秦 剛, 王 宇, 萬(wàn)驛川

(1.四川省高發(fā)城鎮(zhèn)燃?xì)庋芯吭河邢薰? 四川 成都 610000; 2.彭州華潤(rùn)燃?xì)庥邢薰? 四川 成都 611900; 3.四川省高發(fā)智安信息科技有限公司, 四川 成都 610000)

1 燃?xì)庑畔⒒瘮?shù)據(jù)采集現(xiàn)狀分析

智慧燃?xì)庀到y(tǒng)作為智慧城市系統(tǒng)的重要組成部分,在城市能源管理中發(fā)揮重要的作用[1]。燃?xì)夤镜陌踩\(yùn)營(yíng)管理要素為管道等各類(lèi)設(shè)施,燃?xì)夤就ㄟ^(guò)信息化手段對(duì)管理要素信息進(jìn)行采集,以反映公司的安全運(yùn)營(yíng)情況。常用的燃?xì)庑畔⒒到y(tǒng)數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)[2-4]見(jiàn)表1。各種方式形成點(diǎn)-線-面的平面空間數(shù)據(jù)體系,點(diǎn)指單根管道、單臺(tái)設(shè)備、單個(gè)用戶,線指有輸配關(guān)系的管道及附屬設(shè)施、用戶,面指輸配系統(tǒng)與全部用戶。

表1 常用的燃?xì)庑畔⒒到y(tǒng)數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)

通過(guò)表1可知,各系統(tǒng)間無(wú)直接關(guān)聯(lián),采集的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)孤島,而且由于燃?xì)庥脩艟哂懈叨确稚⒓伴_(kāi)放性,導(dǎo)致現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都存在一定程度的缺失、不準(zhǔn)確[5]。

燃?xì)獾陌踩珕?wèn)題本質(zhì)是由燃?xì)獾囊兹家妆再|(zhì)引起的,安全運(yùn)營(yíng)管理要素是通過(guò)燃?xì)膺B續(xù)流動(dòng)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。目前燃?xì)庑袠I(yè)采集的燃?xì)饬鲃?dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)是流量、壓力、溫度。燃?xì)夤鞠胍獙?shí)現(xiàn)信息化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集并形成準(zhǔn)確的分析模型,需要采集時(shí)空數(shù)據(jù),時(shí)空數(shù)據(jù)具有完整的管理要素、準(zhǔn)確的空間數(shù)據(jù),同時(shí)具有時(shí)效性及邏輯性。

因此,需要通過(guò)一種可以對(duì)實(shí)時(shí)流量進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控,并能夠建立流量之間邏輯關(guān)系的技術(shù),才能夠?qū)⒉杉男畔⒒瘮?shù)據(jù)應(yīng)用于燃?xì)獍踩\(yùn)營(yíng)管理。通過(guò)應(yīng)用區(qū)域計(jì)量分區(qū)(DMA)技術(shù)采集時(shí)空數(shù)據(jù),為燃?xì)庑畔⒒到y(tǒng)數(shù)據(jù)采集提供新的思路和解決方法,達(dá)到完善和提升信息化數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的目的。

2 DMA技術(shù)

DMA技術(shù)即區(qū)域計(jì)量分區(qū)技術(shù),該技術(shù)通過(guò)對(duì)供氣區(qū)域進(jìn)行劃分,以燃?xì)廨斉涔に囮P(guān)系為基礎(chǔ),形成具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的多個(gè)分區(qū)。流量作為燃?xì)饬鲬B(tài)的重要判斷依據(jù),形成具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的多個(gè)分區(qū),使用超聲波流量計(jì)實(shí)時(shí)采集、分析各分區(qū)數(shù)據(jù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行處理,通過(guò)分區(qū)可控進(jìn)而提升燃?xì)獍踩\(yùn)營(yíng)管理水平[6]。DMA技術(shù)示意見(jiàn)圖1。

