智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用探析

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-1424

作者簡介：招珺鏵（1996—），男，本科，助理工程師，研究方向為城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)應(yīng)急指揮、生產(chǎn)調(diào)度、氣源調(diào)配等工作。

摘要：隨著智能技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)在燃?xì)庑袠I(yè)得到開發(fā)與應(yīng)用。通過對智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)的子系統(tǒng)及功能進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，分別從智能化管理、安全管控、緊急響應(yīng)以及數(shù)據(jù)分析4個方面對智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了探討，以便為相關(guān)人員提供借鑒，促進(jìn)我國能源智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧燃?xì)?調(diào)度系統(tǒng) 智能化管理 安全管控 緊急響應(yīng) 數(shù)據(jù)分析

智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)作為科技與能源交叉應(yīng)用的產(chǎn)物，通過實時監(jiān)測與分析天然氣輸送、儲存、分配等信息，利用GIS系統(tǒng)的第三方工地施工管理功能，為燃?xì)庹{(diào)度管理人員作出有效決策提供可靠數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)對第三方工地施工活動的智能管控，為輸配系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。

1智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)的子系統(tǒng)及功能

1.1 GIS系統(tǒng)

該系統(tǒng)也稱地理信息系統(tǒng)，記錄了管道、閥門和用戶的地理位置信息，以及項目建設(shè)信息、管道技術(shù)參數(shù)信息等[1]。其核心功能是對管網(wǎng)基礎(chǔ)信息進(jìn)行數(shù)字化管理。根據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)需求，開發(fā)了多個功能應(yīng)用模塊，實現(xiàn)第三方工地的管控、緊急事件氣源閥關(guān)閉分析和搶險車輛調(diào)度管理等功能。1.2 SCADA系統(tǒng)

該系統(tǒng)也稱數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。由監(jiān)控中心、遠(yuǎn)程終端單元、通信網(wǎng)絡(luò)和控制設(shè)備等組成，其中監(jiān)控中心負(fù)責(zé)管理和運行整個系統(tǒng)，遠(yuǎn)程終端單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和控制，通信網(wǎng)絡(luò)用于數(shù)據(jù)傳輸和通信，控制設(shè)備用于對燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

1.3智慧管網(wǎng)運營系統(tǒng)

采用5G通信、北斗定位和AI算法等信息技術(shù)，實現(xiàn)了管網(wǎng)巡查巡檢、設(shè)施維保等業(yè)務(wù)的全過程質(zhì)量管控。系統(tǒng)可以對管網(wǎng)巡查員進(jìn)行實時監(jiān)控，并通過任務(wù)工單量化管理機(jī)制來分析與監(jiān)管巡查業(yè)務(wù)開展質(zhì)量。

1.4 管道完整性管理系統(tǒng)

基于風(fēng)險管理理念，對管道進(jìn)行全生命周期的管理，包括設(shè)計、制造、施工、運行、維修和判廢每個階段的介入。該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、單元識別、風(fēng)險評價、風(fēng)險控制和效能評價構(gòu)成五步循環(huán)的管道完整性管理體系。在管道建設(shè)期和運行期，系統(tǒng)可以確保施工數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及管道安全運行[2]。

1.5安全運營管理系統(tǒng)

通過數(shù)據(jù)分析為安全管理人員提供綜合監(jiān)管全視圖。該系統(tǒng)建設(shè)了安全管理、生產(chǎn)運營和應(yīng)急管理3個平臺，實現(xiàn)了對安全運營管理的全面覆蓋和綜合監(jiān)管。

2智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)設(shè)計思路及要點

2.1設(shè)計思路

智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)以滿足燃?xì)膺\營管理需求、提高調(diào)度效率、確保安全穩(wěn)定運行和降低運營成本為核心目標(biāo)。在設(shè)計思路上，需要充分考慮市場需求、技術(shù)發(fā)展趨勢以及運營管理實際情況，結(jié)合信息化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)，構(gòu)建智能化、數(shù)字化的燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)。

2.2設(shè)計要點

2.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計上，需要考慮集成GIS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、智慧管網(wǎng)運營系統(tǒng)、管道完整性管理系統(tǒng)和安全運營管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和信息共享，構(gòu)建統(tǒng)一的智慧燃?xì)庹{(diào)度平臺。

2.2.2 數(shù)據(jù)管理與分析

系統(tǒng)需要具備高效的數(shù)據(jù)管理和分析能力，包括對管網(wǎng)基礎(chǔ)信息、運行數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)的管理和分析，以支持智能決策和運營優(yōu)化。

