一、引言

隨著城市規模的不斷擴大，燃氣管網迅速延伸，拓撲關系越來越復雜，燃氣供氣量越來越大，同時城市燃氣用氣量的波動也越來越明顯，因此燃氣的調度指揮工作難度也越來越大。過去所采用的GIS(地理信息系統)、SCADA(數據采集與監視控制系統)、GPS(全球定位系統)、客服系統及其輔助決策系統等信息化系統，在提高管理水平、經濟效益和工作效率上的確起到了一定的作用，但是這些系統由于建立的年代不同，缺乏總體規劃，沒有統一標準，導致各個系統相互獨立，形成了一個個“信息孤島”，而調度人員在進行調度指揮時需要同時用到幾個系統，增加了操作的復雜性，降低了工作效率。筆者主要針對這一問題通過對系統集成進行研究，提出采用SOA(面向服務的體系架構)，將已有的與燃氣調度密切相關的系統進行集成并在GIS基礎上進行各類信息展示、生產調度管理和應急指揮，以達到高效、及時、準確的智能化調度的目的。

二、系統集成方式

SCADA能夠對門站、儲配站、調壓站、流量站等進行數據采集和監控，并能在發生異常情況時自動報警，而當發生報警時調度人員需要立即知道異常情況發生的位置。客服系統收到報修信息時，調度人員需要快速地知道等待修理的部位。GPS車輛定位系統能夠對巡檢車輛和搶修車輛進行定位，而在巡檢和搶修的過程中執行人員需要知道車輛的最佳行駛路線。從上述情況可以看出，燃氣調度問題大部分都與地理位置密切相關。筆者認為應把燃氣GIS作為基礎平臺，其他與地理位置密切相關的調度系統通過SOA與GIS平臺整合，就像一臺電腦一樣，電腦主板是一個基礎平臺，內存、光驅、硬盤、顯卡等部件都插在主板上，各部件之間協同工作，共同構成一個整體。

SOA是一種軟件系統架構，它將應用程序的不同功能單元(稱為服務)通過其間定義良好的接口和契約聯系起來。它獨立于現實服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。在SOA的實施過程中，需要對已有的GIS、GPS、SCADA系統或應用封裝成能夠在SOA環境下運行的系統，經過封裝的應用系統可以在注冊服務中心發布，當使用者需要調用服務時，通過服務注冊中心來查找和申請所匹配的服務，根據獲取的相應接口、合作契約以及地址等相關信息發起鏈接，然后使用者就可以綁定并去調用該服務。

三、智能化調度系統功能

(一)燃氣GIS平臺基礎功能

1.智能化位置查詢。

空間定位是GIS的基本功能，而隨著城區擴大及管網的不斷延伸，燃氣調度人員對智能化空間定位的需求不斷提高。智能化的空間定位不僅能夠通過坐標和燃氣輸配設備的編號進行定位，而且能夠通過道路的名稱及道路交叉路口的信息進行定位，并且能夠通過構造表達式查出滿足給定條件的要素位置。

2.燃氣管網要素信息查詢。

通過在管網圖上單擊鼠標等簡單操作，能夠以彈出窗口的形式顯示指定燃氣管網配件的空間信息和屬性信息，包括位置坐標、管徑、材質、建設時間等信息。

3.空間分析。

剖面分析：為了方便考察多條管線在垂直方向或沿管線方向剖面的空間位置關系，能夠根據所選擇的位置自動繪制橫剖面或縱剖面。

連通性分析：通過在管線圖中的管線上任意選擇兩點，系統能夠高亮顯示這兩點之間的所有聯通路徑。

流向分析：可以顯示出管道內燃氣的流向，包括單管流向和多管流向，通過成本計算設計出最優輸送流向，并計算該流向下相關生產調度參數。氣源追蹤：根據選定的用戶追蹤到上游的供氣站點或閥門；或者根據設施的關聯關系確定選中的燃氣管道的氣源。

4.區域統計。

統計出整個燃氣管網或是按照在操作屏幕上選定的矩形、圓形、不規則多邊形等區域內的管線長度、閘閥個數和服務的戶數等，并且能夠定制統計。例如，按照管線的類別分類統計出燃氣管線的長度。

5.地圖打印。

燃氣GIS本身就屬于AM/FM的范疇，具有強大的自動成圖和設施管理功能。以GIS為平臺的調度系統能夠方便地實現對燃氣管線專題地圖的打印。

(二)實時數據采集與監控智能反映

在GIS的平臺上可以顯示靜態的地形圖和燃氣管網圖，而SCADA能實時地顯示燃氣輸配設施的各項數據、運行狀態等信息，因此兩者功能互補。在系統整合后，能夠實時地將管網設施運行的壓力、溫度及流量在GIS平臺上同步顯示，并且當SCADA發生報警時，能自動在地圖中定位，既具有GIS的位置直觀性，又具備SCADA的數據實時性，為優化調度提供了全面的參考。將管網的結構參數和狀態參數融為一體后，還可以利用GIS數字高程模型，模擬管網壓力分布狀態，并用二維或三維圖形直觀顯示出來。

(三)管線巡檢

巡檢員通過使用具有GPS模塊的手機巡檢終端記錄航點和航跡來保存巡線軌跡。GIS平臺可以實時顯示巡檢員的位置及巡檢軌跡，并能夠了解各個巡檢人員發現故障點的位置和故障的具體情況等。

(四)智能應急搶修

當客服系統收到搶修信息后能夠根據空間定位信息自動在GIS平臺上進行定位并報警，一方面可以根據需要生成關閥方案，如果關閥失敗能繼續生成二級關閥方案，并生成停氣影響的區域和影響的戶數，另一方面通過獲取裝有GPS終端搶險車的位置然后計算出到達搶修地點的最佳車輛和最佳行駛路線，方便調度中心指揮搶險車輛迅速到達事發現場實施搶修，并且對歷史數據進行記錄。

(五)輔助決策

輔助決策功能在GIS平臺提供燃氣管網設備位置和屬性信息，SCADA在提供管網運行工況的實時數據的基礎上，建立相應的數據模型，對燃氣管網的壓力分布進行分析和模擬以優化儲氣和調峰；對燃氣用戶的用量進行預測以制定合理的供氣計劃；對燃氣管網的壓力、流量等進行分析從而及時發現泄漏，減少災害事故的發生和泄漏的損失；對管網的安全運行進行評估以合理制定設備維修和更新計劃。

四、結論

實踐證明，以GIS為基礎平臺的多系統整合智能化調度系統解決了以往各系統獨立運行所導致的調度工序繁雜、數據共享差及互用性差等問題。在提高燃氣生產調度水平，減輕調度人員工作量的同時提升了應對突發事件的處理能力和響應速度。同時，燃氣調度系統的建設是一個長期的過程，只有對系統不斷進行完善、對燃氣管網數據及時更新才能更好地實現其智能化調度的價值。

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(本文作者：馬季林 天津市燃氣集團有限公司工程師)