数字化燃气输配管线智能管理系统应用方案

1、数字化燃气输配管线管理系统建设方案西安铠镝电子科技有限公司二O一七年七月一、前言燃气给工业生产以及居民生活带来了便利的清洁能源。随着国家推出“气化城市”战略，燃气管网敷设规模也越来越庞大，然而伴随着城市化进程的飞快发展，市政建设项目众多，因施工导致燃气管网遭到破坏，造成人员伤亡，财产损失事故也频频发生，防不胜防。目前工业信息化浪潮已席卷全球，石油天然气领域的信息化建设基本处于领先地位，但是城市燃气行业却是信息化发展相对滞后的一个特例。把先进的生产技术引入城市燃气行业，便是我公司所追求的重要目标之一。现在城市燃气行业信息化所需要的基础技术已基本成熟或者正在迅猛发展，此时如何能更好的利用这些先进技

2、术，来改善我们城市燃气行业的信息化滞后局面，便是我们面临的问题。铠镝公司从事石油天然气行业多年，技术团队有着丰富的行业经验，石油天然气行业上下游的关联关系，使我公司在发展城市燃气信息化技术时具有了先天的优势。二、了解铠镝铠镝科技专注于城市燃气行业，针对城市燃气运维管理进行基于互联网的信息化技术研发，以“城市燃气输配管线运维管理系统”为核心产品，形成了“输配管线数据无线远程监测”、“截断阀门远程控制系统改造服务”、“门站/调压站进出口流量自动调节”、“输配管线智能巡检”等针对性解决方案。公司与西安交通大学、西安石油大学、长庆油田、中石油昆仑燃气有限公司等单位有深层次的技术合作。目前公司已经形成了

3、一个专业的、富有成效的城市燃气信息化技术研发团队，在这个领域已取得多项发明专利、实用新型专利和软件著作权。我公司首创的燃气管线截断阀井智能管理技术在中石油科技信息大会上获奖，并受邀能加在甘肃兰州举办的“2013年首届中石油昆仑燃气科技信息成果展”，2016年再次受邀去昆仑总部参加“第二届中石油昆仑燃气科技信息成果展”，得到了业内的广泛认可。以我公司多年来对城市燃气行业的深入理解，及近年来公司承担的多个相关重大研发课题所积累的经验，相信我公司能够在城市燃气信息化领域取得更多的成绩。铠镝科技在智慧燃气领域，已经走在国内前沿。我们的技术优势大致可概括为5大部分：1、 燃气输配管线截断阀门远程控制系统

4、（应急截断 | 钢阀/PE阀）“居安思危、预防在先”，应急处理能力对于燃气公司来说越来越重要。把应对突发事件的各项工作落实在日常管理之中，需加强基础工作，完善网络建设，力争实现早发现、早报告、早控制、早解决，保证应急救援工作有序进行，及时控制和消除事故危害，最大限度地减少事故造成的人员伤亡、财产损失，维护人民生命安全和社会和谐稳定。通过阀门紧急切断系统和远程调度，实现了各种安全数据自动监测、远程控制自动开闭阀门。在平时对各段管线进行监测，发生紧急情况时，能够快速（1分钟内）远程切断距事发点最近的阀门，在抢险人员尚未到达时，最短时间内控制险情，防止二次事故的发生，同时最大程度的减小人员伤亡及财产

5、损失。系统可应用于燃气管线钢制管道干线截断阀井、城市燃气PE管道干线截断阀井、燃气高压长输管线阀井（可在原阀门基础上改造实现）。2、门站/调压站进出口流量自动调节系统 通过门站/调压站进出口流量自动调节系统，可以远程控制开关型或调节型阀门，结合配套监测系统或者共享SCADA系统数据，可以实现根据管线上下游各种监测数据，对门站/调压站的进出口流量进行自动或半自动调节，极大的提高门站/调压站的管理能力和管理效果。3、城市燃气管线及设备智能巡检技术 通过我公司研发的智能手持式巡检仪，结合GPS/北斗、射频、ZigBee等技术，实现燃气管线及设备的信息化巡查，实现巡更监察、巡查数据实时上传、信息远程查

