城镇燃气管网智能巡护技术的安全实践及研究

城镇燃气管网智能巡护技术的安全实践及研究

拾成

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摘要：近年来，大数据、人工智能、物联网等技术快速发展，及“智慧燃气”建设的迫切需要，将无人机、巡检机器人、车－狗联动的高精度探测等技术应用于天然气管网的巡查和管理，将会越来越完善，为天然气产业的智能化发展提供重要的参考，各种技术相互探讨，相互借鉴，相互利用，这将是我国“智慧气网”建设的重要内容。

关键词：城镇燃气管网；智能巡护技术；安全实践及研究

1城镇燃气管网智能巡护技术

1.1城镇燃气管网无人机巡护技术

压力级别不同，管网设施的巡护频次则不同，高、中压管巡查频次高，低压管成网成片分布，面积较大，由于人员数量有限，常无法完成周期性的巡护工作。部分地区管道情况复杂，管网巡护难度大，第三方施工数随着城市发展不断增多，人员有限的情况下，巡检重点则在高中压管，低压管网成片分布，传统人工巡查已经无法满足到位要求，故利用无人机巡护补充，重要管网及低压管网均可兼顾。

无人机巡护模式应用了移动互联网、无人机、人工智能、大数据分析、热成像等技术。控制模块能具备管网周边状态监控、视频图像回传、语音播报、航线规划等功能，实现对无人机完全操控。

1.2城镇燃气管网MAPGIS巡护技术

城镇燃气地下管网线路长，分布面积广，巡检人员占比远大于管理人员，管理人员无法高效地对巡检工作跟进考核，无法实现管理可视化，影响其巡护工作质量。

随着管网巡护智能化管理技术日益成熟，基于MAPGIS的巡检系统，帮助燃气管网巡检管理人员实现可视化管理，包含重要巡查监护点设定、实时定位、现场图像记录、轨迹回放等功能，燃气管网MAPGIS巡检系统针对巡检工作实际需要及特点，运用MAPGIS、移动通信等技术，让巡护工作可视化。

系统将燃气管网进行区域划分，按各管线巡查周期巡检计划每日自动派发，现场人员发现事件可在系统实时反馈，包括坐标定位、图片、视频、文字等记录方式，第三方施工情况可及时上报、跟进。GIS地形与燃气管网的全面融合，提升现场工作效率。

管理人员按实际进行巡线员到位点设定，巡检线路安排，也可随时根据周边第三方施工变化调整预设点位；也可巡线轨迹回放，查看到位签到、实时定位、巡检执行情况，对户外作业全面管理掌控。同时后台实时查询现场数据及图片音视频，系统自动生成相关报表，结合现场平板使用，每步现场工作可以做到均有迹可循，也可查询历史数据。

基于MAPGIS巡护系统，与GIS燃气管网无缝对接，通过科学有效、规范标准的可视化系统管理，监督工作状态、事件及时上报、现场处置记录、数据汇总分析，是保障燃气管网的巡护工作有效措施。

1.3城镇燃气管网场站智能机器人巡检技术

天然气无人值守站运行中，因各类因素可能产生安全隐患，高效安全巡查，能保障其安全平稳运行。然而传统周期性的巡检工作，往往巡检所用时间不及无人站之间路途往返时间。无人值守站巡查人数不增加的情况下，只有实现站点巡查本地自动化，才可以缩短或减少各站往复的无效时间，规避突发其余站点设备异常需现场处置时间冲突。通过引入燃气智能巡查机器人技术，集成激光巡检模块，可对场站内可能出现各类问题动态化检测，故障识别，智能监测，实现燃气场站无人化巡检。

燃气智能巡检机器人主要由图像采集、激光巡检、视频传输、实时报警、人员识别、在线控制等多个功能模块组成。它可实现站点的视频传输，搭载高清摄像头，实时抓取现场设施运行状态及运行参数等，完成人工巡检内容。同时智能巡检机器人内置激光燃气探测装置，可准确读取泄漏点位及单点泄漏程度等信息。同时一些数据误报、异常需要现场确认，机器人能同步控制采集，替代人工完成误报、异常确认，智能机器人无人站常规巡查，能节省人员往返时间，大幅提升效率，同时精准确定漏点位置及程度，保证无人值守站的安全，同时也可以在人员巡护基础上，增加巡护频次，优化场站运行管理。

