5G+智能燃氣技術(shù)賦能，推動城市治理數(shù)字化

圖/文 宋占鈺 李英哲 常碩

習近平總書記在黨的二十大報告中強調(diào)，要提高公共安全治理水平，堅持安全第一、預防為主。推進安全生產(chǎn)風險專項整治，加強重點行業(yè)、重點領(lǐng)域安全監(jiān)管。

事故現(xiàn)場

《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于進一步加強城市基礎(chǔ)設(shè)施安全運行監(jiān)測的通知》（建督〔2021〕71號），要求“各地要加快燃氣、供水、排水、供電、熱力、橋梁等管理信息系統(tǒng)整合，依托城市信息模型（CIM）在城市運行管理服務平臺上搭建城市基礎(chǔ)設(shè)施安全運行監(jiān)測系統(tǒng)。對管網(wǎng)漏損、防洪排澇、燃氣安全等進行整體監(jiān)測、及時預警和應急處置。”

根據(jù)江蘇省政府辦公廳《關(guān)于進一步加強城鎮(zhèn)燃氣安全管理工作的通知》（蘇政辦發(fā)〔2013〕51 號）文件要求，各地建成完善的燃氣管線地理信息系統(tǒng)。根據(jù)以上要求，建立一套完善的城市燃氣行業(yè)信息管理系統(tǒng)，對燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有效的管理，對各燃氣企業(yè)燃氣生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，對燃氣管道的危害進行有效的預防和監(jiān)控，同時分享燃氣基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和擴大政務公開，使其成為城市燃氣的危險監(jiān)控和安全管理輔助工具顯得十分必要。

為此，聯(lián)通采取了一系列有效信息化技術(shù)對燃氣管網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、管理、巡檢、維修、應急等方向進行信息化支撐。結(jié)合5G+物聯(lián)網(wǎng)無人機巡檢技術(shù)、領(lǐng)導駕駛艙、數(shù)字孿生CIM可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入、資源承載、可視化展示和大數(shù)據(jù)分析能力；通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)手段，構(gòu)筑5G+4G/Cat.1+NB-IoT 的泛在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通過部署在城市各點位的各類傳感器、視頻攝像頭，建設(shè)城市深度感知的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，打造“動態(tài)感知、全域智能、高效協(xié)同、精確指揮”的燃氣系統(tǒng)管理平臺。

一、5G+無人機巡檢

采用無人值守遠程智能控制無人機機巢為主體，承載行業(yè)級無人機，數(shù)據(jù)傳輸采用基于中國聯(lián)通5G 傳輸網(wǎng)絡(luò)方式，同時利用北斗定位系統(tǒng)對井的位置進行精確采集。可根據(jù)不同的作業(yè)場景搭載專業(yè)機搭載設(shè)備，進行多樣化需求作業(yè)。結(jié)合無人機遠程管控平臺后端，實現(xiàn)對無人機的自動巡查路徑規(guī)劃、自動起降、自動充電、自動數(shù)據(jù)回傳等智能化功能。

實現(xiàn)遠程無人值守智能無人機巡航作業(yè)管理。支持多臺智能機巢組網(wǎng)，形成無人機遙感網(wǎng)。支持本地化、云端部署，適應客戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。從而解決燃氣管道檢查難的問題。部分管道穿越的地形復雜崎嶇，通常會途經(jīng)山地、農(nóng)田、村莊或者河流等，給工作人員工作帶來了很大不便。同樣解決了部分管線采用人力巡檢難度大，巡檢效率和巡檢精度較低，巡檢范圍大、路況復雜、時間長、人員安全、管道泄漏等問題。

1.管線占壓監(jiān)控管內(nèi)壓力

通過無人機信息化技術(shù)可以通過監(jiān)控管內(nèi)壓力識別管線占壓行為。5G 基站與信息平臺信息傳送聯(lián)動，接受中心的命令。通過對管道上方及周邊內(nèi)存在的建筑目標的后端比對識別，判斷為疑似管線占壓，系統(tǒng)可將識別區(qū)域以截圖及文字描述方式呈現(xiàn)在巡檢報告中，進行取證及現(xiàn)場核查。

無人值守遠程智能控制

地下隧道

監(jiān)控返回

2.非法作業(yè)行為及時發(fā)現(xiàn)

