智慧燃气解决方案在华北油田的应用前景-陈志朋（10.16）.docx

智慧燃气解决方案在华北油田的应用前景陈志朋、张辉、杨小卓、王磊、季汉辉、王建强（华北石油通信公司）智慧燃气解决方案在华北油田的应用前景陈志朋，张 辉，杨小卓，王 磊，季汉辉，王建强（华北石油通信公司）摘 要：随着计算机技术、自动控制技术等相关应用技术在各行业中的广泛应用，信息系统在企业经营管理和社会经济生活中所起的作用越来越重要。信息化、数字化的概念也不断深入到燃气行业的技术应用中。它不但体现在具体的业务应用、过程控制领域，同时也体现在一个企业的管理领域、决策领域。我们制定本规划的目的就是要不断推进信息化系统在燃气行业的应用与发展，以信息化的技术来促进生产管理效率的提高和生产管理手段的变革，从而推进企业运作模式的变化，能够更好地对人力、设备、材料以及各项资源进行计划和控制，优化生产管理、提供决策调度，保障燃气系统安全，智慧燃气解决方案顺势而生。关键词： 燃气信息化、云应用、GIS引 言：党的十八大提出“两化”融合(信息化和工业化融合)、“四化”同步（工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步），这说明党和国家对国家信息化进程十分重视。华北油田对企业信息化也十分重视，依据“智慧地球”理论，落实“智慧油田”规划，响应国家、油田公司的政策，在燃气行业，信息化进程必将持续推进。我国于80年代开始引进和开发SCADA 系统，进入90年代，随着燃气事业在中国的快速发展，输配调度管理的SCADA系统的使用获得了很高的重视和应用。国内很多城市燃气企业从90年代初着手开始这一方面的工作，大多数采用国外厂家的PLC产品作子站的RTU部分，传输方式多以无线为主，中心控制系统也一定程度上采用了大型关系数据库，实现的功能多是以监测压力点为主。如北京、上海、成都、西安等城市燃气公司相继从国外引进了SCADA系统，其它一些城市燃气公司如鞍山、威海、青岛、天津、太原、郑州等也相继建立了自己的SCADA系统。在华北油田燃气信息化条件已经成熟。 建设高水平的燃气行业管理信息系统，需要从企业的实际发展需求和资源条件出发，调动企业内外多方的力量，运用行业内领先的现代化科技手段和信息网络技术，对企业的整个运营系统进行完善和更新，形成适应企业发展变革和社会服务需求的先进的综合信息管理系统。通过信息系统对业务的整合，实现业务流程的优化和业务创新，以信息技术再造企业管理，促进企业内部资源的优化配置，提高企业生产效率和市场响应能力，提高社会满意度，实现燃气企业的可持续发展。 燃气企业的信息化建设应遵守统一规划，分步实施，先易后难原则；统一标准、互联互通、信息共享和系统开放原则；技术先进、可靠、实用原则；“以人为本“的服务体系；信息安全原则。 (1)总体规划，分步实施，重点突破，坚持标准。总体规划是信息化建设的前提。燃气企业在信息化建设前要制定建设规划，统一规范标准，以市场需求和行业发展为导向，做到结合实际、重点带动、分步推进、按标准进行建设，让信息建设与管理建设同步进行。 (2)系统设计要先进、可靠、实用。要利用成熟可靠的公用网络，根据燃气企业各个分支机构分散在整个城市的特点，采用方便、安全、可靠的VPN虚拟局域网，保证数据的实时准确传输。整个系统的规划要站在一个高的起点，信息产业几乎每年都要更新换代，所以做系统规划的时候在充分考虑技术成熟性的同时必须采用国际标准的计算机软硬件和信息网络技术开发系统，确保系统的先进性。(3)系统运行的开放性。系统必须十分注意开放性，选用符合国际标准的硬件设备和软件操作平台，便于开发、使用、维护、管理和系统升级的支持；应用软件设计开发也要充分考虑开放性，相关系统中留有相应的软件接口，使各类数据资源得到很好的共享。在实用性方面，随着人们管理意识的提高，计算机的应用更加追求实用效果，要完成人工作业，还要完成很多过去人们想做而无法做到的工作。 (4)建设“以人为本”的服务体系。信息化建设的主要任务是要实现内部业务流程自动化，提高效率，改善管理，提升服务素质，最终提高社会满意度；因而便民利民应是信息化建设的一项基本原则，必须保证系统简单易学，建立企业与用户沟通的友好界面，建立用户自我服务系统。 (5)系统的安全性。在地球村时代，安全性是整个系统最重要的部分，建立信息化系统的安全机制，制定规章制度，防数据泄密、丢失，防病毒和黑客的恶意攻击。1. 