《城市燃气的信息化建设》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市燃气的信息化建设（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、燃气青年Z 程蝤论坛1 前言城市燃气的信息化建设天津大学热能研究所邵敏杨昭O随着电子时代的到来。信息化是当今社会发展的必然趋势。信息技术是支持企业发展的关键技术，掌握信息资源具有战略意义，能在激烈的市场竞争中掌握主动。加快实施信息化，才能从根本上提高企业效益，发展燃气行业。目前我国燃气行业的信息化应用还比较薄弱，存在着跟不上信息时代步伐的问题，影响企业的发展。相比于其它企业，燃气企业的信息化建设具有一定的特殊性比如，它要求系统能够对紧急情况及时做出应有的反馈，迅速采取有效行动，控制紧急情况，并且应做到安全、可靠，尽可能地不影响用户的正常使用等。城市燃气的信息化建设可以分成两个方面，即企业运营管
2、理和企业生产管理。企业运营管理方面：与其它行业类似。燃气企业信息化也包括：业务管理、人力资源管理、客户信息管理等、帐务收费管理以及查询统计等功能。企业生产管理方面：通常包括地理信息系统( G I S ) 、数据采集与监控系统( S C A D A ) 、全球定位系统( G P S ) 等。2 国内外燃气信息化状况美国的E n e r g yS o l u t i o n s 公司为石油和燃气行业提供一系列管理软件。其产品包括4个模块：管道工作室( P i p e l i n e S t u d i o ) 、管道管理器( P i p e l i n e M a n a g e r ) 、管道输
3、送器( P i p e l i n e T r a n s p o r t e r ) 、交易管理器( T 啪s a c t i o n M a n a g e r ) 。管道工作室采用W i n d o w s 图形界面从而可以更加易于使用，包含负荷预测和订气申请等功能，可以同G I S 及其它公共数据库和应用软件一包括其他E S I 公司的产品相互整合起来。其功能有：计划编制，设备战略策划，分析水压的特征，设计管道及设备，用于预测目的的模型，来自现存数据的仿真情况。管道管理f 10 7 8。燃气青年Z 程师谂埕器。可帮助客户在增强收益的同时减少操作成本，优化培训预算以及加强管道集成监控，功
4、能有：泄漏的检测和定位，跟踪事件( 批量跟踪、产品跟踪、管理清管球、D R A 跟踪) ，监控压力系统，管存量管理，预测模型( 实时管道模型、短期预测、本质分析) ，优化实时条件，飞行模拟器培训。管道输送器的功能有：执行订气申请管理，制定全面的调度系统，可以电子监管，提供财务支持。提供有力准确的财务报告。此外还包含一些附加应用模块，如管道数据交换( P i p e l i n e D t e E x c h a n g e ) 可以轻松的同G I S 、C I S 、S C A D A 以及其它公共数据库相互整合起来。西班牙泰尔文特公司的G a sS u i t e 软件可从生产、运输到供货的
5、各个环节提高输气管线的管理效率，它集成了运营、测量和商业流程的全面的软件解决方案。它可以实现：实时监视当前管线状态。验证和处理当前历史测量值。预测、规划和监视客户消耗，管理合同和推荐，产生发票。包括的功能模块有：R e a l T i m eG a s ( R T G ) 、G a sD a yO p e r a t i o n s ( G D O ) 、G a sM e a s u r e m e n t ( G M A S ) 、C o m m e r c i a lG a s ( P O L A R I SG a s ) 。天津大学热能研究所自主开发的管网仿真及安全评价系统紧密结合现有的
