城市燃气数字化综合管理平台的建设

李 萌，张豪远，杨宝兰

(厦门精图信息技术股份有限公司，福建厦门361008)

一、建设背景

燃气行业和广大百姓日常生活、工矿企业的生产息息相关，燃气管道和相关设备是保障城市正常运行的基础设施。如何保证供气业务的正常开展是燃气管理的重要任务，对燃气管线及其设备的管理是城市管理的一项重要日常工作。

随着利用区域及规模的逐年递增，其供应保障同市民的吃、住、行关系日益密切，天然气也将逐渐成为继燃油后，城市第二大命脉能源，因此对城市天然气的运行、调度、安全、应急管理，急需与时俱进，基于现代科技手段建立起城市燃气数字化综合管理平台，有助于提升政府对城市天然气供应建设、运行的监控能力和技术水平，提高有效预防和应对各类突发事件的能力，以符合天然气利用发展需要，降低燃气设施受到意外损害风险，减少突发事件发生几率，为城市经济、社会发展保驾护航。

二、建设目标

燃气数字化综合管理平台的建设，基于SOA架构(面向服务架构)，以地理信息系统、网络、数据库技术为基础，充分复用现有网络、硬件、软件、数据资源，建立燃气管线信息管理和共享标准规范体系，整合城市的燃气管线信息，建立权威、统一的多源、多尺度且更新及时的燃气综合数据库;构建科学、规范的燃气信息管理与共享服务的技术体系。在保障燃气设施信息保密的基础上，满足城市燃气行业规划、建设、管理和共享的迫切需求，实现信息资源的整合与共享能力的有效提升，以及可持续性的维护与更新。

1.建设服务型、创新型燃气行业管理新模式

充分利用地理信息系统、视频监控、物联网、网络等先进技术，为政府、企业和公众服务，打造科学、严谨、精细和长效管理的服务型、创新型燃气行业的管理新模式。

2.实现监、控、管、应急、办公一体化

实现燃气在“常态”下全面有效地监测、监控、监管和“非常态”下应急指挥的科学决策、迅速处置。实现“办公管理自动化、任务信息多元化、通信手段多样化、终端采集智能化、燃气管理实时化、燃气管理可视化、燃气管理安全化，辅助决策科学化、应急指挥迅速化、事故处理实时化”。

三、建设内容

燃气数字化综合管理平台的建设，以燃气管线信息管理和共享为主，提供“一站式”的燃气管线信息综合管理，并可为其他政府部门提供具有较高精度和时效性的共享服务。具体包括以下几方面的内容。

1)燃气管线标准规范体系制定:为了保障燃气综合数据库的标准统一，安全高效运行，及时维护更新，建立长效机制，需要制定一套统一的数据标准规范体系，实现对不同来源数据按照统一的标准进行管理与共享。

2)燃气综合数据库建设:燃气数字化综合管理平台建设过程中，需要同步建设燃气综合数据库，对全市的燃气管线数据进行统一管理，同时也为数据的共享服务与应用提供支持。

3)燃气数字化综合管理平台建设:在燃气综合数据库的基础上，构建科学、规范的燃气信息管理与共享服务的燃气数字化综合管理平台，除了提供对燃气管线信息浏览、定位、分析和管理的基本管理外，还提供对外共享的功能服务、数据服务和二次开发接口等。

4)应用系统建设:在燃气数字化综合管理平台的基础上，搭建天然气实时监控系统、气源预警预报系统、现场安全监控系统、燃气事故应急管理系统等应用系统。

5)软硬件支撑环境建设:建设平台运行的软硬件支撑环境，保证平台各项功能的正常使用，为了保障数据的保密和安全。

四、应用系统

1.天然气实时监控系统

天然气实时监控系统(SCADA系统)依靠计算机技术、通信技术以及控制技术实现远程对天然气门站、高中压调压站等进行监控、调度和管理，保证燃气管网安全、可靠、平稳、高效、经济地运行。

天然气实时监控系统可以远程采集管网运行的压力、温度、流量、泄露等数据以及监视设备运行状态，并对采集数据进行存储、分析、统计和处理，实现远程监控管道全线的监控、调度、管理的任务。

