一、概述

天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保的化石能源，其推廣使用對改善環(huán)境質(zhì)量、推進碳減排目標具有重要意義。在低碳經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，天然氣在我國能源結構中的占比逐年提高，安全供氣成為關乎民生福祉、經(jīng)濟發(fā)展和社會和諧的大事。“十四五”時期，我國天然氣進入快速發(fā)展期。近年來，國內(nèi)燃氣事故多發(fā)，尤其是湖北十堰“6·13”重大燃氣爆炸事故、寧夏銀川燒烤店“6·21”特別重大燃氣爆炸事故等，造成了重大人員傷亡和經(jīng)濟損失，引發(fā)廣泛關注。

燃氣場站是城市燃氣輸配系統(tǒng)中的關鍵部分，是保障燃氣安全穩(wěn)定供應的重要組成，是燃氣安全進萬家的第一道關卡，也是燃氣公司的管理重點之一。然而，天然氣易燃易爆，單純依賴傳統(tǒng)的人工運維巡檢和風險管控，存在勞動強度大、手段單一、巡檢質(zhì)量參差不齊、巡檢數(shù)據(jù)及時性和準確性無法保證等諸多問題，難以滿足場站風險預警和快速應急響應的需要。另外，燃氣場站設施相對集中，周邊環(huán)境復雜，外界干擾、設備原因或人員操作失誤等因素都可能引起泄漏，導致“看不住、管不全、管不好”，進而引發(fā)爆炸事故，造成嚴重后果。因此，充分發(fā)揮現(xiàn)代科技賦能作用，加快無人值守站建設，提高燃氣場站的安全運營水平，對于守護城市燃氣安全運營至關重要。

近年來，我國各行業(yè)的智能化有了不同程度的發(fā)展。2023年，國家能源局發(fā)布《關于加快推進能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》，提出“以數(shù)字化智能化技術助力油氣綠色低碳開發(fā)利用”，要求“推動油氣管網(wǎng)的信息化改造和數(shù)字化升級，推進智能管道、智能儲氣庫建設，提升油氣管網(wǎng)設施安全高效運行水平和儲氣調(diào)峰能力”。在我國推動實施新基建的戰(zhàn)略背景下，走創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展道路，加快推進場站的智能化建設，推進燃氣的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，也是燃氣企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

二、燃氣無人值守站現(xiàn)狀

（一）無人值守站管理模式

目前，我國的城市燃氣場站大體分為兩種模式。第一種是大型場站采用“有人值守、無人操作”的模式。站場配備專人值守，正常運行時無需站場人員操作，主要通過調(diào)度中心實現(xiàn)遠程調(diào)控和管理，出現(xiàn)異常時值守人員輔助協(xié)調(diào)和應急處置。國內(nèi)大多數(shù)新建管道都按此理念設計與建造，并且部分管道公司已經(jīng)按此方式運行管理。站場操作主要是通過區(qū)域級或總調(diào)控中心實現(xiàn)遠程控制與管理，值守人員加以輔助，并負責設備維護、事務協(xié)調(diào)及應急處置等工作。

第二種是“無人值守、無人操作”模式。這是智能化程度比較高的理想模式，站場不設置值守人員，實行調(diào)控中心遠程控制，站場日常管理和操作由調(diào)控中心進行，巡檢維護人員只需定期到站開展設備巡查和維護工作。無人值守站的監(jiān)控模式包括就地控制、站場控制、中心控制三級控制。區(qū)域化管理一般設置地區(qū)管理處，配置管理人員、維護人員、巡檢人員、看護人員。這些通常設置在其中一個站場，包括備件庫房。其他輔助設施包括集中監(jiān)視中心，通常設置在分公司或者地區(qū)管理處。管理范圍為80～100 km （1～2 h內(nèi)能夠到達），4～10個場站。但受限于管理理念、實際運行經(jīng)驗及安全要求等因素影響，目前基本無法實現(xiàn)這種模式。

