胡伯文

（奧德集團(tuán)有限公司，山東 臨沂 276000）

1 引言

“雙碳”目標(biāo)下，推動(dòng)能源體系由高碳含量的化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵。碳含量較低的天然氣在今后較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)是能源發(fā)展的重點(diǎn)?！吨袊?guó)天然氣發(fā)展報(bào)告（2022）》顯示，中國(guó)天然氣的年消費(fèi)量從2011 年的接近1 300 億m3，快速增長(zhǎng)到2021 年的3 690 億m3，增加了近2 倍，其中，城市天然氣消費(fèi)占比32%，僅次于工業(yè)用氣。然而與之相反，城市天然氣運(yùn)營(yíng)管理大部分卻以國(guó)家補(bǔ)貼的形式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理[1]。其原因不僅在于國(guó)家對(duì)民生基礎(chǔ)的宏觀調(diào)控作用，也包含燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理龐雜性。為此，在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，以更加先進(jìn)智能的軟硬件體系進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)城市智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)的優(yōu)化成為必然。

2 城市智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化概述

2.1 燃?xì)馄髽I(yè)運(yùn)營(yíng)的發(fā)展問(wèn)題

隨著國(guó)家安全發(fā)展觀戰(zhàn)略要求的提出，城市燃?xì)庖?guī)模的不斷擴(kuò)大以及用戶終端服務(wù)評(píng)價(jià)比重的逐步提高，許多燃?xì)馄髽I(yè)面臨著沉重的考驗(yàn)。其一，城市地理環(huán)境、供應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜性以及供應(yīng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的安全隱患不斷增多，包括管網(wǎng)自身的老化腐蝕、第三方破壞等情況需要投入極大的精力。其二，燃?xì)馐鹿使收系葢?yīng)急管理的處置要求越發(fā)嚴(yán)格，在原有的被動(dòng)型自動(dòng)化分析輔助的調(diào)度系統(tǒng)下，大多數(shù)的調(diào)度指揮依然要靠人的經(jīng)驗(yàn)和文字規(guī)章來(lái)指導(dǎo)。在燃?xì)庹{(diào)度中心，數(shù)十臺(tái)電腦載入不同的業(yè)務(wù)模塊，各個(gè)專業(yè)的技術(shù)人員各自觀察、匯總、分析，然后提供決策[2]。這種效率早已不能滿足當(dāng)前安全應(yīng)急管理的需要。其三，公眾服務(wù)評(píng)價(jià)的重要性與日俱增，以往用戶終端缺乏選擇性的情況早已不復(fù)返，在城市規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，意味著燃?xì)馄髽I(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。為此，如何做好客戶的分析，從客戶用量分析、集中性的數(shù)據(jù)方面，應(yīng)采取智能化的分析篩選，為客服和用戶的雙向溝通提供更多依據(jù)。其四，隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，如何更加高效地實(shí)現(xiàn)安全管理、服務(wù)管理、內(nèi)部管理，從而降低運(yùn)營(yíng)成本，成為企業(yè)生存的關(guān)鍵之一。

2.2 智能燃?xì)饩W(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

期初階段，主要由協(xié)同辦公平臺(tái)（OA）開(kāi)始，隨著信息化技術(shù)的延伸擴(kuò)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的成熟，逐漸發(fā)展建立了數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、客戶關(guān)系系統(tǒng)（CRM）、資產(chǎn)管理系統(tǒng)（EAM）、仿真系統(tǒng)等諸多運(yùn)營(yíng)管理模塊，并取得了豐碩的成果，在相應(yīng)模塊的管理或者業(yè)務(wù)板塊的運(yùn)營(yíng)方面極大地提高了工作效率。