2.气源预警预报系统

(1)气源实时显示

系统读取天然气实时监控系统的气源数据，实时掌握气源的信息，实时了解各个气源的压力、储备、消耗和剩余情况，以便对气源的使用进行监控。应用管网平差原理模拟管网运行状态，进行供气状况分析，显示管网动态运行数据。

(2)监测场站显示及展现

系统提供监测场站列表，选定具体场站，可以在电子地图进行定位显示，并决定其是否开始监测以及展现在地图中。

(3)气源预警分析

系统提供管网运行的负荷分析，如果运行过程中出现的问题，系统可以及时报警。通过设定管网负荷的预警值，当超出预警条件，进行预警分析。

每条报警信息包含报警站点、报警发生时间、报警参数及当前值等内容，提供相应信息供调度员通知维修部门处置，提高维护效率，保证运行安全。

(4)历史预警查询

系统可以对过去的报警按站点或按时间进行查询，并记录报警的处理人和处理时间。

3.现场安全监控系统

(1)前端监控设备部署

在门站、调压站、加气母站、加气站等重要节点部署视频监控设备，建立现场安全监控系统，提高天然气管网管理的可视化程度，便于燃气办实时了解现场动态，进行管理决策。弥补天然气实时监控系统的不足，为管网的安全运行，提供现代化的监视手段。通过无线通信网络将视频监视图像信息发送给监控中心，也可接收监控中心发来的控制指令，远程控制现场摄像机和云台。

(2)构建监控中心

在燃气指挥大厅构建监控中心，实现远程视频实时监控。现场安全监控系统的视频信号，统一接入监控中心。系统将提供基于位置的监控、监控设备管理、视频存储管理、图像服务管理与配置等功能。

4.燃气事故应急管理系统

系统提供应急预案生成、应急预案查询、应急指挥调度、爆管分析、爆管关阀查询等技术手段，实现事故发生的预案管理、应急处置、应急演练和应急集成管理，为应急指挥提供决策依据。

(1)应急预案生成

系统管理员根据当前系统事故分析的结果，通过系统的功能可以生成事故的应急预案，应急预案主要包含了预案名、文号、颁发日期、颁发单位、编制背景、编制目的、具体方案等内容。预案生成后，可以进行打印输出，交提给上级部门审批。

(2)应急预案查询

系统提供了预案的查询功能，可以在预案库中查询调入预案，再进行编制处理。

(3)应急指挥调度

在完成了预案的审批后，系统管理员可以根据当前的事故情况，生成应急调度任务单，以及相关事故处理过程中所需的综合图和报表信息，并可以跟踪记录应急任务的进展情况;系统还提供了对应急调度任务单及事故处理日志的查询功能，以便事故后对处理情况的查询。

(4)爆管分析

根据事故发生的地点和管线分布情况，迅速确定受涉及的区域。通过用户选择的管线位置，进行爆管分析操作，显示爆管后应关闭的阀门、地理位置和阀门的属性信息地图定位等。

(5)爆管关阀查询

本系统可以根据时间、标题、地点、责任单位、级别和类型进行查询，搜索到爆管关阀的信息，然后在地图上对需要关闭的阀门进行分析，若第一级别阀门关闭不能满足需求，可以进行二次分析，即第二级别阀门的关闭。

五、数据库建设

数据是应用的基础，燃气数字化综合管理平台建设核心是数据，概括为“十二分数据、七分管理、三分技术”。燃气管线地理数据和专题数据的全面、准确与否，在一定程度上决定了燃气数字化综合管理平台建设的成败。

1.数据库建设思路

燃气数字化综合管理平台建设应首先以数据为重点，充分复用现有燃气管线数据资源，以及城市基础地理数据资源，将基础地理数据与业务专题属性数据结合，将常态数据(燃气管线专题数据)与非常态数据(视频图像数据)结合，将历史数据与现势数据相结合，建立全面、精确的燃气综合数据库。

燃气管线空间信息数据是否全面、完整、准确、及时，将直接关系到项目的实施。因此，应首先以数据为重点，严格进行数据质量控制，将此思路贯穿到数据处理、入库、数据库建设、应用系统开发、数据更新和分发等项目建设的每一个环节。