（二）長輸油氣管道無人值守站案例

國內(nèi)長輸油氣管道開展無人值守站建設相對較早。中石油北京天然氣管道公司在1998年建成第一座無人值守分輸站；2002年推行小型分輸站無人值守，開展中心遠控改造；2003年正式提出“有人值守、無人操作、遠程控制”的控制理念；2005年開始對標，并引進HAZOP、QRA、RAM、SIL等安全風險評估方法；2006年轉(zhuǎn)變管理理念，并開始持續(xù)不斷地改進，推行新建大型分輸站無人駐守；2010年開始加快推進遠程控制和無人值守站建設；2012年開始經(jīng)驗總結，制定企業(yè)標準，統(tǒng)一陜京管道技術要求；2020年以后，開始推進區(qū)域化管理，實施管理轉(zhuǎn)型，推行用戶日指定自動分輸。截至目前，陜京管道場站遠控達到100%，分輸站全部實現(xiàn)用戶精確日指定分輸和無人值守，壓氣站實現(xiàn)遠程“一鍵啟機、自動并機”。

中石油西部管道公司從2009年開始推進區(qū)域化管理，實施了作業(yè)區(qū)模式下的集中監(jiān)視，進行了作業(yè)區(qū)劃分，共24個作業(yè)區(qū)，已基本實現(xiàn)區(qū)域化管理，部分站場無人值守。實施過程分為3個階段：第一階段完成西一線（西段）、雙蘭線、阿獨烏原油管道集中監(jiān)視建設；第二階段完成西二線（西段）、西三線（西段）、輪吐支干線、各二級調(diào)控管道站場集中監(jiān)視建設；第三階段完成澀寧蘭管道及澀寧蘭復線站場集中監(jiān)視建設。

（三）城鎮(zhèn)燃氣無人值守站案例

城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)也有一些無人值守場站。焦作中裕燃氣有限公司從2004年開始投入運行第一座有人值守天然氣場站，隨著新場站的陸續(xù)投運，每站都需要配7～9人和班車，人力的相關費用占比較高，而且靠值班人員盯守場站設備，定時記錄運行數(shù)據(jù)并電話上報的方式非常落后且具有很大的不確定性。于是，公司采取了兩步措施：第一，現(xiàn)有有人值守場站建設自控系統(tǒng)；第二，新建場站直接建設無人值守站。從2014年開始，公司先后新建和改建無人值守站4座，這些場站運行安全、穩(wěn)定，一年節(jié)省的人力等費用就能收回無人值守站控制系統(tǒng)的投資成本。

安陽華潤燃氣有限公司成立無人值守站項目小組，2018年5月置度站工藝改造開工，2019年9月開始試運行。置度站通過對站內(nèi)運行數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)控管理，以現(xiàn)場實際采集數(shù)據(jù)為依據(jù)，遠程對站內(nèi)調(diào)壓、閥門等關鍵設備運行模式采取自動或遠程遙控操作。這一方式不僅可以遠程監(jiān)控壓力、流量、溫度數(shù)據(jù)，遠程切換工藝流程，還實現(xiàn)了燃氣泄漏報警遠傳及緊急遠程切斷，實現(xiàn)了燃氣資源科學調(diào)配。公司原置度門站有8人值守，采取四班三運轉(zhuǎn)模式，改造后僅需1人日常巡視和管理。經(jīng)過測算，建設同等規(guī)模的無人值守門站每年可節(jié)省費用約70萬元。

（四）燃氣無人值守站場優(yōu)缺點

經(jīng)調(diào)研分析，合格的無人值守站運行模式，可有效提高遠程監(jiān)控管理的有效性和可靠性，降低人為原因產(chǎn)生的不確定性或不安全因素，提高管道的運行效率和可靠性，進而降低管線的運行成本。

