燃气生产运营调度管理平台建设的探讨

1概述

随着燃气的普及应用，燃气公司逐步形成集团化的运营格局，燃气生产运营管理日益重要，需要管到每一名员工、每一项作业、每一项记录，使生产运营的每个过程、每个细节都处于受控状态。生产运营信息化建设处于转型阶段，部分公司已经单独建设了SCADA系统^[1]、GIS系统(地理信息系统)、GPS巡线系统^[2]。等信息化系统。笔者认为信息化系统是为生产运营服务的，应将与生产运营相关的各独立信息化系统整合，一体化设计，建立生产运营调度管理平台，将GIS系统、GPS巡线系统、SCADA系统和视频监控系统等统筹建设。

2平台中的主要业务子系统

①GIS系统

燃气公司的运行安全非常重要。由于燃气管网及设施分布在城市的大街小巷、千家万户，而且大部分埋设在地下，属于隐蔽工程。这些管网及设施一旦

发生故障，尤其是发生泄漏，可能造成大的事故，带来巨大的损失。因此，燃气企业必须建设完善的GIS系统，可以适时、准确地掌握燃气输配系统的全部信息，可在故障发生时对故障快速定位及确定对用气用户的影响，并及时启动抢修预案。

GIS系统基于地理信息软件平台设计开发，以地形图和影像图为底图，通过地下管网探测和资料整理结合，形成燃气输配管网图。GIS系统主要包括输配系统分析、爆管分析^[3]、危险源控制^[4]、档案查阅、抢修预案等各项功能。

②SCADA系统

燃 气输配系统是一个平衡的系统，需要及时了解其运行状况。SCADA系统应同时具有数据传输和图像实时传输的功能，实时监控燃气输配的压力、流量、温度、加 臭量等技术参数的变化和厂站运行图像，并保存历史记录。为保障运行安全，应增强SCADA系统的计量和控制功能，通过与IC卡控制器整合，实现对燃气大用 户的远程充值、远程调价、远程启闭阀门等功能。

③GPS巡线系统

巡线工作是保障燃气系统安全运行的基础，但是燃气巡线人员数量多，存在是否按照规定时间工作，是否按照规定路线巡视，在危险源位置是否停留等问题，导致巡线工作难以得到监管和考核。

建立GPS巡线系统，给每名巡线员配置具有GPS定位的手机，手机会将其位置传输到调度中心，并记录下每名巡线员的上岗、离岗时间及巡线轨迹；巡线员也可以通过手机将现场异常情况拍摄后上传图片至调度中心。

3生产运营调度管理平台的整合

生 产运营调度管理平台是以地理信息为基础，整合了GIS系统、SCADA系统、GPS巡线系统、视频监控系统、规划设计管理等于一体的综合生产运营信息化管 理系统，包括管网信息、厂站信息、危险源信息、计量信息、用户信息、SCADA系统实时数据、厂站视频以及巡线人员信息等，实现了生产运营过程的全面信息 化管理。平台通过软件总线服务将SCADA、视频监控、GPS巡线、规划设计等业务子系统集中接入到GIS系统，通过建立燃气全景数据模型，既保障整合全 部系统，又可以对外提供标准的服务接口，实现信息共享，提高事故的应急处理能力，降低输配和管理成本。

系统建设依据标准和主流的信息技术，构建一个接口开放、运行稳定、服务友好的技术平台。关键的信息技术包括3S技术(GIS地理信息技术、RS遥感技术、GPS卫星定位技术)、水力计算模型和物联网技术等。设计特点和关键技术为：

① 基于国际标准规范，依据IEC 61970《能量管理系统应用程序接口(EMS—API)》中的公共信息模型(CIM)构建，采用生产运营信息模型作为系统的信息模型。提供CIM模式扩 展与编辑工具，可以导入模式文件。对于数据平台自身管理部分的模型也采用同样的方式进行定义与扩展，并进行统一管理。

