摘 要：我國城市燃氣企業(yè)在SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)以及完整性管理等方面正在取得不斷進步。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴大和對業(yè)務過程控制要求的逐步提高，統(tǒng)籌建設智能控制的城市燃氣網(wǎng)絡正成為新的課題。本文提出了城市智能燃氣網(wǎng)的相關概念、技術特點、建設目標以及技術構(gòu)架。
關 鍵 詞：城市智能燃氣網(wǎng) 監(jiān)控系統(tǒng) 生產(chǎn)運營 安全管理
1 引言
近年來，隨著中國城鎮(zhèn)化進程的加快，城鎮(zhèn)燃氣業(yè)務飛速發(fā)展，燃氣管網(wǎng)已成為經(jīng)濟發(fā)展的重要公用基礎設施之一，關系到廣大人民群眾的日常生活。各個燃氣企業(yè)特別是大中型燃氣公司為了提高企業(yè)管理水平，都逐步建立了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))、地理信息系統(tǒng)(GIs系統(tǒng))、客戶關系系統(tǒng)(CRM)等各類信息化系統(tǒng)，并取得了一定的效果。
目前，我國各個燃氣企業(yè)的信息化建設都是通過自我摸索，由業(yè)務驅(qū)動發(fā)展，各個系統(tǒng)往往在不同時間分別構(gòu)建，系統(tǒng)之間相對獨立，有的形成數(shù)據(jù)孤島，隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴大以及對業(yè)務過程控制要求的逐步提高，企業(yè)信息化系統(tǒng)建設和管理往往面臨一些新問題，例如：各個業(yè)務子系統(tǒng)等都存在各自獨立的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)缺乏共享，流程彼此分割，不利于對異常、事故、作業(yè)等管理過程進行閉環(huán)的跟蹤和管理；企業(yè)和用戶之間的聯(lián)系比較單一，缺乏互動，企業(yè)的調(diào)度和調(diào)節(jié)決定了用戶的使用，用戶有利于能效提高和調(diào)峰的用氣行為不能得到及時響應；缺乏智能決策支持，不能有效利用積累的業(yè)務知識和業(yè)務數(shù)據(jù)，挖掘其中蘊含的規(guī)律和模式，為企業(yè)領導提供輔助決策支持。
為了進一步提高燃氣企業(yè)綜合運營水平、強化企業(yè)運營安全、提升客戶滿意度、增加企業(yè)經(jīng)濟效益，為燃氣企業(yè)的下一步信息化建設提供前瞻性的建議，本文將重點闡述基于新一代軟硬件技術的智能燃氣網(wǎng)建設技術構(gòu)架。
2 智能燃氣網(wǎng)概述
2．1智能燃氣網(wǎng)概念
城市智能燃氣網(wǎng)，是在燃氣網(wǎng)建設階段以數(shù)字管道為基礎的燃氣網(wǎng)規(guī)劃建設；在運行維護階段以風險預評價體系為基礎的無事故預防型管理；在用戶服務方面以高級計量體系為基礎的需求側(cè)管理的現(xiàn)代化燃氣供應體系。 “可靠”與“智能”是城市智能燃氣網(wǎng)發(fā)展的基本要求。
2．2智能燃氣網(wǎng)的技術特點
智能燃氣網(wǎng)建設是燃氣企業(yè)信息化發(fā)展的新的階段，它并非一個從頭建設的新的體系，而是在原有燃氣網(wǎng)和信息化體系上的提升，它主要有以下特點：
(1)業(yè)務的廣泛性
從業(yè)務范疇上，智能燃氣網(wǎng)涵蓋燃氣企業(yè)運營管理的方方面面，從智能供氣到智能調(diào)峰，從智能監(jiān)控到智能巡檢，從智能調(diào)度到智慧決策，從用戶發(fā)展到客戶服務等。
(2)數(shù)據(jù)的集成性
智能燃氣網(wǎng)通過管網(wǎng)編碼和客戶編碼，全面集成管網(wǎng)設備的基礎檔案信息、地理位置信息、實時動態(tài)信息，數(shù)據(jù)有效的集成并可以方便的訪問。
(3)技術的先進性
在技術范疇上，它集成整合了當前最新的硬件控制技術和IT軟件技術，底層基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，上層提供云計算服務，訪問終端多樣化——從普通電腦到PDA、智能手機和平板電腦等，通過數(shù)據(jù)挖掘分析實現(xiàn)高級商業(yè)智能等。
(4)管理的創(chuàng)新性
智能燃氣網(wǎng)建設不但是技術的革新，同樣還是管理的創(chuàng)新。如改變原有以被動搶修為主的管理模式為基于風險預評價的主動維護無事故預防管理模式；變被動呼叫為主動通知的客戶關懷服務模式。