6、G I S 和S C A D A 信息技术采用工程计算功能强大的F O R T R A N 程序编制主体程序，V B 高级语言编制界面，运算快捷界面简约。并通过动态链接库技术联合使用M a t l a b 信号处理模块，具有危险域分析、燃气泄漏定位、事故处理方案优化决策、管网风险评价等功能。武汉中地信息工程公司开发的M a p G i s 燃气管网信息系统是基于M a p G i s 平台。实现对燃气管网进行计算机管理与辅助决策的软件系统。其目标是利用先进的计算机网络技术、地理信息系统( G I S ) 技术，在建立管网基础信息库的基础上，紧密结合燃气管理的业务流程实现燃气管理的科学化、自动化
7、。系统帮助用户迅速直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库可以随时对网络元素及其属性进行编辑和更新；系统提供了丰富有力的网络查询检索及分析功能提供网络应用中具有普遍意义的关阀搜索、最短路径、最佳路径、资源分配等功能，从而可以有效支持紧急情况处理和辅助决策。3 信息技术应用3 1 地理信息系统( G I S )G I S 是计算机科学中发展起来的- - V J 新兴的边缘科学国内外应用G I S 参与城市规划管理、土地资源管理、测绘管理、开发区管理等方面已相当成熟。如今，G I S 系统已在城市0 7 9f 燃气青年Z 猩师谂坛。燃气行业得到广泛应用不仅用于燃气管道的电子化图档管理而且
8、用于天然气的管网规划、抢修决策和日常运行管理。城市燃气管网长输过程中点多、线长、面广，具有比较明显的网络特征。铺管地形复杂程度不同，并且大部分采用埋地敷设。燃气管网图纸和档案繁多。在传统的手工操作管理方式中，图档维护手段落后，图档不能及时更新和归档，数据采集反映滞后；从而给燃气调度、规划和抢修决策带来诸多不便。G I S 通过整合管线和设备周围地理信息、管线和设备本身的空间信息及其图形信息、维护信息、监控信息等信息于一体，并集成管线集输的相关专业将管线和设备的运行状态借助地理空间实时地提供给运营者，为运行、管线巡查、设备维护、安全管理提供支撑。运用G I S 系统可以对整个管网进行全方位监控、
9、高效管理和及时维护等。在突发事件中G I S 主要应用于长输管道地理地貌的准确位置和有关信息，涉及事故位置的准确定位、制定合理的救援方案，包括为救援车辆运输路线和运输车辆的调度、人员疏散路线等提供支持。G I S 系统数据分为：地理信息数据、管线数据、站场数据、穿跨越数据、多媒体数据和远程实时数据等几部分。地理信息数据主要包括：管线、站场、穿跨越位置的全国地图、各管线平面走向图、各条管线纵面图、省市县界图、公路网、铁路线、水系图等。采用G I S 信息技术，使城市燃气管网的管理实现了信息传输网络化、资源共享电子化、输配管理现代化。为提高燃气企业服务质量、管理水平，加强燃气生产调度和突发事件处置
10、能力，保障安全用气，提供了高效率的技术手段支持。3 2 数据采集与监控系统( S C A D A )安全可靠供气是城市燃气行业的首要任务。而提高自控水平是安全供气的基本保障。随着信息技术的飞速发展S C A D A ( S u p e r v i s o r yC o n t r o la n dD a t aA c q u i s i t i o n ) 系统得到长足发展它是集实时工控与调度信息管理为一体的大型计算机应用系统。在燃气系统中的应用范围不断扩大。该系统对各门站、储配站、调压站等站点进行远程监测、控制和管理，使燃气系统运行安全可靠、经济有效。其中的调度信息管理子系统，可进行用气预测
11、、趋势分析、优化调度等调度业务管理。S C A D A 系统是天然气管道应急系统的神经网络系统。能够监视包括阀、泵或压缩机安全联锁、压力报警器、流量计等工作等状态；执行的控制命令有开启或关闭泵、压缩机及阀门等，自动调整压力、温度等。在无故障条件下具有输供气能力和供气调峰能力。对整个输气过程实施动态监视和控制、调度和管理；一旦出现故障，如管道破炸或大量泄漏时需0。燃气青年Z 程炳沧坛要紧急截断气源，可以通过现场R r r U 或P L C 自动控制关闭需要关闭的阀门。实现自动切换功能，也可从通过调度控制中心发出命令关闭需要关闭的阀门，紧急截断气源，防止事故进一步扩散。3 3 全球定位系统( G