2.2.3 實時監(jiān)測與遠(yuǎn)程控制

SCADA系統(tǒng)通過實時采集和傳輸各個設(shè)備和傳感器所獲得的數(shù)據(jù)，同時提供監(jiān)控、報警、數(shù)據(jù)分析和決策支持等功能，幫助運營人員實時監(jiān)測和管理燃?xì)庀到y(tǒng)的運行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率和安全性。

2.2.4 人工智能技術(shù)應(yīng)用

通過引入人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對管網(wǎng)巡查、巡檢、設(shè)施維保等業(yè)務(wù)的智能化管理，提高管控效率和運營質(zhì)量。

2.2.5 安全管理與應(yīng)急響應(yīng)

設(shè)計安全運營管理系統(tǒng)，建立安全管理、生產(chǎn)運營和應(yīng)急管理3個平臺，實現(xiàn)對安全運營管理的全面覆蓋和綜合監(jiān)管，保障運營安全。

2.2.6 風(fēng)險管理與完整性評估

管道完整性管理系統(tǒng)應(yīng)基于風(fēng)險管理理念，建立全生命周期的管道風(fēng)險管理體系，確保管道在設(shè)計、施工、運行、維修等階段的安全可靠。

2.2.7 技術(shù)創(chuàng)新與持續(xù)優(yōu)化

在系統(tǒng)設(shè)計中要注重技術(shù)創(chuàng)新和持續(xù)優(yōu)化，引入新型的信息技術(shù)、通信技術(shù)、定位技術(shù)等，不斷提升系統(tǒng)功能。

3智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用

3. 1智能化管理

智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)通過智能化管理技術(shù)，結(jié)合SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和調(diào)節(jié)功能，以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能，可以實現(xiàn)對管道運行的遠(yuǎn)程調(diào)整和綜合監(jiān)管，從而保障管道的安全穩(wěn)定運行。

3.1.1 實時監(jiān)測

利用SCADA系統(tǒng)對燃?xì)夤艿馈夤薜汝P(guān)鍵設(shè)施進(jìn)行實時監(jiān)測，實時采集設(shè)備運行狀態(tài)、氣壓、溫度等數(shù)據(jù)，并建立實時監(jiān)控系統(tǒng)，確保安全生產(chǎn)[3]。

3.1.2 數(shù)據(jù)分析與預(yù)測

采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對實時采集的燃?xì)夤艿缐毫Α⒘髁康葦?shù)據(jù)進(jìn)行分析，運用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行預(yù)測，提前識別可能出現(xiàn)的問題，避免事故發(fā)生。

3.1.3 自動調(diào)度系統(tǒng)

基于實時數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果，建立智能化的燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)，通過自動計算和優(yōu)化供氣方案，實現(xiàn)燃?xì)赓Y源的高效利用和分配，確保供應(yīng)穩(wěn)定和節(jié)約能源。

3.1.4 遠(yuǎn)程控制與應(yīng)急響應(yīng)

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作管控，應(yīng)對突發(fā)情況和災(zāi)害，及時做出調(diào)整和響應(yīng)，保障燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.2安全管控

智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)通過多方面的智能化管理手段，有效保障輸配系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，并加強(qiáng)對第三方工地施工活動的管控，從而有效防范事故風(fēng)險，確保千家萬戶的用氣安全。

3.2.1 實時監(jiān)測輸配系統(tǒng)數(shù)據(jù)

系統(tǒng)通過傳感器實時監(jiān)測輸配系統(tǒng)壓力、溫度、流量和泄漏告警等關(guān)鍵參數(shù)。數(shù)據(jù)采集頻率達(dá)到每秒100次，確保對系統(tǒng)運行狀況的全面監(jiān)測[4]。

3.2.2 異常情況發(fā)現(xiàn)與處理

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到異常情況，如管道壓力異常或泄漏告警，可以立即發(fā)出警報，并將數(shù)據(jù)實時傳輸至運營人員終端，實現(xiàn)對異常情況的及時發(fā)現(xiàn)和處理。系統(tǒng)同時記錄異常發(fā)生的位置和時間，以便后續(xù)分析和改進(jìn)。

3.2.3 應(yīng)急預(yù)案啟動

系統(tǒng)根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的應(yīng)急預(yù)案，自動采取應(yīng)急措施，如關(guān)閉相關(guān)閥門、啟動備用系統(tǒng)等，以將事故影響最小化。啟動響應(yīng)時間控制在10 s內(nèi)，確保迅速有效地應(yīng)對突發(fā)情況。

3.2.4 GIS系統(tǒng)管理第三方工地施工

系統(tǒng)利用GIS系統(tǒng)對第三方工地進(jìn)行地理拓?fù)涔芾恚ㄊ┕挝恍畔ⅰ⒐さ氐乩砦恢玫葎討B(tài)監(jiān)視和預(yù)警。系統(tǒng)更新頻率達(dá)到每分鐘一次，實現(xiàn)對工地的實時管控。