無人機信息化技術(shù)可以通過監(jiān)控畫面識別出非法作業(yè)行為。對管道周邊一段時間內(nèi)持續(xù)存在的卡車、挖土車、小轎車目標的后端比對識別，判斷是否為非法施工作業(yè)，系統(tǒng)可將識別區(qū)域以截圖及文字描述方式呈現(xiàn)在巡檢報告中。

3.露管識別排除露管隱患

露管識別排除露管隱患，通過對管道路由存在的疑似裸管目標的后端比對識別，初步判斷為露管隱患，系統(tǒng)可將識別區(qū)域以截圖及文字描述方式呈現(xiàn)在巡檢報告中，進行取證及現(xiàn)場核查。

4.管道科技巡檢保障日常作業(yè)

以無人機對管道覆蓋范圍以及區(qū)域邊界巡查，進行高空監(jiān)控，無人機畫面直播，照片視頻等信息實時回傳。

工業(yè)可燃及有毒有害氣體探測器

AI 智能識別并預警

夜間照明及空中喊話，無人機搭載探照燈喊話器，可在巡查過程中，對危險行為進行喊話驅(qū)離，及時取證。

5.管道科技巡檢防止有害物質(zhì)泄漏

有毒物質(zhì)泄露話題同樣引人注目，無人機飛行平臺掛載激光甲烷遙測儀對地表空氣進行實時檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時預警，并將其位置，甲烷濃度，照片視頻等信息實時回傳，可以對有毒物質(zhì)及時發(fā)現(xiàn)，起到預警作用。

6.應急輔助

針對管道區(qū)域、建設(shè)工地發(fā)生的突發(fā)事件，利用無人機掛載可見光相機，將現(xiàn)場動態(tài)視頻實時傳送至指揮大屏，通過掛載的揚聲器實現(xiàn)遠程指揮。

7.AI 智能識別并預警

AI 智能識別違規(guī)行為并對違規(guī)行為進行預警。基于無人機航拍視頻進行車牌、人臉、安全帽、挖機、占壓物等抓拍及自動識別，并針對挖機等特定識別發(fā)出警報。

二、建設(shè)“數(shù)字”領(lǐng)導駕駛艙

為形成用數(shù)據(jù)說話，用數(shù)據(jù)管理，用數(shù)據(jù)決策，用數(shù)據(jù)創(chuàng)新的新機制，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值，將業(yè)務、數(shù)據(jù)、監(jiān)管過程匯總展示、分析利用，實現(xiàn)信息實時監(jiān)控和直觀展示，提供給各級領(lǐng)導和業(yè)務人員進行監(jiān)督指揮，統(tǒng)一掌握運行數(shù)據(jù)。

實現(xiàn)信息實時監(jiān)控和直觀展示，提供給各級領(lǐng)導和業(yè)務人員進行監(jiān)督指揮，統(tǒng)一掌握運行數(shù)據(jù)。主要內(nèi)容包括：

1.無人機聯(lián)動指揮

信息實時掌握，助力指揮決策，無人機實時作業(yè)畫面，利用平臺接口聯(lián)動技術(shù)，將無人機實時的作業(yè)畫面?zhèn)鬏斨琳{(diào)度指揮大屏，助力指揮決策。

2.場站信息全面展示

統(tǒng)計展示場站信息，包含當日、當年度、上年度供氣量；當月用氣量曲線；各場站進出站壓力、瞬時流量；管網(wǎng)末梢、重點區(qū)域、重點用戶實時壓力。

3.搶修信息統(tǒng)計助力隱患排查

統(tǒng)計搶修量，包含當日搶修量、當月?lián)屝蘖壳€，以曲線圖、柱狀圖等形式展現(xiàn)搶修量變化、搶修類型等。

4.設(shè)備安全檢測

對燃氣設(shè)施進行巡查，定期對燃氣設(shè)施進行檢測、維修和維護，建立巡檢臺賬，記錄當前總用戶數(shù)、已安檢戶數(shù)，確保燃氣設(shè)施的安全運行。

5.隱患信息加強企業(yè)排查力度

建立隱患排查治理和風險管控雙重預防機制；定期開展風險識別和隱患排查治理，建立隱患臺賬，全面實現(xiàn)企業(yè)自查、部門檢查、上級督查等隱患信息的輸入、分析、統(tǒng)計匯總、治理、整改的閉環(huán)流程；定期統(tǒng)計隱患排查情況，包含當前隱患量、當月隱患量曲線、隱患完結(jié)率。