2城镇燃气管网智能监测技术

2.1城镇燃气管网车犬联动高精准泄漏监测技术

地下管网情况复杂，在进行泄漏检测时面临以下几个问题：1、激光检漏仪初步测量管件容易被遮挡，小区漏点准确率待提高；2、疑似漏点的查找定位不准确，查找漏点难度大；3、市政道路、小区片区燃气管网泄漏检测效率低。针对以上问题，燃气单位利用离轴积分腔输出光谱高精准检测车技术及嗅探犬监测技术结合，创新性地提出“车犬联动高精准模式”，高效率、高精准地定位燃气泄漏点。

高精准泄漏检测车系统是采用先进的激光分析技术，结合北斗精准定位系统、云存储的燃气超高精准燃气泄漏快速检测新方法。分为甲烷、乙烷分析仪、风速仪、北斗定位等几个主要模块。将各类参数进行大数据计算，判断气体性质、浓度及泄漏范围。

车载分析仪将初始检测数据导入数据分析平台，依托平台参数模型，分别对检测区甲烷、乙烷浓度分布情况进行数据分析，以平面和立体形式显示，更直观地显示检测区域甲烷、乙烷浓度变化情况。

检测精度为超高精度PPB级，相当于1000倍PPM；检测车时速可达90Km/h，市区50~60Km/h，单侧检测距离约150米，覆盖面广，较传统人工激光初测，初步检测效率极高。

高精准泄漏检测车完成初步检测后，形成大数据报告，提供疑似泄漏点区域范围，还需进一步判定。燃气嗅探犬的嗅源为四氢噻吩，区分沼气，嗅闻灵敏度高，同时不受惯性思维影响，也能进入复杂路段、偏远区域，结合高精度检测车、嗅探犬的泄漏检测新技术，实现漏点快速精准定位，及时维修，保证管网设施安全，避免大面积开挖，节省燃气单位抢维修成本。

各个路线下，将车犬联动高精准泄漏检测方式与传统检测相比，车犬联动检测在立管、地下管检测方面能定位更多的漏点，受外界环境影响更小，泄漏点遗漏率低；同时在检测耗时层面，能节省约50%时间，提升管网泄漏检测效率。

2.2城镇燃气管网管道伴行光纤监测预警技术

地下管网运行通常会受第三方施工损坏、地质灾害、构件缺陷等影响，导致事故发生，致使发生泄漏、火灾、爆炸，给社会安全带来严重威胁。传统管道监测方法是以人工巡检为主，无法实时预警。

管道伴行光纤监测预警技术能实现长距离、长时间的在线监测，由光学振动传感主机、传感光缆、监控端、中心数据库等组成。燃气单位应用管道伴行光纤预警技术，提升重要地下管网防控风险能力，该模式是基于光纤传感对地下管网振动、位移、温度等方面的预警技术。地下管网周边若有异常扰动，信号传送至光纤，系统经过采集分析，判别扰动类型，实现地下管网实时监测及预警。

管道伴行光纤监测预警技术系统经过大数据处理，提取管道附近的原始信号，综合分析其中特征信号，分析判别扰动类型、扰动位置等，同时生成入侵信号特征曲线。当管道附近有第三方施工时，控制中心会发出声光报警，出现闪烁警示点。界面显示扰动及位置，能监测地下燃气管网安全可靠运行。

3结束语

综上述，燃气管网是城镇燃气管网中最主要的组成部分。近年来，由于城市建设需要，我国地下管网建设日益增多；各地区也纷纷启动了 CNG站建设，这些加气站包括净化、贮存、计量、加臭、调压等重要设备，是输气管网重要节点。由于环境的侵蚀、地质灾害、安装缺陷等原因，管网设施容易发生故障或破坏周围的施工活动，从而导致供气中断，甚至引发火灾和爆炸。同时，由于其设备集中，工艺过程极其复杂，因此，其故障、腐蚀、渗漏等风险较高，事故波及面积大，所以，对其进行经常性地巡检，可以实现对其安全、可靠地运行，具有十分重要的意义。

参考文献

[1]陈斌,赵发龙.燃气管网场站智能巡护技术的研究与应用[J].城市燃气,2021,(S1):136-140.

[2]张晓烨,郭东,许明.智能化控制在大型天然气场站中的应用[J].化工管理,2019,(15):130-131.