但無人值守站場仍存在風險及缺點：對設備自動化、信息化要求高，造成投資成本高；控制邏輯復雜，實現(xiàn)難度大，測試不充分可能會留下隱患；系統(tǒng)容錯性要求高；運營方缺少實際運行經(jīng)驗，風險考慮不全；現(xiàn)場設備質(zhì)量不穩(wěn)定、設備故障率高，制約自動、遠控功能的實施；無人值守后響應速度慢。

三、無人值守站標準現(xiàn)狀

在開展智能化改造的基礎上，部分行業(yè)企業(yè)也開始標準制訂工作。具體到無人值守站方面，電力系統(tǒng)、冶金行業(yè)已經(jīng)發(fā)布了相關標準，國家管網(wǎng)等相關單位已經(jīng)開始起草編制計劃，部分燃氣公司制定了企業(yè)標準。城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)也亟需編制一部標準來指導和規(guī)范無人值守場站的建設、運營和管理。

目前，根據(jù)公開資料搜集到的我國無人值守站相關標準見表1。

由表1可見，目前，我國無人值守站場主要由政府管理部門或燃氣公司結合發(fā)展現(xiàn)狀編制相應的國家、行業(yè)或企業(yè)標準。城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)相關標準還較少，城鎮(zhèn)燃氣無人值守站或智能場站的建設缺少參考依據(jù)和指導規(guī)范。從內(nèi)容上看，無人值守站需要從設計、建設、運行、維護等多方面做出明確的技術要求，對適用范圍、術語定義、工藝系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、安全防護、運行內(nèi)容和周期、維護要求等內(nèi)容做出具體要求。

四、城鎮(zhèn)燃氣無人值守站的技術要點

所謂城鎮(zhèn)燃氣無人值守站是指，無人員現(xiàn)場值班，利用信息技術、自動控制系統(tǒng)、可靠通訊方式等監(jiān)控燃氣場站的安全運行狀況、運行壓力、流量等數(shù)據(jù)及現(xiàn)場環(huán)境情況，進行動態(tài)監(jiān)測、遠程遙控管理，實現(xiàn)燃氣場站安全穩(wěn)定運行。

城鎮(zhèn)燃氣無人值守站以SCADA系統(tǒng)為基礎，配置自動監(jiān)控、故障診斷、自主調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)場站的自動化、智能化管理，主要由工藝系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、建（構）筑物、附屬設施以及安全防護等組成，包括現(xiàn)場控制（表2）和遠程控制（表3）。

無人值守站建設的關鍵是工藝系統(tǒng)的配置。工藝系統(tǒng)應滿足性能良好、可靠性高、故障率低及自動化、信息化水平高的要求，并應實現(xiàn)遠程的可靠控制的需要。以無人值守燃氣調(diào)壓站為例，需要控制的工藝監(jiān)控參數(shù)見表4。

除了工藝系統(tǒng)外，監(jiān)控系統(tǒng)以及安全防護等都要安全可靠。

監(jiān)控系統(tǒng)設備采用熱備冗余功能，具備存儲數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、歷史趨勢查詢、報警功能。需實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控及對現(xiàn)場閥門控制功能。監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Φ谌皆O備計量、調(diào)壓、火災報警控制器、恒電位儀、低壓配電柜、UPS、燃氣發(fā)電機、火炬點火系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，同時將設備診斷功能集成至系統(tǒng)中，設備出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)會以報警方式提示操作人員。

無人值守站監(jiān)控系統(tǒng)部署環(huán)境應具備防火、防盜等措施，配置相應的視頻安防、消防、門禁、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)，應能實現(xiàn)遠程監(jiān)視與控制?？刹捎?G 通信技術，結合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進的技術手段，對生產(chǎn)動態(tài)進行全面感知，對變化趨勢進行預測。

場站聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)拓撲圖，主要是由前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心（總部監(jiān)控中心、區(qū)域分控中心、手持客戶端）組成，三者相互銜接。

前端系統(tǒng)：該系統(tǒng)對燃氣場站的出入口及重點區(qū)域布設了整體視頻監(jiān)控，設定了防范的周界并對范圍內(nèi)的報警進行監(jiān)測。

