城市燃气管网发展中自动化监控技术的实际应用

城市燃气管网发展中自动化监控技术的实际应用

刘阳

佛山市南海燃气发展有限公司  广东 佛山 528000

摘要：当前我国的城市化建设正处于迅速发展阶段，大部分的城市正在朝着智慧城市的方向进步。而智慧城市的三大基本为供水、供电以及供气，保证这三种能源智慧化，才可以稳定提升社会经济水平，为人们创造出一个适宜的生存环境。现今，城市燃气管的智能化发展已经成为一种主流趋势，多个城市均将其纳入到发展规划当中，而自动化监控技术作为其中的重要组成部分，已经受到了大范围关注。

关键词：自动化监控技术；燃气管网；

自动化技术主要以云技术作为基础，将大数据理念融入城市燃气管运行当中，从而进行自动化智能监测工作。它不仅可以稳定提升工作监测效率，还可以减少误差，确保数据精确度。由于其具有多重优势，在各个行业当中均得到了广泛应用，取得了较高的成果。接下来，本文将就城市燃气管网发展当中采用自动化监控技术的应用进行深入探究。

1.自动化监控技术分析

我国科技不断进步，自动化监控技术作为当前所出现的一种新兴技术，所使用的时间虽然不长大，但是其中所具备的独特优势以及各项功能已经得到了各行业的重点关注，它的自动化促使监控功能得到了稳定提升，相较于以往得到了加强。自动化监控技术已经可以针对各个系统的运行状态与设备进行全方面监控，进一步排查出所存在的安全隐患，从而产生预警，最大限度降低各类事故的发生几率。除此之外，自动化监控技术还可以对各个系统的运行流程进行监控，监测其数据变化，从而对于出现的异常情况进行反应，从而告知相关工作人员，让其据此进行调整。自动化监控技术将人工智能与大数据优势相互结合，从而使得各个行业之中的系统智能化能够迈上一个新的台阶，从而提升工作质量以及效率。

2.城市燃气管网智能化发展分析
2.1设备智能化

城市燃气管网往往可以依据压力可以分为两种等级，中压和低压，天然气的输送过程中，必须要经过多级调压才可以输送到用户端，高压管网中的燃气不能够直接用于用户当中。在燃气运输及使用的过程当中，涉及多种设备，如调压器、过滤器、流量计、燃气表、阀门等。当前燃气管网智能化建设逐渐应用于生活当中，与之相互对应的燃气设备也随着成为智能化设备，其中管网压力监控、流量监控几乎已全面覆盖中压管网及大流量用户，大用户用气量的监控和气量抄度也已基本通过智能化设备实施远程监控，通过对各类科技信息集中归纳，改变以往传统的设备操作，为今后的智能化发展铺垫了前进的道路[1]。

2.2管理智能化

城市燃气管网智能化建设将燃气设备升级改造成了智能化设备，相应的管理也应当随着进入智能化阶段，通过将现有的大数据、物联网以及云计算技术等，对当前的燃气管网进行全方面升级，提升自动化程度，在科学规范的基础上，保证监控系统的可视化运行。燃气管网可以通过监控系统从而根据所反馈的各类数据进行详细分析，从而作出对应的解决措施，实现管理智能化，确保燃气管网能够顺利运行，规范现有的工作内容，最大限度利用资源，实现运行与管理一体化，进一步扩大经济优势[2]。

3. 城市燃气管网智能化发展中的典型应用分析
   3.1液化天然气储配站控制系统应用

液化天然气（LNG）储配站的站控系统则更为复杂。槽车运输的液化气通过卸车增压器后进入液相管，槽车内的气相天然气进入，或者直接通过液相管线进入储罐储存，储罐内LNG通过不同类型气化器气化成常温气相后汇入气相管，储罐内BOG通过BOG加热器后汇入气相管，进入出站调压计量撬，对出站天然气加臭后进入到城市中压管网，最终再经过城市管网多级调压过滤等进入用户端。