6、询、一键报警、责任追溯等功能，最大程度的减轻工作人员的负担，同时极大的改善管线巡查效果。部分信息化节点还可以实现电子巡更。4、燃气管网无线监测系统（泄漏、压力、流量、阀井液位、电量）近年来随着“气化城市”步伐的加快，燃气行业迎来了快速发展期，铺设的燃气管道越来越多，燃气管网变得越来越庞大，传统的人工巡检方式工作量巨大，效率低下，巡检时间间隔长，存在严重的安全隐患。“铠镝燃气管网无线监测系统”正是基于燃气运行部门对输配管线运行数据的监测实际需求，而专门开发的远程监控系统。该系统利用物联网和无线数据远传技术，针对分布散、精度要求高，且数量庞大的燃气阀井、调压设备的日常运行数据实现远程实时监测，可以

7、在线实时准确的掌握各燃气监控点的运行现状，完成紧急情况下的报警，实现对燃气输配管网进行集中的管理，便于资源的优化配置，降低因人工巡检带来的效率低，管理难度大，人力成本高等一系列问题。系统具备如下特点：l 实时性强：系统可以同步接收所有数据采集点的数据，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求；l 建设成本低：系统采用无线远传技术，因此不需要为系统进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低； l 监测范围广：应用覆盖范围广，在手机网络信号的覆盖范围之内，都可以实现远程监测。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。l 可预设监测范围，超限自动报警。当超

8、出限值，系统会自动启动声光报警装置，通知管理人员及时处理。l5、庭院、楼栋智能调压柜（在研） 通过电磁阀技术，结合无线传输及集中技术，可在调度中心实现对庭院，甚至更下一级的楼栋，进行数据远程监测和阀门远程控制的能力，使得燃气公司应对紧急情况的能力大为提高，管理效果更为具体。三、燃气运维行业现状对比国内城市燃气管网运维管理现状l 阀井人工巡查，手工记录，无法纳入中心控制系统，日常巡检和维护工作量大，巡检时间间隔长，有安全隐患；l 阀井属于封闭状态运行，环境恶劣，设备易产生故障或泄露，安全防范措施缺失，存在安全隐患；l 对气体泄漏、水淹等阀井的各种状况无法做到实时有效掌握，易忽视险情；l 截断阀门

9、采取人工控制，紧急情况下无法及时关闭阀门，长时间泄露，极易发生次生灾害；l 巡检及维护记录无法及时归档及管理，缺乏有效追溯机制；落后的管理模式，导致事故频发2015年09月09日，上午9时许，位于宁波市海曙区中山西路与丽园北路交叉口的一处正在使用的燃气管道因施工导致破裂，进而引发火灾。2014年8月1日凌晨，台湾高雄市天然气主管道发生泄露，进而引发闪爆事故，伤亡惨重。图片为事故现场一角2015年08月28日, 在杭州飞云江路钱江路口的地铁工地上，由于施工方过失，误将天然气管道（DN300）挖破，气体喷射数十米高。国际先进的城市燃气运维模式日本大阪燃气公司 总部设在大阪市，管辖含大阪市在内的五个

10、城市。共有46个基地、177台车辆以及212名工人。共有搭载微型计算机的计量装置7120台，压力无线监视装置460台，具有“远程切断”的阀井1809个，地震感应自动切断开关3007个。（2015年资料）。四、燃气公司数字化阀井智能管理平台系统改造方案1、 技术方案概述铠镝阀井远程监测与控制系统通过使用远程通信及物联网技术，可以对燃气管道阀井阀门实时采集相关数据，并根据这些数据对相关阀门进行半自动或者自动控制。通过加装智能仪表和设备，实现阀井压力、温度、流量、供电、水位、可燃气体浓度等数据的自动采集和远程传输，实现非法闯入图像抓拍及远程自动报警，达到了阀井数据自动采集、减少人工巡井工作量的目的。

11、该方案使用先进的物联网和自动化技术，将相应的信号数据上传至远程监控平台中，由后台系统实现对阀井的远程监测与智能控制，可以有效的提高燃气企业的自动化管理水平，促进企业的安全生产，并降低人力投入及费用支出，达到“降本增效”的目的。系统由数据采集系统、阀门控制系统、信号处理系统、无线传输系统、供电系统、防水防爆系统和后台控制系统七大部分组成。通过对传统阀井加装智能仪表和设备，实现阀井压力、温度、流量、供电、水位、可燃气体浓度、阀门状态等数据的自动采集和远程传输；实现紧急情况下远程操作截断阀门关闭或自动联动关闭；实现非法闯入图像抓拍及远程自动报警。通过本系统可达到阀井数据自动采集、阀门紧急关闭、减少人