傳輸網(wǎng)絡：燃氣場站前端的監(jiān)控系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡是承載于運營商公網(wǎng)的虛擬專用網(wǎng)絡，以做好前端設備與后端平臺的通信支撐。主要包括有線和無線兩種通信方式。前端采集的視音頻及環(huán)境數(shù)據(jù)可上傳至平臺供工作人員查看。

監(jiān)控中心：監(jiān)控中心由總部監(jiān)控中心、區(qū)域分控中心和手持終端組成，使用者不同，功能各不相同?？偛勘O(jiān)控中心部署有監(jiān)控平臺的服務端及客戶端，可管理集團下屬所有設備，接收前端上傳的數(shù)據(jù)，并進行管理。區(qū)域分控中心部署監(jiān)控平臺的客戶端，滿足分控中心工作人員對現(xiàn)場視頻及環(huán)境量的查看及操作。手持終端部署監(jiān)控平臺移動客戶端，滿足人員對現(xiàn)場視頻及環(huán)境量的查看及操作。

關鍵的一點是，無人值守站要滿足標準化建設的要求。在條件允許的情況下，要采用統(tǒng)一標準的軟硬件設備，要規(guī)范系統(tǒng)的使用方法與操作流程，降低系統(tǒng)維修與優(yōu)化的難度，加強各無人值守站系統(tǒng)的兼容性。

五、結論與建議

基于城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)安全管理要求和智能化技術的不斷發(fā)展，燃氣場站的自動化、智能化、無人化是未來的必然趨勢。對于較傳統(tǒng)的燃氣行業(yè)而言，還需要提升現(xiàn)有的運行管理模式和理念，加快無人值守站的建設和標準制定，提高調(diào)度監(jiān)控部門對場站的管控效果，提高場站的安全運行效率，降低操作人員在危險環(huán)境內(nèi)的活動風險和操作風險。為此，本文對城鎮(zhèn)燃氣無人值守站的發(fā)展提出下列建議。

一是通過調(diào)研現(xiàn)有場站情況，摸清現(xiàn)有場站智能化數(shù)據(jù)。在此基礎上，對現(xiàn)有燃氣場站進行技術升級、設備設施改造，整合各類基礎及動態(tài)數(shù)據(jù)，梳理規(guī)范化的統(tǒng)一流程以及投入各類智能化設備、系統(tǒng)的使用，為實現(xiàn)真正的無人場站奠定良好基礎。

二是規(guī)劃好場站的各類智能監(jiān)控系統(tǒng)。構建統(tǒng)一平臺進行管理，采用大數(shù)據(jù)分析算法、仿真技術、專家分析、人工智能等技術，對各類數(shù)據(jù)進行分析，為風險預警、設備管理、應急調(diào)度、運行維護等提供智能優(yōu)化的方案，提高運行處置效率。

三是構建燃氣工控系統(tǒng)網(wǎng)絡安全保障體系。采取有效的安全管理、邊界防護、網(wǎng)絡監(jiān)測、主機防護等手段，盡可能地消除或降低工控系統(tǒng)的安全風險。

四是推進燃氣無人值守站相關標準編制?？偨Y現(xiàn)有無人值守站的建設運行經(jīng)驗，并形成標準文件，更有效地指導無人值守站的規(guī)范化發(fā)展，有利于提高場站的智能化建設水平。標準編制要與相關政策、法律法規(guī)、標準規(guī)范相一致。

五是做好無人值守站建設管理措施。隨著科學和信息技術的進步和發(fā)展，目前燃氣企業(yè)在技術創(chuàng)新和信息化系統(tǒng)建設方面做了很多工作，推動了城市燃氣行業(yè)智能化發(fā)展和進步。但管理模式的創(chuàng)新還不夠，不利于技術的推廣應用。無人值守場站的建設和發(fā)展同樣存在這類問題。

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（責任編輯：張秋辰）