(5)系統(tǒng)的互動性
伴隨信息技術的不斷進步，提升管網(wǎng)計量和自動控制水平，例如，利用分時計價等手段增加企業(yè)與用戶之間的聯(lián)系方式，變被動聯(lián)系、單向聯(lián)系為互動聯(lián)系，及時響應、回饋用戶有利于能效提高和調(diào)峰的用能方式?？傊?，智能燃氣網(wǎng)意味著更廣泛的數(shù)據(jù)監(jiān)控、更緊密的數(shù)據(jù)集成、更智能的調(diào)度和作業(yè)、更智慧的分析和決策。如圖l智能燃氣網(wǎng)特點。
2．3智能燃氣網(wǎng)技術架構(gòu)建設目標
智能燃氣網(wǎng)建設是對原有燃氣網(wǎng)基礎設施和信息化系統(tǒng)的擴展和改造，目的是促進燃氣企業(yè)的管理流程標準化、管理過程精細化、決策過程智慧化。具體建沒目標如下：
依托更先進的智能感知、網(wǎng)絡通訊和電源供應等技術，拓展企業(yè)現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控范罔，建立完善的物聯(lián)監(jiān)控體系，對原來尚未監(jiān)控的調(diào)壓箱、閘井、陰極樁等重要設備設施進行實時監(jiān)控和智能報警，預防事故事件的發(fā)生；實現(xiàn)對燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)(地理數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù))的統(tǒng)一集成，建設方便數(shù)據(jù)存儲和訪問的共享數(shù)據(jù)中心，為企業(yè)運營管理提供強大的數(shù)據(jù)支撐；規(guī)范標準企業(yè)丁程項目、客戶服務、生產(chǎn)調(diào)度、管網(wǎng)運行、應急作業(yè)等業(yè)務流程，加強生產(chǎn)運營過程控制，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度流程，提高企業(yè)應急處理能力，提升客戶滿意度；通過把安全評估、風險管理等專業(yè)技術與管網(wǎng)設備全生命周期管理相融合，實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)的設備完整性管理，提高管網(wǎng)運行可靠性；通過智能燃氣網(wǎng)物理感知層、網(wǎng)絡通訊層、共享數(shù)據(jù)層、運營執(zhí)行層、決策分析層等多層平臺的建設，建設燃氣企業(yè)全數(shù)字化虛擬T廠；通過數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘和分析、搜索引擎等先進技術，實現(xiàn)對企業(yè)運營數(shù)據(jù)的有效利用，為企業(yè)領導提供全面的輔助決策支持，真正實現(xiàn)“智慧”的管網(wǎng)。
3 智能燃氣網(wǎng)技術構(gòu)架
智能燃氣網(wǎng)是一個綜合的系統(tǒng)建設T程，它主要包括5個層次：物理感知層、網(wǎng)絡通訊層、共享數(shù)據(jù)層、運營執(zhí)行層、決策分析層。如圖2所示。
3．1物理感知層
物理感知層主要是指燃氣管網(wǎng)內(nèi)集成了控制、測量、傳感、通訊等功能的各種終端設備，如各種門站監(jiān)測儀表、儲罐區(qū)監(jiān)測儀表、調(diào)壓站/箱監(jiān)測儀表、閘井監(jiān)測器、視頻監(jiān)控器等。
沒有廣泛的數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場監(jiān)控，管理層和決策層就無法及時得到有效的數(shù)據(jù)，管理創(chuàng)新和決策智慧就是空中樓閣，不可能很好的實現(xiàn)。因此，物理感知層是所有智能燃氣網(wǎng)建設的基礎。
3．2網(wǎng)絡通訊層
網(wǎng)絡通訊層主要負責燃氣管網(wǎng)不同節(jié)點之間各類數(shù)據(jù)的傳輸與交換，包括各類數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，如有線專網(wǎng)、無線APN、城域網(wǎng)、廣域互聯(lián)網(wǎng)、無線自組網(wǎng)等。