②企业服务总线的数据整合，通过企业服务总线和建立的数据模型，实现系统内部和系统对外的通信接口，保障数据通信的稳定性和标准化。

③工作流的业务流程整合，生产运营的业务流程依据每个燃气公司特点设置，平台需要考虑工作流技术，实现业务流程的调整和增删，保证与现实业务流程的一致性。

④信息系统安全方案，设计过程充分考虑信息安全，通过软硬件结合的信息安全解决方案，保障系统的整体安全性，通过设置安全分区、横向隔离、纵向认证等技术，实现业务系统的安全通信和交互。

4生产运营调度管理平台的功能

通 过运用3S技术和IT信息化技术，整合了燃气公司生产运营的主要业务子系统，实现了生产运营信息的共享与发布，做到统一展现、统一分析决策。系统整合后， 可为公司领导层及生产运营调度管理人员提供便捷的查询、检索、分析、统计、管理等功能，辅助管理层及时、准确地做出决策，从而提高事故的应急处理能力，降 低输配和管理成本，并通过数据的综合分析优化生产运营流程。生产运营调度管理平台的具体功能体现在以下几方面。

①管网空间数据统一管理

利 用GIS空间数据管理技术，将地形、管网、设备、门站、调压站、大用户、营业网点等信息进行统一管理，满足各个业务部门对管网信息的需求。可统计某个区域 或全网的所有设施，可根据材质、管径、长度等进行分类统计，可查看某条管道的坐标、材质、管径、埋深、工作压力、建设时间、投产时间等具体参数，也可查看 厂站、设备、用户等的各类特定参数。这样既能全面反映一个城市燃气管网总貌，又能了解每个设备的详细信息，从而实现对燃气管网最完整、最彻底的管理。

②便捷的数据维护方式

利 用GIS空间数据编辑技术，可以将管网、设备、工程资料、地形图等信息，通过图形、属性、多媒体等多种方式进行统一便捷的编辑维护。如添加管道时可自动添 加封头、三通、四通，可自动将添加的管道加入拓扑网络，进行拓扑分析，提供连通性、节点错误、管径不匹配等智能排错机制，为管网信息的时效性、准确性、完 整性提供有力保障。

③管网和设备信息的快速检索

利 用GIS空间数据快速检索技术，能快速准确地检索、查询、统计、输出所需的管网、设备等技术资料。提供点选、线选、矩形选择、多边形选择等多种地图选择方 式，提供线查询、多边形查询、SQL查询及多种定制查询方式，提供书签、视图、图层等多种便捷工具，提供工程资料管理、爆管统计管理、厂站设备管理等各类 专题统计管理模块，为燃气管网的规划、施工以及日常应用提供最大的方便。

④辅助决策

利用GIS空间数据分析技术，通过管网资产统计、客户、安检、报装、呼叫中心等系统信息的统计分析、当前工程情况分析、管网剖面分析、管阀分析等业务功能，当事故发生时，可综合各类子系统的数据进行全面、综合地分析，为决策者提供科学的决策依据。

⑤爆管分析

利 用管网设备的拓扑关系，根据事故位置，确定最优(影响范围最小)的关阀方案，分析出受事故影响的工商用户、居民用户和待关闭的阀门等。通过与客服系统的接 口，找出受影响的用户信息(电话信息)，通过呼叫中心的短信平台及时通知用户，同时，调度中心将事故情况及关阀方案通过抢维修工单管理系统(已经集成在平 台中)派发给现场抢修人员。现场抢修人员可根据调度中心派发的工单，快速定位需关闭的阀门，如遇阀门无法操作或占压等情况，可及时联系调度中心，调度中心 可根据现场情况进行二次关阀分析，最终实现对城市燃气管网事故的快速响应和处置，将事故损失降至最小，缩短抢修时间，科学安全停气。