圖1 區(qū)域計(jì)量分區(qū)技術(shù)示意

DMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的根本是分區(qū)的合理性,實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是各級(jí)計(jì)量的準(zhǔn)確性以及干擾因素的排除。意義在于通過(guò)信息化手段,梳理管網(wǎng)關(guān)系建立分區(qū),降低計(jì)量數(shù)據(jù)基數(shù),使異常數(shù)據(jù)凸顯,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、分析異常、強(qiáng)化管理,最終有效提升安全運(yùn)營(yíng)水平,信息化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)DMA技術(shù)的核心技術(shù)手段。

3 DMA技術(shù)時(shí)空數(shù)據(jù)采集及功能

① DMA技術(shù)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與時(shí)效性

超聲波流量計(jì)特點(diǎn)是計(jì)量準(zhǔn)確、雙向計(jì)量、寬量程,DMA技術(shù)利用超聲波流量計(jì)監(jiān)測(cè)流量,通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)全部超聲波計(jì)量點(diǎn)位任意時(shí)間的流量數(shù)據(jù)采集。結(jié)合DMA技術(shù)的計(jì)量關(guān)系,建立流量數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系,利用信息化平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)展示,實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)流量的真實(shí)監(jiān)測(cè)與反饋,解決了燃?xì)庑畔⒒到y(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性及時(shí)效性問(wèn)題。

② 用戶實(shí)時(shí)流量計(jì)量方式

目前用戶實(shí)時(shí)流量計(jì)量方式有單表計(jì)量與總表計(jì)量,分區(qū)內(nèi)包含了不同類(lèi)型的用戶,各類(lèi)型用戶數(shù)量、用氣規(guī)律、分布不一致,利用合理的方式對(duì)各類(lèi)型用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)流量計(jì)量,建立流量數(shù)據(jù)與安全運(yùn)營(yíng)管理之間的聯(lián)系,是信息化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全管理的關(guān)鍵。

a.單表計(jì)量

大用氣量用戶以大型商業(yè)、工業(yè)用戶為主,用氣規(guī)律受行業(yè)、生產(chǎn)特點(diǎn)等因素影響大,會(huì)形成具有用戶自身特點(diǎn)的用氣規(guī)律。其用氣量改變對(duì)輸配系統(tǒng)影響較大,用氣數(shù)據(jù)會(huì)直接影響輸配系統(tǒng)流量,與燃?xì)獍踩\(yùn)營(yíng)產(chǎn)生直接邏輯關(guān)系,因此對(duì)大用氣量用戶采取單表計(jì)量方式。

b.總表計(jì)量

小用氣量用戶以居民用戶與小型商業(yè)用戶為主,具有數(shù)量多、用氣量小、用氣時(shí)間段較為統(tǒng)一、臨時(shí)小流量用氣情況多的特點(diǎn)。單獨(dú)的小用氣量用戶對(duì)于輸配系統(tǒng)影響小,其用氣量變化對(duì)于輸配系統(tǒng)流量產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì),用氣量數(shù)據(jù)也不能與燃?xì)獍踩\(yùn)營(yíng)形成直接的邏輯關(guān)系。如果對(duì)小用氣量用戶進(jìn)行單表計(jì)量,成本極高,嚴(yán)重影響燃?xì)夤镜恼Ｉa(chǎn)經(jīng)營(yíng)。小用氣量用戶日常用氣規(guī)律基本一致,可以使具有輸配關(guān)聯(lián)關(guān)系的用戶形成數(shù)據(jù)集,采用總表計(jì)量方式,對(duì)用氣總量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,用于反映該區(qū)域輸配系統(tǒng)中燃?xì)饬鲃?dòng)狀態(tài),以分區(qū)為管理單元,實(shí)現(xiàn)該用戶群的安全管理。

