秦 剛, 王 宇, 萬驛川

(1.四川省高發(fā)城鎮(zhèn)燃氣研究院有限公司, 四川 成都 610000; 2.彭州華潤燃氣有限公司, 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 燃氣信息化數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀分析

智慧燃氣系統(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]。燃氣公司的安全運營管理要素為管道等各類設施,燃氣公司通過信息化手段對管理要素信息進行采集,以反映公司的安全運營情況。常用的燃氣信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集特點[2-4]見表1。各種方式形成點-線-面的平面空間數(shù)據(jù)體系,點指單根管道、單臺設備、單個用戶,線指有輸配關系的管道及附屬設施、用戶,面指輸配系統(tǒng)與全部用戶。

表1 常用的燃氣信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集特點

通過表1可知,各系統(tǒng)間無直接關聯(lián),采集的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)孤島,而且由于燃氣用戶具有高度分散及開放性,導致現(xiàn)有基礎數(shù)據(jù)都存在一定程度的缺失、不準確[5]。

燃氣的安全問題本質(zhì)是由燃氣的易燃易爆性質(zhì)引起的,安全運營管理要素是通過燃氣連續(xù)流動建立關聯(lián)關系。目前燃氣行業(yè)采集的燃氣流動狀態(tài)數(shù)據(jù)是流量、壓力、溫度。燃氣公司想要實現(xiàn)信息化標準數(shù)據(jù)采集并形成準確的分析模型,需要采集時空數(shù)據(jù),時空數(shù)據(jù)具有完整的管理要素、準確的空間數(shù)據(jù),同時具有時效性及邏輯性。

因此,需要通過一種可以對實時流量進行準確監(jiān)控,并能夠建立流量之間邏輯關系的技術,才能夠?qū)⒉杉男畔⒒瘮?shù)據(jù)應用于燃氣安全運營管理。通過應用區(qū)域計量分區(qū)(DMA)技術采集時空數(shù)據(jù),為燃氣信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集提供新的思路和解決方法,達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

DMA技術即區(qū)域計量分區(qū)技術,該技術通過對供氣區(qū)域進行劃分,以燃氣輸配工藝關系為基礎,形成具有關聯(lián)關系的多個分區(qū)。流量作為燃氣流態(tài)的重要判斷依據(jù),形成具有關聯(lián)關系的多個分區(qū),使用超聲波流量計實時采集、分析各分區(qū)數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進行處理,通過分區(qū)可控進而提升燃氣安全運營管理水平[6]。DMA技術示意見圖1。

圖1 區(qū)域計量分區(qū)技術示意

DMA技術實現(xiàn)的根本是分區(qū)的合理性,實現(xiàn)的關鍵是各級計量的準確性以及干擾因素的排除。意義在于通過信息化手段,梳理管網(wǎng)關系建立分區(qū),降低計量數(shù)據(jù)基數(shù),使異常數(shù)據(jù)凸顯,從而及時發(fā)現(xiàn)異常、分析異常、強化管理,最終有效提升安全運營水平,信息化系統(tǒng)是實現(xiàn)DMA技術的核心技術手段。

3 DMA技術時空數(shù)據(jù)采集及功能

① DMA技術數(shù)據(jù)采集的準確性與時效性

超聲波流量計特點是計量準確、雙向計量、寬量程,DMA技術利用超聲波流量計監(jiān)測流量,通過實時數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)全部超聲波計量點位任意時間的流量數(shù)據(jù)采集。結合DMA技術的計量關系,建立流量數(shù)據(jù)的邏輯關系,利用信息化平臺進行數(shù)據(jù)展示,實現(xiàn)了瞬時流量的真實監(jiān)測與反饋,解決了燃氣信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準確性及時效性問題。

② 用戶實時流量計量方式

目前用戶實時流量計量方式有單表計量與總表計量,分區(qū)內(nèi)包含了不同類型的用戶,各類型用戶數(shù)量、用氣規(guī)律、分布不一致,利用合理的方式對各類型用戶進行實時流量計量,建立流量數(shù)據(jù)與安全運營管理之間的聯(lián)系,是信息化數(shù)據(jù)實現(xiàn)安全管理的關鍵。

a.單表計量

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)特點等因素影響大,會形成具有用戶自身特點的用氣規(guī)律。其用氣量改變對輸配系統(tǒng)影響較大,用氣數(shù)據(jù)會直接影響輸配系統(tǒng)流量,與燃氣安全運營產(chǎn)生直接邏輯關系,因此對大用氣量用戶采取單表計量方式。

b.總表計量

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、用氣時間段較為統(tǒng)一、臨時小流量用氣情況多的特點。單獨的小用氣量用戶對于輸配系統(tǒng)影響小,其用氣量變化對于輸配系統(tǒng)流量產(chǎn)生的影響可以忽略不計,用氣量數(shù)據(jù)也不能與燃氣安全運營形成直接的邏輯關系。如果對小用氣量用戶進行單表計量,成本極高,嚴重影響燃氣公司的正常生產(chǎn)經(jīng)營。小用氣量用戶日常用氣規(guī)律基本一致,可以使具有輸配關聯(lián)關系的用戶形成數(shù)據(jù)集,采用總表計量方式,對用氣總量實時數(shù)據(jù)進行采集,用于反映該區(qū)域輸配系統(tǒng)中燃氣流動狀態(tài),以分區(qū)為管理單元,實現(xiàn)該用戶群的安全管理。

