淺談城市熱力管道監測

文｜北京建筑大學 李敏

城市地下管網雖然隱藏在地面下，但是如同人體的血管、神經，是城市的重要組成部分，管網里面有城市給排水、電力線路、通信線路、供熱、燃氣管道，這些都是城市規劃、建設和管理的重要資源。規劃、建設和管理好地下管網顯得非常重要，城市的框架依賴于此。城市地下管網監測是城市管理、城市應急和地下管線運行維護管理的基礎。城市地下管網監測信息共享既為政府相關部門提供現狀地下管線信息服務，又為管線權屬單位的地下管線運行和維護管理提供信息服務，更為城市應急指揮和搶險的政府部門提供實時的地下管線信息。

隨著城市功能越來越多，地下管網也越來越復雜，地下管網信息管理也顯得越來越重要。（如下圖）。

在所有的這些管道中，熱力管道因為壓力大、溫度高，對熱力管道的監測顯得尤為重要。熱力管道按用途分為供暖熱力管道和工業熱力管道，熱力管道是城市地下管網里不可缺少的一部分，隨著城市的快速開發，大中城市人口不斷的凈流入，人們生產生活對熱力的要求越來越高，城市熱力管網顯得越來越重要。

熱力管網監測運行示意圖

過去調節熱水和蒸汽的溫度主要靠人力，溫度高時將管道輸出閥門關小，溫度低時將閥門開大，帶來的結果是不能精準的控制熱力管道的溫度和壓力，浪費了不少熱能。同時熱力管道也存在著安全隱患，國內外都發生過多起熱力管道爆炸事件，大多是因為管道老化或者壓力過高而引起。一旦發生管道事故，可能帶來的后果是道路塌陷，交通癱瘓，在上面行走的人和車輛有安全隱患，有些城市就發生過人在路上走，趕上熱力管道爆炸，發生了危險的事情，同時也造成了水資源和熱資源的浪費。所以我們急需解決對熱力管網的實時監測問題，防患于未然，最大限度的保障人民生命財產安全，最大限度的節能環保。節約一份資源，同時也減少了熱能消耗對環境帶來的污染。

基于物聯網技術，構建城市熱力管道監測系統，在關鍵部位部署傳感器節點，并通過無線網絡傳輸所采集的信息，對主供熱管道進行實時監測一旦有蒸汽泄漏，或者積水被蒸汽管道氣化，傳感器可以迅速發布報警信息到相關平臺，同時，工作人員可以根據傳感器節點的地址，快速定位到發送報警信息的節點。在管道內部部署一個個傳感器，采集壓力、流量、溫度等相關數據，作為供熱點控制壓力、溫度和流量的參考依據。

基于互聯網技術的城市熱力管道監測系統，能根據實際需要供應熱力資源，減少補必要的浪費；同時盡可能的實現實時預警，消除安全隱患。

利用物聯網技術實現外部監測設備的集成與數據傳輸，結合當前的監測技術，建設基礎設施安全監測云服務平臺，能夠向相關管理部門、建設部門、監測單位基礎設施動態監測信息，供不同部門在線查詢、了解基礎設施安全狀況，并為政府相關部門制定應急措施提供輔助決策信息。對我國重大基礎設施的綜合管理具有重要的借鑒意義。

（1）建立物聯網數據采集系統，將GPS、壓力傳感器、光纖傳感器等監測設備集成，形成數據采集系統，實現監測數據的實時采集。

（2）綜合運用WLAN、無線傳感器網絡、光纖通訊等方式，在數據采集器和監測設備之間建立數據傳輸系統，實現數據實時傳輸。

（3）在云計算技術的基礎上，對多種傳感器獲取的多源數據進行高效的數據處理、分析和存儲。

（4）建立三維可視化模型，實現監測數據的實時交互。

用戶登錄平臺后可以根據被授予的權限進行數據查詢、分析、預警預報處理等。

組織和建立數據資源目錄，構建市政資源數據管理體系，為熱力公司及相關單位信息共享提供支撐環境，最終實現信息資源共享；利用物聯網技術對熱力管網設施進行實時監測和監控，同時將分布在各處的業務數據按照統一的規則匯總到數據倉庫中，集成先進技術，推進信息網絡綜合化、物聯化，加快智慧型熱力管網信息化進程。

綜合運用BIM、GIS、數據庫、網絡等先進的信息技術手段，對城市地下管線數據的利用方式及要求建立管線信息管理系統。目的是利用四維數據庫，實現動態化管理，作為統計、分析等決策支持的基礎。

管網綜合管理系統能反映城市地下管線的時空運維變化，在規劃管理方面和地下管網的日常信息查詢服務方面進行數據分析，防患于未然。