伊春市燃氣監(jiān)測監(jiān)管平臺

6.管網(wǎng)信息展示

展示管網(wǎng)統(tǒng)計信息，包含次高壓管道公里數(shù)、中壓管道公里數(shù)等。

7.智能動態(tài)預警

大屏結(jié)合燃氣設(shè)施分布圖、管網(wǎng)運營監(jiān)控圖、應急圖，設(shè)定燃氣監(jiān)管各領(lǐng)域各行業(yè)預警指標，根據(jù)監(jiān)測分析數(shù)據(jù)即時運算與現(xiàn)實市場運行情況的偏離度，達到預警指標時及時提醒，達到監(jiān)管閾值的及時督促執(zhí)法，成為業(yè)務“預警雷達”，實現(xiàn)證書到期前預警、運行參數(shù)預警、場站設(shè)備設(shè)施定期檢驗到期預警等功能。

8.輔助決策

通過相同指標對統(tǒng)計結(jié)果進行羅列比較，通過橫向和縱向?qū)Ρ龋从橙細庠O(shè)施情況、分布情況、養(yǎng)護情況、考評情況以及動態(tài)變化情況，反映燃氣管理單位、相關(guān)燃氣企業(yè)的因果聯(lián)系，以及燃氣設(shè)施與養(yǎng)護巡查投入比等，基于上述統(tǒng)計分析指標，提供多維度面向主題直觀展示，為燃氣市場的規(guī)范完善和良性健康發(fā)展提供輔助決策支持。

三、數(shù)字孿生CIM 可視化系統(tǒng)

實現(xiàn)對人員、設(shè)備和巡檢車輛的位置坐標數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、分析和表達,將信息通過多功能基站及時、準確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,并將地下綜合管廊的走向以及出入口位置精確的在GIS 地圖上標注出來,實現(xiàn)對通風線路、避災路線、監(jiān)測設(shè)備、巡檢人機坐標等信息的GIS 瀏覽,GIS 系統(tǒng)設(shè)計離不開無線傳感網(wǎng)絡(luò)的支持。地下綜合管廊是一個相對封閉的通道。由于地下空間情況的多變性,當巡檢人進人管廊內(nèi)部后可能與外界失去通信聯(lián)系,甚至外界都無法獲知綜合管廊內(nèi)部人員的位置。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的巡檢人機坐標定位可以輕松實現(xiàn)管廊內(nèi)人員位置信息獲取,從而保證了巡檢人員的安全。

三維地下市政

在B/S 端，支持地上地下全空間數(shù)據(jù)CIM可視化展示。包括地面透明度調(diào)節(jié)、圖層控制、漫游、輔助量算等通用功能，同時支持用戶根據(jù)需求定制試點場景，實現(xiàn)不同場景的一鍵式切換。利用數(shù)據(jù)聚合和BIM 技術(shù),平臺將接收到的管廊內(nèi)部各區(qū)域數(shù)據(jù)(包含傳感器信息、故障報警信息、日志記錄及狀態(tài)變量等)按管理需求重新進行分類匯總,并在管廊總調(diào)度中心大屏幕、PC 終端或移動智能設(shè)備上構(gòu)建統(tǒng)一的運營視圖,實現(xiàn)指揮調(diào)度中心動態(tài)監(jiān)管的管控一體化。為應急指揮決策和日常生產(chǎn)調(diào)度提供強有力的手段支持和數(shù)據(jù)支撐,協(xié)調(diào)響應潛在的管廊運行的危機事件。

四、產(chǎn)業(yè)助力城市“安全”建設(shè)

利用無人機技術(shù)進行燃氣管道的遠程智能巡航作業(yè)管理，解決了傳統(tǒng)人力巡檢的難題。通過無人機的自動化功能，可以實現(xiàn)對管線占壓、非法作業(yè)、露管隱患等情況的監(jiān)測和預警。同時，通過掛載激光甲烷遙測儀和可見光相機等設(shè)備進行氣體泄漏和突發(fā)事件的監(jiān)測，并實時回傳相關(guān)信息。該系統(tǒng)還包括領(lǐng)導駕駛艙和數(shù)字孿生CIM 可視化系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)展示和統(tǒng)計分析，提供給各級領(lǐng)導和業(yè)務人員進行信息監(jiān)督和指揮決策。該方案的實施可以提高巡檢效率和精度，降低巡檢成本，同時確保工作人員的安全，并為燃氣管道的安全運行提供保障。