當(dāng)前在絕大部分城市燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)中都建立了以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。但由于大部分燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)企業(yè)的信息化改造是逐步進(jìn)行的，每一個(gè)管理模塊按照技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用先后逐步推進(jìn)，這就使得系統(tǒng)模塊之間形成了相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，數(shù)據(jù)之間的業(yè)務(wù)連接只能靠職員自行轉(zhuǎn)換或傳遞。而隨著燃?xì)馄髽I(yè)的不斷擴(kuò)展，以及城市運(yùn)營(yíng)安全的需要，各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間相互割裂的現(xiàn)象暴露出多方面的弊端。首先，無(wú)法建立智能化的調(diào)度體系。由于各業(yè)務(wù)板塊數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享，流程相互分割，對(duì)于整體的調(diào)度管理無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的閉環(huán)管控，例如，事故故障的處理與運(yùn)行檢修作業(yè)高度相關(guān)。但在各自數(shù)據(jù)的獨(dú)立環(huán)境中，當(dāng)發(fā)生故障事故時(shí)，從處理到防范均需要對(duì)巡檢情況進(jìn)行客觀分析，這就需要大量的時(shí)間對(duì)照調(diào)度管理系統(tǒng)、檢修管理系統(tǒng)相互對(duì)照參考，效率低下。同時(shí)，由于模塊之間缺乏主動(dòng)的智能分析，導(dǎo)致管理上的被動(dòng)化，不能通過(guò)故障的頻率、規(guī)模、區(qū)段和已檢修的區(qū)段相互對(duì)照，形成針對(duì)性的質(zhì)量篩查，從而讓檢修更具針對(duì)性，讓事故故障的監(jiān)控更加精準(zhǔn)。其次，無(wú)法建立智能化的決策體系。各模塊本身的獨(dú)立性意味著其功能定位是以模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)操作為主，缺乏相互共享的功能，也就意味著無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合性的數(shù)據(jù)積累，運(yùn)營(yíng)規(guī)律不能做到智能分析和篩選，無(wú)法為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)決策提供有效的依據(jù)。

2.3 智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的必然性

應(yīng)該看到，基于生態(tài)文明建設(shè)的“雙碳”目標(biāo)下，城市燃?xì)獍l(fā)展的機(jī)遇是空前的，且隨著城市向農(nóng)村逐漸擴(kuò)展的趨勢(shì)，燃?xì)馄髽I(yè)將獲得更大的發(fā)展空間。同時(shí)，也應(yīng)該看到國(guó)家發(fā)展政策、市場(chǎng)選擇機(jī)制以及企業(yè)內(nèi)部管理的理念變化。這些都將促使燃?xì)馄髽I(yè)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)進(jìn)取，重視技術(shù)改造和運(yùn)營(yíng)理念的轉(zhuǎn)變提升[3]。而基于當(dāng)前已有的智能燃?xì)饩W(wǎng)技術(shù)模塊下，進(jìn)一步的優(yōu)化措施將成為提高運(yùn)營(yíng)水平的捷徑，也是燃?xì)馄髽I(yè)下一步信息化建設(shè)的方向。為此，提出以云計(jì)算為核心的新一代智能管理系統(tǒng)。以網(wǎng)絡(luò)為載體，構(gòu)建基礎(chǔ)框架、服務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分布式計(jì)算、系統(tǒng)工作，重新整合既有管理資源，形成智能化的運(yùn)營(yíng)輔助系統(tǒng)，在調(diào)度系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)決策系統(tǒng)方面有著極大的應(yīng)用前景，也是企業(yè)下一步信息化改造的方向。

3 城市智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化策略

智能燃?xì)饩W(wǎng)優(yōu)化的目標(biāo)是以現(xiàn)有的信息化為基礎(chǔ)，通過(guò)改造升級(jí)，實(shí)現(xiàn)各模塊間的融合，形成統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和智能化的處理流程。以該目標(biāo)為智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的策略，主要是企業(yè)私有云平臺(tái)的建設(shè)，以及智能計(jì)算模塊的改造。

3.1 建立企業(yè)私有云

隨著信息化技術(shù)的延伸，云計(jì)算概念應(yīng)運(yùn)而生。以企業(yè)私有云服務(wù)為目標(biāo)的，構(gòu)成智能燃?xì)饩W(wǎng)的底層運(yùn)行邏輯，用以消除原本模塊之間的孤立現(xiàn)象，即數(shù)據(jù)共享中心的建設(shè)，然后基于底層構(gòu)架的統(tǒng)一展示，即云服務(wù)平臺(tái)。

