內(nèi)部考核結(jié)算點地實時采集、監(jiān)測與動態(tài)管理。為燃氣企業(yè)掌控氣量供需狀況及市場預測提供管理決策依據(jù)，同時確保用戶安全穩(wěn)定用氣。

該系統(tǒng)上流量數(shù)據(jù)采集站也可以作為燃氣管網(wǎng)調(diào)度遠程監(jiān)測站，為管網(wǎng)運行調(diào)度提供科學的依據(jù)。主要功能包括：

1）實時監(jiān)測各個站點的溫度、壓力、瞬時流量、累計流量；

2）歷史數(shù)據(jù)查詢，可以查詢到各個站點、各個時間段的歷史記錄并能查詢在同一時間區(qū)域內(nèi)所有站點的歷史記錄數(shù)據(jù)；

3）以趨勢圖和棒圖的形式來顯示出相關(guān)站點、所選參數(shù)的變化趨勢；

4）根據(jù)需求分別按年、月、日作出統(tǒng)計報表。

3 信息共享

以上各系統(tǒng)是與燃氣生產(chǎn)運行密切相關(guān)的管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間的信息資源有著密不可分的聯(lián)系，燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)的研究最重要的工作是在各專業(yè)管理系統(tǒng)中建立鏈接系統(tǒng)，實現(xiàn)無障礙鏈接及信息共享。

3.1 燃氣搶險車GPS定位管理系統(tǒng)與燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)GIS鏈接

在進行車輛調(diào)度監(jiān)控或者精確定位的過程中，隨時可以對當前位置的管網(wǎng)信息進行查詢與分析。即在燃氣搶險調(diào)度GPS定位指揮系統(tǒng)上，在定位某個燃氣搶險車后，在其顯示的城區(qū)影像圖上進行放大后直接進入燃氣管網(wǎng)地理系統(tǒng)，此時的GPS定位點已經(jīng)在管網(wǎng)矢量圖上顯示出來，同時也可以清晰地看到GPS定位點周邊的管網(wǎng)和燃氣設(shè)施的分布情況，輔助指揮人員進行指揮、調(diào)度搶修車輛和人員進行安全、高效地搶險。此外利用精確定位設(shè)備可以快速地通過GIS系統(tǒng)精確確定GPS定位點與所測管線的厘米級精確位置。

3.2 燃氣SCADA調(diào)度管理系統(tǒng)與GIS鏈接

通過建立燃氣管網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)(SCADA)與燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的鏈接程序，可以實現(xiàn)在GIS燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中顯示調(diào)度管理系統(tǒng)中監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)信息，實時顯示當前所在調(diào)壓站內(nèi)各燃氣設(shè)施的運行狀況，如：氣體的瞬時流量、壓力、溫度等信息。一旦發(fā)生事故搶險時，可依據(jù)地理信息上顯示事故現(xiàn)場周圍管線的運行狀況及時調(diào)度各管線供應(yīng)量，既保證安全供氣，又可以保證快速搶險，對于燃氣事故搶修更具有實際意義。

3.3 SCADA與大型工商戶流量數(shù)據(jù)遠程采集管理系統(tǒng)的鏈接

該鏈接系統(tǒng)將大型工商戶流量數(shù)據(jù)遠程采集管理系統(tǒng)中采集的所屬的100多個遠程采集站的數(shù)據(jù)信息(其中包括：流量、溫度、壓力)在管網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)中顯示出來，采集的數(shù)據(jù)信息可直接與調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，供調(diào)度系統(tǒng)使用，作為燃氣管網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)的遠程監(jiān)測站使用，相當于每建一個采集點就多增加了一個調(diào)度站，擴大了燃氣管網(wǎng)監(jiān)測范圍，提高管網(wǎng)安全運行保障度。

通過SCADA系統(tǒng)和流量數(shù)據(jù)遠程直讀采集管理系統(tǒng)實時顯示確定大型工商戶用氣量，從而根據(jù)生產(chǎn)需要和管網(wǎng)的供氣狀況及時調(diào)度氣源，適時調(diào)節(jié)外網(wǎng)供氣壓力，為安全穩(wěn)定供氣提供科學依據(jù)。

4 應(yīng)用情況

該項研究成果已經(jīng)在天津市燃氣集團推廣應(yīng)用，截至2010年底，在40臺燃氣搶修車安裝了GPS車載定位設(shè)備，5臺搶險指揮車也同步安裝了車載GPS定位設(shè)備，為配合應(yīng)急搶修事故管線，配備一套管線精確定位裝置，實現(xiàn)厘米級精確定位。實現(xiàn)了 SCADA、GPS、GIS系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)資源共享，目前該系統(tǒng)運行正常，數(shù)據(jù)傳輸快速準確，圖像傳輸穩(wěn)定正常，為燃氣管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障。該系統(tǒng)的應(yīng)用在氣源轉(zhuǎn)換工作中及確保2008年奧運火炬?zhèn)鬟f及奧運會、殘奧會期間安全穩(wěn)定供氣工作中也發(fā)揮了重要作用。

5 意義及作用

燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)是集管網(wǎng)管理、運行調(diào)度、遠程監(jiān)控、搶險車定位、管線精確定位、應(yīng)急搶險指揮于一體的綜合性信息化管理系統(tǒng)。該項研究體現(xiàn)了燃氣管網(wǎng)安全運行、穩(wěn)定供氣、事故搶險調(diào)度指揮動態(tài)管理的發(fā)展方向。 通過研究整合SCADA、GPS、GIS、大型工商戶計量遠傳系統(tǒng)，信息共享，建立燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險安全保障信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了燃氣管網(wǎng)應(yīng)急搶險指揮調(diào)度的快速、準確及遠程監(jiān)控，極大地提升了燃氣管網(wǎng)調(diào)度指揮、應(yīng)急搶險等工作的科技含量和綜合技術(shù)水平，提高了調(diào)度指揮和燃氣搶險隊伍的快速反應(yīng)能力，為安全穩(wěn)定供氣，實現(xiàn)對燃氣管網(wǎng)事故的快速、及時應(yīng)急搶險提供可靠保證。

TU996

C

1008-3197（2011）01-56-03

2010-12-30

周琳生/女，1963年出生，高級工程師，天津市燃氣集團技術(shù)質(zhì)量部，從事燃氣技術(shù)科研管理工作。