⑥危险源管理

针 对存在隐患的设施或部位，按照不同的危险类型定义进行分类，如管道埋深较浅，随桥敷设，穿越河流、铁路，距电力井、电信井较近等，将所有的危险源在燃气管 网中标注出来，并以警示标志显示，同时完善危险源的相关资料，如照片、竣工图及有关参数(管道穿越的纵剖面图及参数)，防患于未然，加强对危险源的管理。

⑦完善的GPS巡线系统加强了巡查监控

在 GPS巡线系统中记录了每一名巡线员的上岗、离岗时间和巡线轨迹，巡线轨迹是否与燃气管道轨迹重合，是否在危险源部位停留检漏。根据这些记录，GPS巡线 系统还能对巡线员进行准确地绩效考核，从而保证了各巡线员的巡线到位率达100％。在巡线过程中，巡线员发现异常情况和安全隐患时，可通过智能手持终端设 备(专门配置的带GPS定位的手机)拍摄现场照片并上传至调度中心。调度中心可根据现场情况，调度有关部门进行管网监护、设备维护和抢险维修。同时，可结 合物联网的RFID电子标签技术，将电子标签信息与巡线关键点(必须停留足够时间检查泄漏等情况)信息进行一一绑定，当巡检员经过巡线关键点时，必须唤醒 电子标签，读取相关信息，同时，通过智能手持终端设备在现场拍照，一起上传到调度中心，作为巡检的佐证资料，切实保证巡检员的巡检到位率。

⑧完善的抢维修工单管理系统

实 现现场抢维修工作人员位置监控及轨迹回放、现场抢维修工作人员状态监控、工单智能辅助派单、现场抢维修工作人员自动排班(自动排班以就近为原则，并将排班 情况自动发送到抢维修工作人员的手机上)、工单状态查询及检索、工单全生命周期数据分析。通过对工单的电子化流转，实时掌握抢维修人员的位置、状态及工单 的进度，优化人员安排，提高工作效率。

⑨完善的SCADA系统保障了输配安全

SCADA系统具有数据和图像实时传输的功能，并保存历史记录，调度中心可以实时监控燃气输配的压力、流量、温度、加臭量等技术参数的变化和厂站运行图像，根据这些参数判断燃气输配系统是否处于安全运行状态。结合水力模型^[5]，利用GIS系统建立的管网拓扑关系，实现管网的负荷预测和管网仿真模拟分析，及时调整和调度，使燃气输配系统的运行防患于未然，从而保障燃气输配系统的安全运行。

5　结语

通 过生产运营调度管理平台的建设，可保障与生产运营相关的信息系统的一致性、标准化，同时可实现已建信息系统的友好集成。平台以燃气的生产运营和调度管理为 核心，集成现有业务系统的信息资源，并对这些资源进行集中的展示和深入分析应用。燃气企业将有效地形成一套统一的生产运营管理工具，并形成标准运营流程， 为企业今后的信息化统筹发展打下良好的基础。

通过实际应用可知，生产运营调度管理平台的建设延伸了燃气企业的大脑和视野，提升了生产运营管理的深度和广度，使得对生产运营实施全员、全过程、全方位的管理，使燃气输配系统的运行防患于未然，创造良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]张世宝．城市燃气管网SCADA系统的设计[J]．煤气与热力，2005，25(7)：36-38．

[2]赵京生．城市燃气管网智能巡检系统的应用研究[J]．煤气与热力，2008，28(1)：B01-B05．

[3]林斌，徐利军，王卫，等．基于GIS和SCADA的燃气管网爆管分析与处置[J]．煤气与热力，2014，34(3)：B26-B28．

[4]赵红军．燃气企业危险源控制研究[J]．齐齐哈尔大学学报，2007，23(2)：48．

[5]田贯三，张增刚，江亿．城镇天然气管网水力分析数学模型与计算方法[J]．天然气工业，2002，22(3)：96-98．