2.数据库结构设计

燃气综合数据库主要由燃气基础地理数据库、燃气业务数据库、燃气空间数据库和燃气共享数据库组成。其中，燃气基础地理数据作为整个数据库的背景地图及空间定位框架，与燃气管线数据进行关联，以图层叠加的方式，形成一张统一坐标的电子地图，在详细的电子地理底图上，加载了燃气设施、监控设备等信息内容，实现在电子地图上标注与定位。

3.数据库建设内容

燃气综合数据库包括:燃气基础地理数据库、燃气业务数据库、燃气空间数据库和燃气共享数据库。

(1)燃气基础地理数据库

燃气基础地理数据库的建设，需充分复用现有的基础地理数据，加工整理成燃气管线所需的基础地理数据。

将基础地理数据按国家分层标准进行，涉及面状要素的应能封闭表示并填充颜色等，加工处理成适合于GIS应用的基础地理数据库，且具有定期进行地理空间数据更新功能，能与其他地理信息系统进行数据交换，及时共享其最新的基础地理数据。

(2)燃气业务数据库

在应用系统建设过程中将形成燃气业务数据库。具体可包括安全监控子库、燃气事故子库、燃气设施子库等业务库。天然气经营企业的定期数据报送，将作为燃气业务数据的部分来源。

(3)燃气空间数据库

燃气空间数据库的建设，包括以下两个数据来源。

①现有数据的整合

在燃气基础地理数据库和燃气业务数据库的基础上，经过空间匹配、处理形成。

②管线数据的采集

在燃气基础地理数据库和燃气业务数据库的基础上，经过空间匹配、处理形成燃气空间数据库。数据内容包括燃气管线、燃气事故发生地、监控点等空间和属性信息。

(4)燃气共享数据库

在燃气空间数据库的基础上，经过提取、处理与整合形成燃气共享数据库。燃气共享数据库的数据资源，将通过燃气数字化综合管理平台的数据服务功能，进行提供。同时，建立共享资源的目录。

4.数据实时更新机制

完善的数据更新机制，需要技术因素和非技术因素的结合。空间数据的更新除了提供有效的技术手段，通过数据转换和更新工具实现数据的现势性，还需要通过管理手段，将空间数据的建设和数据的更新过程进行整理和规范，将数据更新日常化、流程化。通过信息化建设，形成规范化的管理和建设流程，在日常工作中实现数据的更新和建设。根据空间数据的不同类型、不同来源和不同的管理方式，系统提供了相应的数据更新的手段。

只有从管理机制上较大程度地保证数据更新与实际变化情况的一致性，定期获取更新数据，保证数据加工的质量，才能保证数据库的现势性。数据更新的最大问题是数据的一致性和安全性问题，因此在数据更新方面必须建立良好的安全机制，必须保证:

1)权限控制机制(用户只能更新某个区域、某个图层)。

2)更新审查机制(更新信息必须经过复核)。

3)更新检查机制(数据库系统对更新信息进行自动检查)。

4)版本管理机制(对重要数据的更新必须提供不同的版本备份)。

六、建设意义

1.提升燃气行业整体水平

燃气数字化综合管理平台的使用，可以使管理者全面了解城市燃气行业的发展现状，从整体上对城市燃气行业的发展进行规划与管理，促进行业整体水平的提升。

2.实现燃气信息互联互通及共享

通过建立燃气数字化综合管理平台，可以对城市燃气管线数据进行集中存储和应用，进而实现燃气管线数据的互联互通和集成应用，有效提高信息共享利用程度，打破“信息孤岛”。

3.满足城市燃气应急保障

依托城市现有数据资源，对全市燃气管网进行数字化空间定位、实时更新和动态管理，实时掌握燃气管线、门站、调压站和加气站等危险源和危险区域的状况，为燃气气源管理、危险预警和应急处理提供支撑，建设满足燃气管理部门日常业务管理的信息化、网络化、流程化，以及燃气管线数据共享应用的燃气数字化综合管理平台，满足政府调度、监控管理及城市燃气应急保障需要，全面提升燃气行业管理和共享能力和水平。

4.提供城市基础保障和服务

掌握全面的燃气管线空间分布信息，使得燃气数据更全、更准、属性更多，为城市燃气管理提供基础性的保障和服务作用。

5.完善城市信息化水平

进一步完善城市信息化管理水平，从整体上提高城市形象，为百姓提供安全稳定的城市环境，为城市经济发展提供良好的基础条件。

略)