以上計(jì)量方式不僅可以建立流量數(shù)據(jù)與安全運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系,還可以建立時(shí)空數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系,利用實(shí)時(shí)計(jì)量的流量數(shù)據(jù)與抄表的累計(jì)流量進(jìn)行比對(duì),相互校驗(yàn)保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。通過(guò)得到的用氣規(guī)律,對(duì)未來(lái)用氣量進(jìn)行預(yù)測(cè),提升用戶用氣管理業(yè)務(wù)效能。

c.計(jì)量方式的應(yīng)用

以PZ市XJ區(qū)域?yàn)槔?該區(qū)域有居民用戶472戶、小型商業(yè)用戶23戶、大型商業(yè)用戶1戶、大型工業(yè)用戶3戶。大用氣量用戶分布較分散,居民用戶集中于3個(gè)小區(qū),23戶小型商業(yè)用戶分布于2個(gè)小區(qū)周邊,利用DMA技術(shù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行管理。3戶大型工業(yè)用戶及1戶大型商業(yè)用戶進(jìn)行單表計(jì)量;根據(jù)地理位置分布、輸配關(guān)系,將472戶居民及23戶小型商業(yè)用戶劃分為:居民用戶群1+小型商業(yè)用戶群1、居民用戶群2+小型商業(yè)用戶群2、居民用戶群3,分別進(jìn)行總表計(jì)量。XJ區(qū)域計(jì)量方式見(jiàn)圖2。

圖2 XJ區(qū)域計(jì)量方式

③ DMA技術(shù)的功能

DMA技術(shù)在燃?xì)獍踩\(yùn)營(yíng)管理中主要有3個(gè)功能,分別是基于數(shù)據(jù)波動(dòng)模型的安全監(jiān)測(cè)功能、基于區(qū)域氣源預(yù)測(cè)和分區(qū)調(diào)度模型的科學(xué)調(diào)度功能、基于實(shí)時(shí)供銷(xiāo)差監(jiān)控分析模型的精細(xì)管理功能。

a.數(shù)據(jù)波動(dòng)模型

數(shù)據(jù)波動(dòng)模型需要對(duì)各分區(qū)的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行全天候持續(xù)采集,形成波動(dòng)基準(zhǔn)曲線,并對(duì)各分區(qū)的用氣高峰點(diǎn)、用氣0流量點(diǎn)、最小用氣時(shí)間段進(jìn)行分析,進(jìn)行自定義動(dòng)態(tài)報(bào)警設(shè)置,實(shí)現(xiàn)流量異常發(fā)現(xiàn)、異常范圍鎖定。

b.區(qū)域氣源預(yù)測(cè)和分區(qū)調(diào)度模型

區(qū)域氣源預(yù)測(cè)和分區(qū)調(diào)度模型需要對(duì)各分區(qū)的實(shí)時(shí)流量進(jìn)行全天候持續(xù)采集,形成用氣規(guī)律曲線并進(jìn)行預(yù)測(cè),重點(diǎn)關(guān)注大用氣量用戶情況,結(jié)合燃?xì)夤镜臍庠垂?yīng)策略,進(jìn)行調(diào)度預(yù)設(shè),最終實(shí)現(xiàn)分時(shí)分區(qū)供應(yīng)、綜合調(diào)控供應(yīng)。

c.實(shí)時(shí)供銷(xiāo)差監(jiān)控分析模型

實(shí)時(shí)供銷(xiāo)差監(jiān)控分析模型需要對(duì)用戶的實(shí)時(shí)用氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)采集,根據(jù)用戶的用氣規(guī)律,進(jìn)行零異常用戶、小用氣量用戶、近期規(guī)律不一致用戶判定,重點(diǎn)排查,消除供銷(xiāo)差異常。

4 DMA技術(shù)各模型的應(yīng)用

① 數(shù)據(jù)波動(dòng)模型應(yīng)用

PZ燃?xì)夤纠肈MA技術(shù),采取總表計(jì)量對(duì)LJ小區(qū)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)采集,通過(guò)一定周期流量數(shù)據(jù)采集,形成流量報(bào)警曲線。LJ小區(qū)2023年2月4—10日流量曲線見(jiàn)圖3。2023年2月10日2:25,LJ小區(qū)計(jì)量流量突然快速升高,且較大的流量持續(xù)了一段時(shí)間,與該時(shí)段日常用氣行為不符,信息化平臺(tái)立即報(bào)警。調(diào)度中心下達(dá)指令開(kāi)展小區(qū)排查,最終發(fā)現(xiàn)小區(qū)中壓主管道泄漏,杜絕了事故發(fā)生。