系统综述截止2013年底仅华港燃气任丘地区(含天津3个小区)就有中压管网51公里，低压管网969公里，调压箱201个，中低压阀井296个，凝水缸11个，燃气小区131个，居民用户92626户，工商业用户382户。燃气行业属于高危行业，生产、输送、使用的各个环节安全问题一直是重中之重。下面我们先从危险源进行分析：重大危险源是指长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。 2004年4月27日，国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全监察局）发布了关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见，规定重大危险源申报的登记范围，与燃气相关的包括贮罐区（贮罐）、生产场所、压力管道、压力容器等9大类。图 1 燃气危险源分类辨识图为实现对燃气系统的危险源，诸如灌区、场站、工商业用户、地下管网的安全状况监管，可以采用以下子系统，为城市燃气安全注入强心剂，提供科学、可靠、智能的保障。包括：云服务平台；各个监控子系统，如场站监控子系统、地下管网监控子系统、民用监控子系统、工商业用户监控子系统、巡线管理子系统等。图 2 智慧燃气系统功能图任何一个子系统都是可以看作单独的系统集成，自下而上分别由感知层采集数据、网络层输送、应用层分析管理。图 3 智慧燃气系统架构图2. 云应用平台云应用平台包含以下三个部分：2.1 一个基础（foundation）几乎所有应用都会用到一些在机器上运行的平台软件。各种支撑功能（如标准的库与存储，以及基本操作系统等）均属此部分。2.2 一组基础设施服务（infrastructure services）在现代分布式环境中，应用经常要用到由其他计算机提供的基本服务。比如提供远程存储服务、集成服务及身份管理服务等都是很常见的。2.3 一套应用服务（application services）随着越来越多的应用面向服务化，这些应用提供的功能可为新应用所使用。尽管这些应用主要是为最终用户提供服务的，但这同时也令它们成为应用平台的一部分。图 4 智慧燃气系统云服务平台网络架构图目前我们这个行业里，有许多产品，比如单独的抄表：水、电、燃气表集抄；单独的报警防盗系统；单独的燃气泄露报警系统；单独的燃气阀门控制系统；实际上通过底端采集485总线技术可以实现集成上报，只是在平台开发上受投资限制较大，这个要根据投资规模和需求进行调整。图 5 智慧燃气云服务平台工作流程示意图3. 场站监控子系统场站监控子系统主要是完成对现场的运行设备和生产状况进行监视和控制，将采集的数据通过远传的方式集中到调度中心进行处理，并根据一定的策略进行远程的自动控制。以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即实现基本的“四遥”功能：遥信、遥监、遥调、遥控。主要检测点如：压力、流量、液位、温度、泄露告警、火灾告警、调节阀及电磁阀的遥控遥调、场站内的摄像监控及红外周界报警等。图 6 场站监控子系统工艺设备图 7 场站监控子系统工艺管线及阀门4. 地下管网监控子系统燃气管网监控系统，结合了最新的计算机、网络通讯技术以及与GIS系统的充分融合，扩充了地理信息系统GIS、故障抢险调度决策、燃气管网模拟仿真与泄漏检测功能、负荷预测与趋势分析、优化调度、事故预测及报警等高级应用功能，确保供气管网安全、稳定、经济运行，提高燃气管网现代化管理水平和管理效率。图 8 地下管网监控子系统示意图图 9 地下管网监控子系统的可视化管理图 10 地下监控器材安装位置示意图5. 民用监控子系统上世纪八十年代以来，民用气体燃料（包括人工煤气、液化石油气、天然气）作为一种高效、洁净的能源已进入千家万户。气体燃料具有易燃、易爆的特性，如使用不当、不慎泄漏将会酿成重大的火灾或爆炸事故，因此燃气的安全使用和防漏防爆问题已引起社会和各级主管部门的广泛关注。随着燃气管理架构的建立和管理制度的日趋完善，特别是城市住宅小区和高层建筑的不断扩大、密集，小区住宅建筑燃气供气的安全使用、防止泄漏及报警监控问题已提到议事日程。图 11民用燃气监控子系统示意图应用于民用燃气的监控子系统主要特点有： 5.1服务主动从被动检测变为主动服务，降低风险，提高服务质量。 5.2远程监控气体泄漏可实现本地报警，支持和诸如热水器、壁挂炉、抽油烟机等联动，支持和燃气表、阀门配套。 5.3短信群发不仅作为事件短信通知平台，更可以作为燃气安全知识普及教育的平台。 