摘　要：天然氣的快速發展為燃氣企業帶來了很大的發展機遇，而企業規模的擴大、生產安全要求的提高以及市場競爭的加劇，對燃氣企業生產運營工作也提出了更高的要求。通過信息化技術和手段，對現有燃氣網進行智能化升級和改造，以達到提高企業運營效率、保障企業運營安全的目的，是各個燃氣企業領導和專家的一致共識。智能燃氣網建設不是一個對原有體系推倒重建的過程，如何在燃氣企業現有設施基礎上，把先進的IT軟硬件技術如物聯網、云計算、智能終端等整合進來，實現生產運營過程管理的電子化、標準化、流程化、智能化，是本文重點探討的問題。

關鍵詞：智能燃氣網　物聯網　云計算　生產運營　安全管理

1　概述

1．1　燃氣企業運營管理面臨新的挑戰

十八大報告中，把“大力推進生態文明建設”提到了前所未有的高度，天然氣作為優質廉價的綠色清潔能源，在我國必將得到進一步的高速發展，燃氣企業正面臨著前所未有的發展機遇。同時，隨著企業用戶數量持續增長、管網規模快速擴張，以及政府和社會對公共安全更高的要求，燃氣企業的生產運營工作也面臨著越來越嚴峻的挑戰。主要體現在以下幾點：

(1)城市環境的復雜，管網規模的擴大，使得燃氣管網面臨更加嚴重的安全威脅，管網腐蝕、第三方破壞等引起的燃氣泄漏事故時有發生，如何通過技術和管理手段，進一步提升管網本質安全，是燃氣企業需要重點關注的內容；

(2)在出現燃氣供氣不足或泄漏等應急情況時，燃氣企業原有的應急指揮體系由于信息化程度不高，對人的因素依賴大，已經越來越難以滿足當前人們對事故事件處置自動診斷、小范圍影響、快速恢復的要求；

(3)上游供氣的不確定因素、公服用戶的增多、季節性用氣的不均勻，如何保障對用戶可靠、穩定供氣對燃氣企業現有的燃氣輸配調度體系提出了更高的挑戰；

(4)激烈的市場競爭客觀上要求燃氣企業通過提高內部管理效率，降低綜合管理成本來增強自己的綜合競爭力。

1．2　智能燃氣網是燃氣企業發展的方向

為了應對這些挑戰，北京燃氣提出了“智能燃氣網”建設理念——通過把“物聯網”、“云計算”、位置服務、智能終端、商業智能等IT技術與專業燃氣業務相融合，在原有燃氣企業的信息化基礎上進行縱向應用深化以及橫向業務關聯，打破數據的孤立和流程的隔離，在統一的企業私有云服務基礎上，構建燃氣企業各類業務智能化應用以及頂層的決策分析平臺，促進燃氣企業通過信息化軟硬件建設全面提高燃氣企業綜合管理水平。

“智能燃氣網”本質上是通過技術革新和管理創新的方式，全面提高燃氣企業生產運營水平，降低燃氣企業綜合運營成本，它是技術和管理發展的內在要求，是燃氣企業發展韻必然方向。

1．3　智能化技術改造目標和內容

“智能燃氣網”涵蓋的內容非常廣泛，包含廣泛的物聯網感知體系，有線、無線、自組等多樣化的網絡通訊體系，基于共享數據中心的，能夠為全企業提供數據和業務服務的“企業私有云”體系，融合管網完整性管理、生產調度管理、應急指揮管理、客戶關系管理等核心業務的企業運營標準化體系，頂層應用數據倉庫、數據挖掘的決策分析體系等等。圖l是智能燃氣網建設總體架構。

要想在單獨一篇技術論文中，把“智能燃氣網”建設方案全部闡述清楚幾乎是不可能的，在本文中，將重點闡述燃氣企業如何在現有的管理和信息化基礎之上，通過技術改造和升級，實現數據的融合、流程的統一以及各類智能化應用，為最終實現“智能燃氣網”打下一個堅實的基礎。具體內容包括：

(1)燃氣企業私有云——說明燃氣企業如何在現有數據基礎上，進行數據的融合和統一，為燃氣企業生產運營各類專業化應用提供統一的數據和服務。

(2)綜合調度平臺——在統一的數據和流程基礎上，通過信息的統·和流程的整合，搭建燃氣企業綜合調度平臺，為燃氣企業的生產作業、管網運行、應急搶修等核心業務提供全面的信息化支撐。

(3)智能化應用——在現有的數據和業務基礎上，增加各類專家模塊，為用戶提供智能化管理支持。

2　技術方案

2．1　企業私有云

隨著云汁算技術的發展，IT資源的應用和共享方式發生了巨大的變化。企業私有云為智能燃氣網數據集成與業務集成提供基礎性服務，它用來解決目前國內燃氣企業信息化中普遍存在的數據孤島和業務隔離現象，在燃氣企業信息化建設中，，GIS地理信息系統、SCADA生產與監控建設、客戶關系系統以及其它業務系統都是逐步建設完成的，這造成了很多關聯數據和業務的相瓦隔離，不利于管理過程的流程化和精細化，并使得很多高級的智能化應用無法實現。在這里不討論和硬件相關的通用技術部分，企業私有云建設主要包括共享數據中心建設和云服務平臺建設。