12、工巡井工作量的目的。通过井端系统采集各项相关信号，经过无线传输设备将信号传送到控制中心接收，实现实时监测；当管道压力异常升高或降低，超过管道系统设计运行标准要求时，系统自动控制相应阀门的开关，实现自动化管网管理；或者主控中心接到泄漏报警时远程紧急关闭相应阀门，实现紧急事件的及时处置，降低二次事故风险的目的。阀井每天定时发送数据监测信息或根据阀井异常情况控制摄像机进行拍照。管理系统可按阀井地址依次轮询或专门查询各阀井数据，达到自动智能巡井目的。可以实时监测各节点阀井的可燃气体浓度、井内水位等日常巡查参数。各阀井的监测数据可实现信息化归档管理，可对累积的数据进行二次大数据分析，为管理层提供决策依据

13、。当发生事故后，可调出存档数据，可以协助分析事故原因，追溯责任。系统拓扑图图-系统构成通过RTU（RemoteTerminalUnit远程终端控制单元）采集智能仪表及电磁阀或电动执行器状态等信号，经过无线传输设备将信号传到控制中心接收并实时监控；当管道压力异常升高或降低，超过管道系统设计运行标准要求时， RTU自动控制阀门开关或远程控制达到开关阀门的目的；或者主控中心接到泄漏报警时远程紧急关闭相应阀门，实现紧急事件的及时处置，降低二次事故风险的目的。阀井每天定时发送数据监测信息或根据阀井异常情况控制摄像机进行拍照。管理系统可按阀井地址依次轮询或专门查询各阀井数据，达到自动智能巡井目的。可以实时

14、监测各节点阀井的可燃气体浓度、井内水位等日常巡查参数。各阀井的监测数据可实现信息化归档管理，可对累积的数据进行二次大数据分析，为管理层提供决策依据。当发生事故后，可调出存档数据，可以协助分析事故原因，追溯责任。4、功能亮点：v 截断阀门紧急切断v 阀门远程控制v 阀井可燃气体浓度实时监测v 阀井温度、流量、压力、液位、电量数据实时监测v 阀井闯入报警v 阀井身份智能识别v 阀井智能巡井v 维修、保养、巡井数据归档及大数据分析v 事故责任追溯机制5、系统结构图及实物展示系统拓扑结构图实物展示（阀井端设备）软件界面展示1软件界面展示26、系统防爆说明燃气截断阀门智能管理系统的井端设备部分，位于城市

15、燃气干线截断阀井内，属于密闭危险空间，在系统结构方面采用了全防爆结构，把所有强电电路、弱电电路全部与阀井空间做安全隔离。整个系统井端设备部分，涉及电路的有电动执行器、强电控制电路、弱电控制电路、监测电路和直流供电电路五大部分。我们在系统设计中，将这五大部分电路分别封装于电路防爆箱体和防爆外壳中，中间供电和信号线路的连接全部采用防爆挠性管，插拔连接处采用无火花连接器，天线馈线穿管，天线置于密闭空间外部或者地埋，整个系统做到涉电部分与阀井空间完全密封隔离。防爆要求遵循下列国家标准：GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB3836.1-2010爆炸性环境 第1部分：

16、设备通用要求GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型”d”GB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型”e”GB3836.8-2003爆炸性气体环境用电气设备 第8部分：”n”型电气设备JB/T8529-1997隔爆型阀门电动装置技术条件7、阀井智能监控平台信息化应用效果 1）通过实时监控、数据监控、巡井调度和闯入自动报警等措施，可以实现智能巡井，人员无需到达阀井现场就能完成巡井工作，降低了员工劳动强度，提高了巡井工作的可靠性，减少了阀井的巡井频率，大大缩短了巡井间隔时间（由一周巡井一次，缩短至数分钟做一次数据采集）。大大提高了人力资源的优化

17、效率和生产运行的管理效率，实现了降本增效的双赢结果。 2）通过阀门紧急切断系统和远程调度，实现了各种安全数据自动监测、远程控制自动开闭阀门。在发生紧急情况时，能够在最短时间内，远程控制切断距事发点最近的阀门，在抢险人员尚未到达时，最快的控制险情，同时最大限度的减小损失。 3）通过气体泄漏报警系统（燃气泄漏、压力、流量等检测报警仪器等），及时发现阀井内可能出现的燃气泄漏，并上报管理中心，在事故发生的萌芽状态就将其处理掉，大大加强了阀井的安全生产和管理能力。 4）. 通过阀井智能巡检档案和人工维护记录录入系统，可以将全部阀井纳入信息化管理体系，实现阀井维修、保养、管护记录的电子化归档，方便管理层做