傳統(tǒng)的管網(wǎng)通訊網(wǎng)絡主要通過有線傳輸來完成，而新的智能燃氣網(wǎng)將在原有的通訊網(wǎng)絡設施基礎上，拓展多種無線通訊方式，構(gòu)建由通信網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)組成的物聯(lián)智能網(wǎng)絡通訊體系，現(xiàn)場數(shù)據(jù)能夠以多種方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)巾心，用戶可以通過各種終端(電腦、筆記本、工業(yè)PDA、智能手機、平板電腦等)隨時隨地的訪問授權許可的數(shù)據(jù)。
3．3共享數(shù)據(jù)層
共享數(shù)據(jù)層主要負責智能燃氣網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲與訪問。
目前，大部分燃氣企業(yè)管網(wǎng)設備設施相關的基礎信息、地理信息、實時信息等核心數(shù)據(jù)都分散在GIS地理信息、SCADA、設備管理等諸多信息系統(tǒng)中，并沒有有效集成，各自孤立的數(shù)據(jù)體系無法滿足企業(yè)高效可靠的企業(yè)運營要求。集成管網(wǎng)設備的基礎檔案信息、地理位置信息、實時動態(tài)信息，最終打造基于云計算技術的燃氣企業(yè)共享數(shù)據(jù)中心，將為企業(yè)的規(guī)劃發(fā)展、客戶服務、生產(chǎn)調(diào)度、應急作業(yè)、管網(wǎng)運行、設備維檢修等管理運營工作提供強大的數(shù)據(jù)支撐。如圖3所示。
從孤立的數(shù)據(jù)到可以串聯(lián)的數(shù)據(jù)最終達到共享數(shù)據(jù)中心智能數(shù)據(jù)的目標，真正實現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的完整性、可靠性、關聯(lián)性、有效性、實時性。從數(shù)據(jù)的集成到?jīng)Q策的智慧，是各個行業(yè)企業(yè)管理信息化發(fā)展的必然途徑和最終目標。
3．4運營執(zhí)行層
運營執(zhí)行層主要完成燃氣企業(yè)各類管理業(yè)務的數(shù)據(jù)登記、過程跟蹤和流程協(xié)作，涵蓋企業(yè)的規(guī)劃發(fā)展、客戶服務、生產(chǎn)調(diào)度、應急作業(yè)、設備維檢修、安全管理等各個方面。
運營執(zhí)行層各個子系統(tǒng)是燃氣企業(yè)實現(xiàn)其戰(zhàn)略目標所采用的方法途徑，它是燃氣行業(yè)管理知識和信息化軟件技術的有機結(jié)合。智能燃氣網(wǎng)運營執(zhí)行層建設的完善和應用水平高低決定了企業(yè)綜合管理水平的高低。
運營執(zhí)行層應該基于統(tǒng)一的管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)庫(至少是關鍵字典統(tǒng)一編碼)，各個子系統(tǒng)可以采用SOA架構(gòu)耦合集成。
3．5決策分析層
決策分析層主要為燃氣企業(yè)領導層提供重要的經(jīng)營指標監(jiān)控和決策分析支持。從內(nèi)容上，該層主要包含一個面向主題的數(shù)據(jù)倉庫，決策分析相關數(shù)據(jù)挖掘算法，以及對分析結(jié)果的多維報表展示、運營指標展示、分析圖形展示等等內(nèi)容。
它類似于人類智慧大腦的決策過程—由目標驅(qū)動，以經(jīng)驗(知識庫)為判斷基礎，以邏輯推理(關聯(lián)計算多維分析)為基本片法．對客觀世界收集的信息(業(yè)務數(shù)據(jù))進行加工、改造、計算、分析，最終，大腦制訂出了為實現(xiàn)這些目標而采取的行動計劃。
4結(jié)語
城市智能燃氣網(wǎng)建設，既是一個基礎的硬件設施提升過程，又是一個綜合的信息化軟件體系提升過程；城市燃氣管網(wǎng)的復雜程度很高，北京燃氣集團總結(jié)城市燃氣運營管理經(jīng)驗，正在積極開展城市智能燃氣網(wǎng)建設的探索和實踐，城市智能燃氣網(wǎng)相關概念的提出和規(guī)劃建設仍處于探索階段，需要各個燃氣企業(yè)及領域?qū)＜夜餐芯亢吞接憽?/span>
參考文獻
1楊印臣.地下管道檢測與砰估[M].石油工業(yè)出版社，2008
2董紹華.管道完整性管理體系與實踐[M].石油工業(yè)出版社2009
3武建東.正確把握中國智能能源剛的創(chuàng)新戰(zhàn)略[N].科學時報，2009
本文作者：支曉曄 高順利 劉燕 杜學平
作者單位：北京市燃氣集團有限責任公司
本文作者：劉蓉
作者單位：北京建筑工程學院
本文作者：羅青云
作者單位：訊騰數(shù)碼科技(北京)有限公司