2．1．1共享數據中心

智能燃氣網企業私有云建設首先要解決的問題是數據的集成。燃氣企業運營數據主要包括地理數據、實時數據、管網完整性檔案數據、各類專業管理數據等，數據非常龐大，數據之間有著密切關聯。不同的數據存儲和訪問方式可能差別巨大，如GIS地理數據和實時數據，都有各自鮮明的專業特點。由于這些差距，智能燃氣網企業私有云有自己的行業特點，數據的集成并不需要把這些完全統一存儲起來，而是在多個數據中心基礎上構建一個邏輯上的共享數據中心，為用戶提供對象統一訪問服務。如圖2所示。

如何才能把不同種類的數據利用物理或者邏輯的方式集成起來?答案是通過統一的管網設備設施編碼，它同樣是智能燃氣網標準化建設體系里面的重要內容。北京燃氣集團從多年前就開始管網設備設施和物資體系的標準化工作，如存GIS地理信息系統里面就已經采用了l5位的統一管網編碼，但大部分業務系統設備設施的編碼體系還不完全一致，需要轉換或者對照才能把這些業務數據關聯起來。圖3足數據從串聯到完全關聯的過程。

為了提高數據訪問和處理的效率，還需要把經常訪問的對象數據緩存到企業私有云共享數據中心物理數據庫中。通過構建一個功能強大的數據交換平臺，利用管網對象統一編碼規則，可以完成各類數據的交換和同步工作。

2．1．2企業私有云服務

數據的集成最終是為了數據的有效利用和業務的集成，智能燃氣網企業私有云需要完成云計算PAAS層研發建設工作(IAAS層由于GIS數據和實時數據庫的相對獨立以及專業性，并不需要在硬件層面上完全虛擬化構建)，為業務系統提供各類標準化計算與服務，如圖4所示。

企業私有云提供的平臺服務主要包括：

安全認證服務——用戶必須通過安全認證，才能訪問授權數據，保證數據訪問安全；

對象實時數據訪問服務——為用戶提供對象的實時數據訪問服務，可訪問對象的當前實時數據和歷史數據，該服務主要是針對管網的各類節點如調壓站箱、計量儀表等；

對象位置數據訪問服務——為用戶提供對象的位置數據訪問服務，如對象的空間地理坐標，某個區域范同內的某類對象集合等；

對象檔案數據訪問服務——每個管理對象的靜態基礎數據和重要、業務數據都會統一入檔，可以通過該服務查看對象的完整的檔案數據；

組件注冊服務——用戶可以在平臺上發布注冊自己的自定義組件，供自己或不同系統調用；

組件訪問服務——用戶可以通過名稱或索引搜索可訪問組件并調用；

流程集成服務——系統提供標準的業務流程引擎，流程被注冊后可以跨系統調用不同的已注冊組件，實現基于SOA架構的業務集成；

數據交換服務——可通過數據交換服務，自動把子系統的基礎數據或業務數據與云平臺同步。

2．2　綜合調度平臺

企業私有云完成了數據的集成和服務的統一，如何把這些數據和服務有效的利用起來，為用戶提供各類專業化服務，才是系統建設的真正目的。燃氣企業在信息化建設過程巾，形成了各個獨立的系統如GIS／scADA／CRM／EAM等等，用戶要想完成某件事情，比如應急過程中需要查看某個調壓箱沒備的確切位置、當前實時數據、設備類型、維修保養歷史等等，往往要到多個系統才能實現，非常的小方便，而實際上，這些數據都是相互關聯的，對一個管網對象，用戶往往需要在同一個視圖界面中，完成對他們的查看和操作。而綜合調度平臺就是在企業私有云的基礎上，進一步完成對用戶視圖界面的集成，為用戶的各類專業化應用提供全面的支撐。

2．3　智能計算模塊

“智能燃氣網”通過企業私有云，實現了數據和服務的集成，通過調度視窗，實現了界面和功能的集成。但要想實現真正的各類專業智能化應用，還需要對原有的很多業務進行智能化改造。“智能燃氣網”的智能化很大程度體現在諸多專業的智能計算模型上，通過凋用這些計算模塊，可以為生產作業、管網運行、應急指揮、技改大修計劃等核心業務提供智能化支持。以下對部分智能模塊進行說明。

2．3．1智能運行

燃氣安全事故事件的發生，有著一定的規律和特點，據統計，將近90％的燃氣事故事件都是由腐蝕泄漏和第三方破壞引起的。燃氣公司通過諸多的技術和管理手段來保障管網運營安全，其中，對管網進行巡檢運行，及時發現并處置管網異常，預防消除事故事件隱患，是各個燃氣企業普遍采用的方法。