圖3 LJ小區(qū)流量曲線

同時(shí)通過(guò)圖3還可以發(fā)現(xiàn),2023年2月10日2:25—2:51時(shí)段的0流量點(diǎn)消失,也進(jìn)一步確認(rèn)了小區(qū)泄漏。

通過(guò)應(yīng)用DMA技術(shù)采集實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)泄漏預(yù)警,可以高效確定泄漏范圍,提升燃?xì)夤拘孤┕芸厮健?/p>

② 區(qū)域氣源預(yù)測(cè)和分區(qū)調(diào)度模型應(yīng)用

ZH鎮(zhèn)與GH鎮(zhèn)是PZ市的服裝生產(chǎn)中心、陶瓷生產(chǎn)中心,其對(duì)燃?xì)獾男枨髮?duì)PZ燃?xì)夤練庠凑{(diào)度策略有著重要的影響。利用DMA技術(shù)對(duì)ZH鎮(zhèn)與GH鎮(zhèn)進(jìn)行分區(qū)管理。

XX服裝廠是ZH鎮(zhèn)內(nèi)的大型服裝生產(chǎn)企業(yè),分析發(fā)現(xiàn),其高峰用氣量幾乎不變,用氣時(shí)間受生產(chǎn)計(jì)劃影響,用氣起始時(shí)間與生產(chǎn)計(jì)劃有關(guān),具有不確定性,但生產(chǎn)期間用氣曲線幾乎一致。PZ燃?xì)夤就ㄟ^(guò)與XX服裝廠溝通,獲取其近期生產(chǎn)計(jì)劃,制定對(duì)ZH鎮(zhèn)的區(qū)域氣源供應(yīng)策略,降低該分區(qū)的供氣風(fēng)險(xiǎn),滿足用氣需求,降低運(yùn)營(yíng)成本。

傳統(tǒng)調(diào)度主要依靠調(diào)度人員工作經(jīng)驗(yàn),而通過(guò)應(yīng)用DMA技術(shù)進(jìn)行分區(qū)管控,可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化且具有針對(duì)性的調(diào)度,有效提升燃?xì)夤景踩\(yùn)營(yíng)管理水平。

③ 實(shí)時(shí)供銷(xiāo)差監(jiān)控分析模型應(yīng)用

PZ燃?xì)夤纠肈MA技術(shù),對(duì)GH分區(qū)內(nèi)的陶瓷廠流量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,一旦生產(chǎn),為保障窯內(nèi)溫度,設(shè)備需連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)日,該時(shí)間段內(nèi)分區(qū)的用氣數(shù)據(jù)曲線穩(wěn)定且無(wú)0流量點(diǎn)存在。2022年3月15日陶瓷廠突然出現(xiàn)流量大幅下降,與該廠用氣規(guī)律不一致,信息化平臺(tái)立即判定該廠為異常用戶。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查,發(fā)現(xiàn)該用戶存在規(guī)避燃?xì)庥?jì)量行為,最終避免了損失。

傳統(tǒng)供銷(xiāo)差異常用戶管理主要是依靠經(jīng)驗(yàn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)蹲點(diǎn)排查,但是由于用戶多,大型用戶生產(chǎn)規(guī)律各有特點(diǎn)等,導(dǎo)致排查難、效率低。應(yīng)用DMA技術(shù)后,通過(guò)合理的分區(qū),對(duì)流量數(shù)據(jù)及用氣行為進(jìn)行采集分析,可以精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)異常用戶,提升燃?xì)夤竟ぷ餍省?/p>