3.1.1 數(shù)據(jù)共享中心

智能燃?xì)饩W(wǎng)私有云建設(shè)首先要打通各模塊間的數(shù)據(jù)壁壘，這就要建立統(tǒng)一的聯(lián)系方式。然而各個(gè)模塊數(shù)據(jù)的類型千差萬(wàn)別。例如，GIS 系統(tǒng)以地理圖形數(shù)據(jù)為底層構(gòu)架，疊加實(shí)時(shí)位置信息，數(shù)據(jù)量十分龐大。巡檢系統(tǒng)存儲(chǔ)量較小，但又以模板數(shù)據(jù)、邏輯流程為特點(diǎn)的數(shù)據(jù)運(yùn)行方式。這些模塊表現(xiàn)出了各具特色的數(shù)據(jù)形式，要將其統(tǒng)一，就必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上的集成，建立數(shù)據(jù)共享中心。建立的核心邏輯是對(duì)所有設(shè)備建立統(tǒng)一的編碼，實(shí)現(xiàn)各模塊數(shù)據(jù)的相關(guān)性。然后利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)各模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用的及時(shí)性（見(jiàn)圖1）。

圖1 智能燃?xì)饩W(wǎng)數(shù)據(jù)模塊集成

3.1.2 云服務(wù)平臺(tái)

在統(tǒng)一了編碼體系，建立了數(shù)據(jù)共享中心，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效集成后，需要以一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的展示，這就是云服務(wù)平臺(tái)的建立。一般的云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)該要具備的服務(wù)功能主要包括：一是安全認(rèn)證。用戶通過(guò)提前統(tǒng)一設(shè)置的入口數(shù)據(jù)篩選，實(shí)現(xiàn)不同層次的授權(quán)活動(dòng)，通過(guò)密碼方式進(jìn)入服務(wù)界面。二是數(shù)據(jù)獲取。通過(guò)對(duì)象的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取，該服務(wù)重點(diǎn)是對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)設(shè)備設(shè)施或人員活動(dòng)的查看，如某臺(tái)設(shè)備的巡視檢修情況，在查看過(guò)程中可以同時(shí)看到設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，歷史檢修日期，負(fù)責(zé)檢修的人員，近期的計(jì)劃日期。還可以通過(guò)整體數(shù)據(jù)的調(diào)看，查詢所有設(shè)備的檢修狀態(tài)。三是組件注冊(cè)及調(diào)用[4]。相應(yīng)的管理人員可以通過(guò)管理的需要設(shè)置相應(yīng)的流程組件、待接收提示組件，實(shí)現(xiàn)管理效率的自動(dòng)化程度。四是數(shù)據(jù)的共享。相應(yīng)層級(jí)人員在授權(quán)組件中進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載，并將其納入成為系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，逐漸形成完整的平臺(tái)數(shù)據(jù)，供后續(xù)的調(diào)用。

3.2 智能計(jì)算模塊

企業(yè)云服務(wù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行了集成和統(tǒng)一，是智能運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)工作。進(jìn)一步的智能運(yùn)用，則是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效利用。在這一階段，還要對(duì)云服務(wù)體系下的各個(gè)模塊進(jìn)行智能化的改造，真正實(shí)現(xiàn)智能化的運(yùn)營(yíng)策略。