18、好档案管理、宏观数据统计和责任倒查等工作。阀井智能监控平台系统改造，能够有力地促进燃气公司生产运行管理水平的整体提升；实现“三提高三降低”（管理效率有效提高，安全防护能力得到提高，处理复杂情况的能力得到提高；管理成本有效降低、人工劳动强度有效降低、安全风险有效降低）。为燃气公司实现先进的管理目标迈出有力地一步。我公司发展相关技术近六年来，在甘肃、陕西、山东等地应用的效果极为明显，具体体现在如下方面：1、 管线数据监测能力较以前大为提高，所有监测点数据的采集上传频率大大提高，所采数据的有效性、准确性大大提高，可及早、及时发现隐患和问题。2、 发生紧急情况时，对危机的处置能力大大提高，可在最短时间

19、内实现对阀门的控制，减少事故造成的损失，增强危机管控能力。3、 对人工管线巡查进行了技术规范，保证了巡查密度和巡查效果。4、 增强了城市燃气输配管理的信息化程度，降低了劳动强度，增强了管理效果。5、 对输配管线日常管理数据和巡查数据进行了及时归档，可实现后续的大数据分析，为决策提供依据，以及发生事故时提供责任倒查的依据。我公司将在城市燃气领域拓宽研发范围，加大研发力度，充分发挥我们的科研能力，创造出更好的技术和设备，为燃气行业信息化的建设添砖加瓦！四、应用案例案例一、甘肃昆仑燃气阀井智能监测控制平台改造项目1、项目背景甘肃中石油昆仑燃气有限公司是以天然气经营为主导，集天然气管网及设施建设、天然

20、气利用及技术开发、压缩天然气销售、CNG加气站建设和经营、液化天然气生产经营、燃气工程设计与安装、燃气器具生产与销售以及职业培训、技能鉴定、物业管理为一体的大型城市公用企业。目前公司经营范围已拓展至兰州市区及主城区以外的兰州新区、定西、合作、酒泉、临夏、天水、张掖、嘉峪关、武威、金昌、白银、平凉共十二个市、区和榆中、永登、皋兰、临洮、陇西、夏河、景泰共七个县。承担着全省70万余户居民用户、5500余户商业用户、80户工业用户和21家加气站用户的天然气供应和服务。甘肃中石油昆仑燃气有限公司（兰州部分）目前已建成运营天然气管网3000多公里，年销售天然气10亿余立方米，拥有门站5座，配气站1座，调

21、压站56座，各种调压箱（柜）2000余台，阀井及主干阀门3000多个。2、主要存在问题1）阀井目前仍采取人工巡井，由于阀井数量众多，并且分布于全市范围，工作量十分巨大，人工巡井效率低下，且巡井时间间隔长，留下了安全隐患；2）阀井截断阀人工控制，人工开闭阀门，紧急情况下无法及时有效的实现阀门控制。这一点在城市燃气应用中尤为突出，目前交通拥堵的情况已是各大中城市的常态，当发生紧急情况需要切断相应阀门时，抢修人员难以迅速到达现场，这种情况是一个巨大的隐患。3）.无红外报警、无可燃气体检测、无火焰检测、无燃气泄漏声音报警，安全防范措施缺失。阀井中有阀门、管道及天然气相应设备，正常情况下阀井属于封闭状态

22、运行，阀井内部密闭、潮湿、背光、易于微生物繁殖，设备在这种环境下运行易产生故障或泄露，即使内部阀门的微量泄露，也极易积累形成较高的气体浓度，存在安全隐患。4）阀井管理无法直接纳入中心控制系统，降低了整体系统的安全性、稳定性和可靠性，难以对燃气系统进行整体的监控，给安全生产和信息化管理带来一定难度，严重时可影响安全供气，而且员工日常巡检、现场操作、维护工作量较大，维护记录无法详细及时存档及管理。莫高大道DN600高压B截断阀井改造前莫高大道DN600高压B截断阀井施工现场施工中改造后井内实物图3、改造后的应用效果1）通过实时监控、数据监控、巡井调度和闯入自动报警等措施，可以实现智能巡井，人员无需