以上計量方式不僅可以建立流量數(shù)據(jù)與安全運營系統(tǒng)的邏輯關系,還可以建立時空數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關聯(lián)關系,利用實時計量的流量數(shù)據(jù)與抄表的累計流量進行比對,相互校驗保障數(shù)據(jù)準確性。通過得到的用氣規(guī)律,對未來用氣量進行預測,提升用戶用氣管理業(yè)務效能。

c.計量方式的應用

以PZ市XJ區(qū)域為例,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個小區(qū),23戶小型商業(yè)用戶分布于2個小區(qū)周邊,利用DMA技術對該區(qū)域進行管理。3戶大型工業(yè)用戶及1戶大型商業(yè)用戶進行單表計量;根據(jù)地理位置分布、輸配關系,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,分別進行總表計量。XJ區(qū)域計量方式見圖2。

圖2 XJ區(qū)域計量方式

③ DMA技術的功能

DMA技術在燃氣安全運營管理中主要有3個功能,分別是基于數(shù)據(jù)波動模型的安全監(jiān)測功能、基于區(qū)域氣源預測和分區(qū)調(diào)度模型的科學調(diào)度功能、基于實時供銷差監(jiān)控分析模型的精細管理功能。

a.數(shù)據(jù)波動模型

數(shù)據(jù)波動模型需要對各分區(qū)的實時流量進行全天候持續(xù)采集,形成波動基準曲線,并對各分區(qū)的用氣高峰點、用氣0流量點、最小用氣時間段進行分析,進行自定義動態(tài)報警設置,實現(xiàn)流量異常發(fā)現(xiàn)、異常范圍鎖定。

b.區(qū)域氣源預測和分區(qū)調(diào)度模型

區(qū)域氣源預測和分區(qū)調(diào)度模型需要對各分區(qū)的實時流量進行全天候持續(xù)采集,形成用氣規(guī)律曲線并進行預測,重點關注大用氣量用戶情況,結合燃氣公司的氣源供應策略,進行調(diào)度預設,最終實現(xiàn)分時分區(qū)供應、綜合調(diào)控供應。

c.實時供銷差監(jiān)控分析模型

實時供銷差監(jiān)控分析模型需要對用戶的實時用氣量數(shù)據(jù)進行全天候?qū)崟r采集,根據(jù)用戶的用氣規(guī)律,進行零異常用戶、小用氣量用戶、近期規(guī)律不一致用戶判定,重點排查,消除供銷差異常。

4 DMA技術各模型的應用

① 數(shù)據(jù)波動模型應用

PZ燃氣公司利用DMA技術,采取總表計量對LJ小區(qū)的流量數(shù)據(jù)進行全天候?qū)崟r數(shù)據(jù)采集,通過一定周期流量數(shù)據(jù)采集,形成流量報警曲線。LJ小區(qū)2023年2月4—10日流量曲線見圖3。2023年2月10日2:25,LJ小區(qū)計量流量突然快速升高,且較大的流量持續(xù)了一段時間,與該時段日常用氣行為不符,信息化平臺立即報警。調(diào)度中心下達指令開展小區(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

同時通過圖3還可以發(fā)現(xiàn),2023年2月10日2:25—2:51時段的0流量點消失,也進一步確認了小區(qū)泄漏。

通過應用DMA技術采集實時流量數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)泄漏預警,可以高效確定泄漏范圍,提升燃氣公司泄漏管控水平。

② 區(qū)域氣源預測和分區(qū)調(diào)度模型應用

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,其對燃氣的需求對PZ燃氣公司氣源調(diào)度策略有著重要的影響。利用DMA技術對ZH鎮(zhèn)與GH鎮(zhèn)進行分區(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,用氣時間受生產(chǎn)計劃影響,用氣起始時間與生產(chǎn)計劃有關,具有不確定性,但生產(chǎn)期間用氣曲線幾乎一致。PZ燃氣公司通過與XX服裝廠溝通,獲取其近期生產(chǎn)計劃,制定對ZH鎮(zhèn)的區(qū)域氣源供應策略,降低該分區(qū)的供氣風險,滿足用氣需求,降低運營成本。

傳統(tǒng)調(diào)度主要依靠調(diào)度人員工作經(jīng)驗,而通過應用DMA技術進行分區(qū)管控,可以實現(xiàn)精細化且具有針對性的調(diào)度,有效提升燃氣公司安全運營管理水平。

③ 實時供銷差監(jiān)控分析模型應用

PZ燃氣公司利用DMA技術,對GH分區(qū)內(nèi)的陶瓷廠流量數(shù)據(jù)進行采集,一旦生產(chǎn),為保障窯內(nèi)溫度,設備需連續(xù)穩(wěn)定運轉數(shù)日,該時間段內(nèi)分區(qū)的用氣數(shù)據(jù)曲線穩(wěn)定且無0流量點存在。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,信息化平臺立即判定該廠為異常用戶。通過現(xiàn)場排查,發(fā)現(xiàn)該用戶存在規(guī)避燃氣計量行為,最終避免了損失。

傳統(tǒng)供銷差異常用戶管理主要是依靠經(jīng)驗,結合現(xiàn)場蹲點排查,但是由于用戶多,大型用戶生產(chǎn)規(guī)律各有特點等,導致排查難、效率低。應用DMA技術后,通過合理的分區(qū),對流量數(shù)據(jù)及用氣行為進行采集分析,可以精準發(fā)現(xiàn)異常用戶,提升燃氣公司工作效率。