12、P S )采用G P S 技术可以在突发事件时对移动车辆及移动目标进行实时定位利用移动通讯网络进行实时数据传输，以电子地图和空间信息管理系统为支撑平台，具备定位跟踪、监控报警、指挥调度和信息查询管理一体化功能。实现运行效率高、速度快。系统容量大、实时性强、运行稳定可靠，可有效地对车辆及其他类型的移动目标进行定位、监控和指挥调度，并为特种车辆及普通用户提供监控报警、信息查询、快速救援和疏散事故地区的人E l 等服务。对系统设计应考虑能够同时监控大量多种类型的车辆目标，随时获取车辆的位置和行驶状态，快速处理报警和异常突发事件。G P S 测绘系统，可准确定位城市燃气管网，为事故救援位置提供了手段。
13、另外。全球定位系统G P S 还具有校准时间的功能。在利用负压波法对燃气管网进行泄漏定位时。需要利用G P S 对设于管道首末端的压力传感器进行时间校正。否则将引入很大的初始误差。3 4 管网仿真及安全评价系统该系统利用能量守恒方程、动量守恒方程、连续性方程及气体状态方程，假设管道内燃气为一维流体，采用数值计算中的有限差分方法，列取节点方程，通过导入边界条件信息，如各门站的压力或流量，完成对燃气管网理论上的实时动态仿真，若与S C A D A ( S u p e r -v i s o r yC o n t r o la n dD a t aA c q u i s i t i o n ) 系统相
14、结合，可实现对管网运行安全性的诊断及处理。通过导人各种模型，并引入G I S 系统，可实现的主要功能有危险域分析、燃气泄漏定位、事故处理方案优化决策、管网风险评价。3 4 1 危险域分析燃气管线常处于高压状态，而且天然气的物理性质决定了其易燃易爆，一旦发生泄漏，容易产生扩散现象，若遇上火源，则可能发生火焰喷射甚至爆炸事故，对国家财产和人民生命安全造成极大威胁。一旦发生危险事故，燃气抢修部门往往只根据经验拉设隔离网。缺乏理论指导。管网仿真及安全评价系统则通过获取管道基础数据，建立了气体扩散烟羽模型、三角锥喷射火焰模型以及气体爆炸冲击波模型可对扩散范围、热辐射影响范1 0 8 1l 燃气青年工程蛹
15、沧坛。围和冲击波破坏范围进行模拟分析。为实际现场施工进行理论指导。3 4 2 燃气泄漏定位燃气泄漏是燃气管网的常发事故。除管线老化、土壤腐蚀外，还可由第三方破坏、偷气盗气引起。对燃气企业造成的损失十分巨大。人们往往能发现燃气泄漏的存在，而却对泄漏位置无法快速准确定位。目前对液态管道如输油管线可以进行较准确的定位，由于气体的可压缩性，对燃气管道进行定位工作往往存在问题。采用管网仿真软件对实际管网进行实时仿真并与S C A D A 系统采集的数据进行比较，通过模式判别可对燃气泄漏进行检测。燃气一旦发生泄漏，泄漏点处由于物质流失必然压力下降，泄漏点两端的物质不断向泄漏点补充，因此，这种减压波( 又称
16、负压波) 不断向泄漏管线两端传递。若在管线两端设置压力传感器截获管道压力信号根据信号分析结果，可得出压力下降沿到达管道两端的时刻，即可知时间差，然后根据泄漏定位公式即可得出泄漏位置。由于负压波在燃气中的传播速度很快( 大概3 2 0 m s ) ，所以应用G P S 全球定位系统对管道两端压力传感器进行初始时刻的校正。否则将引入较大的系统误差。并且燃气管道所处地理环境复杂存在大量的工业噪声干扰对压力传感器采集的信号应先进行滤波降噪处理，我们采用的是M a t l a b 软件进行噪声处理。除噪后，采用小波分析方法对信号进行多尺度的分解，分析得到精确的压力下降沿，从而实现准确定位。通过与G I S 系统相结合，可查看泄漏点处地理环境状况，部署抢修救援方案。3 4 3 事故处理方案优化决策若管线发生危险事故，应采取一系列有效的救援措施。一般来说，抢修方案是根据现场报告情况临时组织相关人员开会决定或通过电视会议系统产生。然而，时间对于抢修工作是十分宝贵的单独召开临时开会得出的决策方案不但耗时，而且带有很强的人为