23、到达阀井现场就能完成巡井工作，降低了员工劳动强度，提高了巡井工作的可靠性，减少了阀井的巡井频率，大大缩短了巡井间隔时间（由数十天缩短至数分钟）。大大提高了人力资源的优化效率和生产运行的管理效率，实现了降本增效的双赢结果。2）通过阀门紧急切断系统和远程调度，实现了各种安全数据自动监测、远程控制自动开闭阀门。在发生紧急情况时，能够在最短时间内，远程控制切断距事发点最近的阀门，在抢险人员尚未到达时，最快的控制险情，同时最大限度的减小损失，防止二次事故的发生。3）通过气体泄漏报警系统（燃气泄漏、声音、压力、流量等检测报警仪器等），及时发现阀井内可能出现的燃气泄漏，并上报调度中心，在事故发生的萌芽状态就

24、将其处理掉，大大加强了对阀井的安全生产和管理能力。4）.通过阀井智能巡检档案和人工维护记录录入系统，可以将全部阀井纳入信息化管理体系，实现阀井维修、保养、管护记录的电子化归档，方便管理层做好档案管理、宏观数据统计和责任倒查等工作。阀井智能监控平台系统改造，有力地促进了甘肃昆仑燃气公司生产运行管理水平的整体提升；实现“三提高，三降低”，即管理效率有效提高，安全防护能力得到提高，处理复杂情况的能力得到提高；管理成本有效降低、人工劳动强度有效降低、安全风险有效降低，为甘肃昆仑燃气公司实现先进的管理目标迈出了有力地一步。案例二：临沂中石油昆仑天然气输配公司门站进出口阀门自控技改天然气门站作为城市燃气输

25、送管道的重要起点，在天然气的输送过程中，起到不可忽视的作用，肩负着城乡居民及工业用气安全供应、输送监视、有效调控等职责，一旦天然气门站站控系统出现问题，那么将会严重影响城乡居民的生活用气和工业的生产用气，给人们的生活及企业的生产带来严重影响，甚至会造成重大经济损失。罗西门站位于临沂市罗庄区，于2010年3月份建成投产，为“气化临沂”工程天然气次高压管网的首站，承担着接收中石油天然气并向整个次高压管网输气的任务。罗西门站设计日输气能力200万标准立方米，进站压力4.0MP，出站压力1.6MP，目前已建设两座调压计量撬，共拥有四条独立供气线路和一条预留供气线路。门站现有阀门采取人工控制，为改变这一

26、应用现状，临沂管输公司委托我公司承建阀门站控系统，对天然气门站的站控系统做创新设计及管理。项目于2015年12月初正式开工建设。我公司调派多名经验丰富的技术人员组成项目实施小组赶赴用户现场，经过十天现场实施，顺利完成项目施工要求，应用效果得到甲方领导及门站工作人员一致好评。新建成的系统具有以下特点：1、 电动控制门站进出口阀门，极大的减少了工作人员进入密闭空间的次数，并大大减轻了工作人员的劳动强度；2、 实施小组根据场站工作人员提出的要求，通过软件编程，实现机器模拟人工开关阀门的动作，开关过程中，可根据检测压力、流量等数值变化，做多次启停动作，以保护设备安全。3、门站控制室井端站控箱调试站控箱

27、案例三：临沂中裕燃气输配管线马厂湖段PE阀门自控示范项目临沂中裕燃气有限公司是由临沂天然气工程有限公司和中裕燃气控股有限公司(香港上市公司)共同出资成立的合资企业，是临沂市首家经省建设厅审查批准、颁发燃气特许经营许可证的企业。目前已建成市区中低压干支管线1290公里，各类调压站（箱）779台。此次应中裕燃气在城市中压传输干线阀门紧急截断的实际需求，结合铠镝科技在阀井智能管理方面的国内技术领先优势，专门为临沂中裕燃气开发了针对PE球阀的远程控制系统。此系统的成功应用，填补了国内在中低压PE阀门远程控制方面的空白，并使临沂中裕燃气的安全生产管理手段得到丰富，实现了技术创新。一、系统概述阀门远程控制系统以无线方式通过控制服务中心发出指令来控制远端的燃气阀门设备，从而实现阀门的紧急开与关，并将阀门的开关状态、工作状态、电量参数、设备是否在线、历史数据查询等信息反馈回来显示于控制调度中心的计算机上。本系统预留对压力参数、甲烷浓度报警、液位