5.4行政管理引入行政地图的区域划分，方便从全局角度分析和处理事件，更方便多级用户管理。 5.5系统统计本系统具有强大统计分析功能，可以实时统计出，燃气用户的各种状态，并以饼图的方式显示，清晰明了。 5.6扩容量大不受区域限制，可以很容易实现城市化组网。 6.商用监控子系统商业燃气用户例如工厂、餐厅、食堂、酒店、宾馆、各类商场餐厅操作间由于人员众多，燃气安全系统显得更加重要。当现场发生可燃气体泄露浓度超标时，安装在现场的可燃气体探测器会在第一时间发出声光报警信息，提醒现场人员采取必要的防范措施。控制器和联动控制柜会自动启动联动装置（启动风机，切断阀门等）。与此同时，报警信息将会通过网络传输到数据交换存储中心，数据监控中心可以在第一时间通过系统软件平台接收到报警数据信息(包括报警设备所在具体地址信息，公福用户负责人信息，联系方式)。图 12 商业用户监控子系统示意图7. 巡检子系统由于燃气系统在各个环节高危、易燃、易爆，故需要采取措施主动排除隐患，巡检是很重要的一种手段，但巡检可能存在的以下问题，需要加强巡检管理，巡检系统就是解决这些问题：1.无法保证巡检质量，缺乏对工作人员的约束； 图 13 巡检管理子系统隐患处理2.隐患处理被动、缺乏实时性，对施工前、施工中的现场状态、预防工作无法追踪； 图 14 巡检管理子系统隐患处理图3.人工分析报表，数据的调用极其不便，缺乏数字化环节，对辅助决策无帮助； 图 15 巡检管理子系统数据分析4.无法实时掌握巡检人员、车辆动态，不能就近调配资源； 图 16 巡检管理子系统实时监察图5.对巡检员的考勤情况、工作量、劳动强度无法考核； 图 17 巡检管理子系统轨迹&考勤6.台账管理分散、混乱，对管网设备的分布、维护、升级状况不能及时录入，形成现实与记录的严重偏差 。图 18 巡检管理子系统巡检计划图 19 巡检管理子系统隐患上报示意图图 20 巡检管理有丰富的终端设备，可采用人工勘测现场、电动车巡检仪、机关检测车等进行巡检。8. 注意问题 燃气综合管理信息系统是在新的信息技术支持下成长起来的新型管理系统，过去的计算机应用程序存在着不同程度的缺陷，燃气企业的“信息孤岛”现象非常明显。在信息技术相对成熟的，新的管理系统体现先进的管理思想和模式，管理思想和信息技术融为一体，因此老的管理模式和机构设置必须适应新的信息化系统。在这个互融过程中，建设燃气综合管理信息系统体现出的几个问题是系统是否成功的关键。8.1 领导重视，企业“一把手”亲自抓，是信息系统建设成功的保证 首先，最高领导一定要亲自挂帅，实施“一把手”工程。因为信息系统的建设是一项复杂的系统工程，涉及到计算机技术、网络技术、符合现代企业管理要求的管理手段；企业经营管理的各个环节和各个层次；企业管理方式的变化和业务流程的重组；信息公开和规范化管理所导致的管理人员的权限变化。因此从实质上来讲这是一个管理系统而不是一个单纯的计算机系统。整个系统实际应用都是要体现领导建立在现代化信息平台基础之上管理思想的，所以企业“一把手”和其他主要领导不亲自抓是搞不好燃气企业的信息系统建设的。 8.2 注重“总体规划、分步实施”的战略 搞好总体规划和可行性研究是非常重要的，根据企业的实际情况制订“总体规划、分步实施”战略。信息系统建设要从全局的观念出发组建系统，制定总体规划和分步实施计划。规划重点考虑企业全面信息资源的开发利用，编制系统功能目标。确定部门信息处理应用要求和公司全面管理需要之间的合理配合，根据系统要求和市场技术经济条件，合理配置系统软件、硬件和网络的能力并留有发展余地。8.3 系统建设符合可持续性发展要求 系统建设的可持续性关键是应用程序可以持续使用。这要求应用程序要易于理解、扩充和改动，并可以方便地移植到升级的平台上。对此，在开发阶段就应该按照软件工程的标准，深入分析，合理地做出安排，使系统具有良好的结构。8.4 编码技术标准化和管理业务规范化燃气企业的信息技术应用涉及到大量的信息编码标准化工作，这既是提高应用水平，信息共享的需要，也是满足今后扩展的前提。重视基础数据开发，实施信息挖潜，是项目成功的保证。项目建设的过程中大量时间花费在整理、改进、补充完善传统业务的规范作业制度，形成一套规范的基础数据，达到编码技术标准化和管理业务规范化。8.5 注重人才的培养和梯队的建设 加大培训力度，实施以人为本是燃气企业信息化建设可持续的保证。公司内部必须要建立自己的系统维护力量，这是不可忽视的问题，否则难以完成系统的日常运行。系统维护应当能够完成系统硬件、软件和网络平台的日常维护，处理