3.2.1 智能巡檢

獨(dú)立的巡檢模塊是以模板、流程和歷史記錄為主，類似于OA 系統(tǒng)。將其智能化改造，融入智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)后，可以實(shí)現(xiàn)多角度的智能分析。故障信息系統(tǒng)與巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互，將以往被動(dòng)的巡檢轉(zhuǎn)化為更加靈活主動(dòng)的巡檢，例如，通過(guò)故障信息智能分析得出某一區(qū)段發(fā)生過(guò)多次第三方的破壞，那么對(duì)該區(qū)段不能再墨守成規(guī)的每月一次，可能需要增加巡視頻次，而對(duì)發(fā)生多次老化腐蝕泄漏問(wèn)題的某些區(qū)段，那么計(jì)劃性檢修也不能墨守成規(guī)的一年一次，而是針對(duì)性的增加檢修頻次。相應(yīng)的，智能分析到的一些偏僻處所、故障發(fā)生少處，相應(yīng)的巡檢可以減少頻次。顯然，這一智能化改造達(dá)到了運(yùn)營(yíng)的高效性和精準(zhǔn)性。

3.2.2 智能調(diào)度

燃?xì)夤芫W(wǎng)的事故故障90%以上是由于腐蝕和第三方破壞引起的泄漏。通過(guò)傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、SCDDA 系統(tǒng)、EAM 系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)的智能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)快速指揮、快速?zèng)Q策的作用（見(jiàn)圖2）。其一，故障智能判斷，通過(guò)壓力傳感器、渦輪傳感器及重要設(shè)備監(jiān)控等檢測(cè)手段，綜合判斷故障的類型，提高搶修出動(dòng)準(zhǔn)備的準(zhǔn)確性，以及預(yù)防故障的升級(jí)擴(kuò)大。其二，實(shí)現(xiàn)全景式的應(yīng)急指揮。包括燃?xì)庑孤┑南嚓P(guān)參數(shù)信息（壓力、流量）數(shù)據(jù)信息，位置信息（人員位置、泄漏位置、設(shè)備位置），人員出動(dòng)實(shí)時(shí)位置（車(chē)輛信息）等，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮與現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)一性。其三，給予現(xiàn)場(chǎng)更加具體的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)手機(jī)終端接收最優(yōu)化的行進(jìn)路線和導(dǎo)航信息，給予實(shí)時(shí)跟蹤指導(dǎo)的設(shè)備操作信息，減少操作的失誤。實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度，是在上文中提到的設(shè)備、位置等統(tǒng)一編號(hào)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，以虛擬方式構(gòu)建多圖層的疊加實(shí)現(xiàn)SCDAD 系統(tǒng)融入GIS 數(shù)據(jù)，以及對(duì)EAM 的共享調(diào)配。

圖2 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)全景化管理平臺(tái)

3.2.3 智能輸配

考慮城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的峰值變化以及臨時(shí)檢修等情況，需要做出恰當(dāng)?shù)娜細(xì)廨斉湔{(diào)度。為了減少對(duì)客戶的干擾，也為了節(jié)約成本，需要更加精準(zhǔn)、快速、最優(yōu)的調(diào)配方案。為此，只有智能輸配調(diào)度的方式才能達(dá)到這一要求[5]。首先，從現(xiàn)場(chǎng)多條管線傳感器獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)SCADA 系統(tǒng)傳輸后，在輸配調(diào)度模塊中進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，計(jì)算出管線效率信息，并進(jìn)行比較分析，找出最優(yōu)輸配路線，從而給出調(diào)配方案或執(zhí)行智能操作。當(dāng)需要檢修、故障破壞時(shí)，利用人工干預(yù)設(shè)置障礙組件，則實(shí)現(xiàn)新的動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程，依然可以快速找出排除障礙后的最優(yōu)輸配方案。

4 結(jié)語(yǔ)

在信息化技術(shù)的不斷發(fā)展下，城市智能燃?xì)饩W(wǎng)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的策略是通過(guò)技術(shù)方案的優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)安全和經(jīng)濟(jì)效益的提升。以當(dāng)前階段的智能燃?xì)饩W(wǎng)的建設(shè)情況，建立城市智能燃?xì)饩W(wǎng)優(yōu)化，首先要打通燃?xì)馄髽I(yè)在發(fā)展過(guò)程中建立的各功能的軟硬件模塊壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成共享功能；然后通過(guò)智能算法進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合性與智能化的運(yùn)用。