3.2.5 應(yīng)急預(yù)案智能生成與響應(yīng)

系統(tǒng)根據(jù)第三方工地施工情況，智能生成相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，并推送至相關(guān)人員終端，確保突發(fā)事件發(fā)生時能迅速有效地應(yīng)對。系統(tǒng)響應(yīng)時間控制在30 s內(nèi)，加強(qiáng)對第三方工地施工的管控能力。

3.3緊急響應(yīng)

3.3.1 利用SCADA系統(tǒng)的緊急情況關(guān)閥分析功能

（1）實時泄漏監(jiān)測。系統(tǒng)通過SCADA系統(tǒng)實時監(jiān)測管道狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到泄漏緊急情況時，立即啟動緊急響應(yīng)程序。SCADA系統(tǒng)分析泄漏位置的平均時間控制如表1所示。（2）確定關(guān)閥位置與數(shù)量。SCADA系統(tǒng)分析泄漏位置和范圍，確定需要關(guān)閉的氣源閥的位置和數(shù)量，迅速生成關(guān)閥操作指令，并傳輸至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

3.3.2 遠(yuǎn)程氣源閥關(guān)閉操作

（1）快速響應(yīng)。系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實時關(guān)閉相關(guān)氣源閥，以縮小泄漏燃?xì)獾姆秶A(yù)防事故擴(kuò)大。（2）關(guān)閥操作效率。系統(tǒng)通過SCADA系統(tǒng)的緊急情況關(guān)閥分析功能，使關(guān)閥操作平均時間控制在30 s內(nèi)，確保快速有效的緊急響應(yīng)。

3.3.3 搶險車輛的GPS定位功能應(yīng)用

（1）實時位置獲取。系統(tǒng)通過GPS定位功能實時獲取搶險車輛的位置信息，確保對搶險資源的及時了解和調(diào)度。系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)搶險車輛的GPS定位信息更新頻率達(dá)到每10 s一次，確保對搶險車輛狀態(tài)與位置信息的實時獲取[4]。（2）靈活調(diào)度。系統(tǒng)通過GIS系統(tǒng)將搶險車輛位置信息與事發(fā)地點進(jìn)行實時比對，并靈活調(diào)度最近的搶險車輛前往現(xiàn)場，以提高搶修工作的效率和準(zhǔn)確性。緊急情況下，系統(tǒng)派遣搶修車輛的平均響應(yīng)時間控制在5 min內(nèi)，最大程度地減少搶修時間，減少因燃?xì)庑孤┮l(fā)的安全隱患。

3.4數(shù)據(jù)分析

3.4.1 利用任務(wù)工單量化管理機(jī)制

（1）巡查巡檢和設(shè)施維保等業(yè)務(wù)通過任務(wù)工單的形式進(jìn)行管理，確保全過程質(zhì)量管控。系統(tǒng)每日生成的任務(wù)工單量達(dá)到1 000份，涵蓋巡查、巡檢和設(shè)施維保等重要業(yè)務(wù)。（2）系統(tǒng)實時監(jiān)控巡查員的位置和軌跡，掌握其實時工作狀態(tài)，提高工作效率和管理水平。巡查員位置和軌跡實時監(jiān)控的更新頻率達(dá)到每10 s一次，確保對其實時工作狀態(tài)的全面掌握。

3.4.2 利用管道完整性管理系統(tǒng)的風(fēng)險管理理念

（1）數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)對管道的各項運行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，包括壓力、溫度、流量等關(guān)鍵參數(shù)。管道完整性管理系統(tǒng)每天對管道運行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，數(shù)據(jù)量達(dá)到1TB，確保對管道狀態(tài)的全面監(jiān)測和評估[5]。（2）風(fēng)險評價。針對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)評價，識別管道的隱患和風(fēng)險。（3）控制措施實施。根據(jù)評價結(jié)果，系統(tǒng)實施針對性的管控措施，以提高管道運行的安全性和可靠性。

4結(jié)語

智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)作為現(xiàn)代燃?xì)庑袠I(yè)的重要技術(shù)手段，對提高管道運行安全性、降低事故風(fēng)險、保障公共安全具有重要意義。通過實時監(jiān)測和GIS系統(tǒng)的工地管理等功能，系統(tǒng)能夠有效預(yù)防事故風(fēng)險，降低安全事故發(fā)生概率，為燃?xì)庑袠I(yè)的安全穩(wěn)定運行提供強(qiáng)有力的支持。未來，智慧燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用將繼續(xù)在燃?xì)庑袠I(yè)中發(fā)揮重要作用，為燃?xì)庑袠I(yè)的智能化和安全化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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