對管網巡檢運行系統的智能化技術改造主要體現在利用GPS定位技術和嵌入式GIS技術動態記錄人員軌跡，利用語音輔助功能實時指引運行人員最優行進路線，運行人員可以隨時查看管網設備各類數據。管理層通過對運行覆蓋率進行分析，發現管網運行盲區，改進管網運行計劃，全面提升管網運行工作效率和質量。

2．3．2智能輸配調度

智能輸配結合先進的自動控制技術、信息通信技術、分析決策技術，靈活配置資源進行輸配調度工作，實時監測及調控管網運行狀況，保證城市燃氣管網正常運行；將SCADA系統與GIS地理信息系統相結合，準確顯示實際地理位置的管網壓力、流量等情況，對管網監控更加真實、具體，實現管網輸配全景監控。

在企業運營規則的指導下，根據約束條件運用各種優化算法及模型，達到提高運行可靠性、節省運行費用等優化目標，在管網安全穩定運行的狀態下實現企業運營的最優化。例如：通過SCADA系統從遠程設備上獲取數據，動態模擬計算出管線的效率等參數，最后根據這些參數及預測的用氣量求解出運行方案，確定系統的運行方式、壓縮機及調節閥等的控制參數和各氣源的供氣量。

通過智能輸配模塊可對管網運行進行有效控制，當發生較大故障時，仍然能夠保障燃氣的正常供應；在局部遇到自然災害、突發性破壞時，也能夠盡量保證管網安全運行。

2．3．3智能故障診斷

在管網日常運行監控過程中，通過SCADA系統提供的實時數據，對管網運行狀態進行在線整合、分析、計算，根據計算結果判斷當前運行狀況是否安全、穩定，對疑似危險點進行預判，再根據分析結果是否可能發生故障，提前采取應對措施。例如：燃氣企業可以利用管網模型，對未來一段時間內的用氣趨勢做預測。假設在一個一周內某電廠的用氣模型里，到了某個節點，實際情況跟模型所預測的不符合，就意味著出了問題：可能是用戶用法發生了變化，也有可能是管道發生泄漏了。

故障診斷是一整套預警機制。一旦傳感器感應到異常的用氣情況變化——比如說管內壓力突然減小，故障診斷系統在接收到來自傳感器的數據之后就可以立刻報警，提示管理人員管網存在泄漏的可能性，使管道工人從繁復的日常排查中解放出來。

配合不同類型的傳感器，故障診斷也可以做出其他預警。一套能夠感知氣質環境的傳感器就可以做氣質預警，以檢測出在管道內化學物的位置和分布情況。

當管網發生故障時，故障診斷系統根據接收到的信息數據診斷故障設備、類型，排除誤報警情況；確定故障類型及設備后，通過分析計算向調度人員提供故障處理方案，輔助完成決策選擇；同時調動相關基礎平臺實時在線分析、評估，給出調整結果，平衡管網運行狀態，使管網運行在最佳狀態。

除了對管網壓力、流量數據分析之外，還對管網上的設備屬性參數進行記錄及保存，根據對設備的動態監測數據，經過分析計算，判斷是否出現需要維修的情況，并根據維修記錄、事故頻率及類型制定維護計劃。

2．3．4多氣源供應優化

“十二五”期間，北京將實現多氣源供應，將增加進口LNG和煤制天然氣，多氣源涉及氣源置換、供氣安全、氣源分配優化調度等新課題。

智能燃氣網需要有對氣源配置進行優化分析及自動調配的功能。

3　總結

以上重點介紹了燃氣企業如何來在現有的信息化基礎上進行智能化技術改造，主要包括形成統一的數據基礎，構建企業私有云，為用戶提供統一的綜合調度平臺，冉在這些基礎上搭建各類智能化應用模塊，為企業的生產運營、應急指揮、輸配調度等提供全面的史撐。

智能化技術改造方案包含很多技術和管理思路的突破，主要有以下幾點：

(1)創新性把企業私有云技術應用到燃氣企業信息化過程當中，對如何基于管網對象統一編碼構建燃氣企業共享數據中心提出了具體可行的思路；

(2)對如何在企業私有云基礎上，搭建燃氣企業統一的綜合調度平臺提出了技術改造方案，徹底解決原有多個系統需要分別登陸，數據不統一，功能分散的弊端；

(3)對專業化模塊如何集成到綜合平臺中進行了說明，解決原有的專業系統往往是孤立系統，無法在具體應用中發揮更大作用的缺點；

(4)智能運行、智能輸配等智能化模塊，對具體專業管理領域內的智能化技術改造提出了詳細的方案，具有很強的理論和實踐意義。

燃氣企業智能化技術改造不但是技術的革新，由于流程的集成和管理的精細化，它還是一個管理的革新，在建設和實施過程中，涉及大量工作人員職能的提升和工作方法的改進，這個是尤為需要重視的。