                  图1  LNG储配站站控系统监控图

城市液化天然气储配站充分利用了远程监控智能化，各级压力监控、温度监控和流速监控均是保障储配站安全稳定运行的最有力手段，监控各位置工况的同时能自动产生超压、超温、超流速报警，为现场值班人员提供依据。储配站同时又有多个位置角度的可燃气体报警探测器、火焰探测器、泄露探测器等，多角度实现泄漏检测和预警。智能化的自动放散也保证了管线压力不超标和废气不污染现场。整个场站监控系统通过网络传输至燃气公司监控中心，实时远程查看站内管线的运行状况，在应对突发状况时，各级指挥人员确保一手资料的准确性和及时性，进一步保障安全稳定运行。LNG储配站全面的智能化的设备和管理使得其一直处于安全稳定的运行状态，发挥了最大的价值。

3.2远程控制系统建设与应用

远程控制系统最主要的作用就是确保燃气管道正常运行，保证不间断、稳定为用户供气，以此为首要前提，科学规范的针对输气流量进行控制。城市燃气的输配因管网压力调节从上游至下游有多级调压的原因，远程控制系统目前主要用户接收实时压力反馈，远程压力调节目前仍在初级探索阶段。

通常情况远程调流系统主要是由三部分组成，分别为现场调流控制系统、通讯网络以及SCADA调度中心调流子系统组成。而现场调流控制系统则主要是通过流量执行机构（电动）、系统控制器 （PLC）以及调节阀构成。

图2 远程调节控制系统工作原理图

这种控制系统的设计介质通常为非腐蚀性气体，对于温度有着一定程度的要求，需要温度保持在-20℃~60℃，在此范围内才可以顺利进行应用于多种工况之中，比如调压站等。其中所具有的控制系统不仅可以对本地进行控制，还可以进行远程控制，根据需求选择，便于操作，可以对恒流、恒阀位等进行供气，还可以提供各种不同的通讯接口，具有较强的实用性[3]。

3.3智能燃气表的应用

当前社会水平逐渐提升，人们对于燃气的需求量也在不断增多，对于燃气用户最为关注的问题就是气价和气量，在使用后的燃气结算期间，最为重要的就是燃气表的准确度和抄表及时性，只有保证准确度和定时抄数，使用户能定期定额缴纳气费，才可以确保各方的利益不受损害。以往传统燃气表在燃气统计过程当中，常常会因为一些外在因素（如用户不在家）导致抄数受到阻碍，不能精准得知数据变化，从而对后续的结算工作增加了难度，后期一次性需要补交多期气费，容易与燃气用户之间发生一些误会与纠纷。智能燃气表可分为有线与无线两种，这两种在实际应用中均可以实现远程读数，还可以快速实现阶梯气价，及时得知用户累计用气量。只有确保统计过程中的准确度，才可以最大限度保证燃气企业与燃气用户的利益，保证公平公正。市场上出现过多种形式的智能有线燃气表，RS485表和MBUS表等， 市场上出现过多种形式的智能无线燃气表，从IC卡表到RF无线表再到无线扩频LoRa燃气表，再到现在国家扶持的NB-IOT表，从IC卡表无法得知表的用气量。到后来的RF表和扩频LoRa表都是可以将用气量上传至燃气公司数据库，可得知表的实际使用量，这两种都需要将表的信号先传输至信息采集设备，再通过流量形式上传至数据库。直到出现了NB-IOT表，实现了一表一上传的物联传输。

在实际应用当中，可以对于智能燃气表设置出多种功能，改变以往的燃气表使用模式，让燃气用户能够随时查看所用的气量，从而及时做出控制，进一步提升了阶梯气价的实用性。燃气表还可以分为多种类型，在实施阶梯气价的过程当中，可以选择不同类型的智能燃气表做出对应的操作。以IC卡燃气表为例，最佳的解决方法就是通过更换燃气表解决问题。如若无法进行更换，可以使操作人永远通过收集收费系统，同时选择合理的方法对其进行控制。在与之相对应的阶梯价格内，燃气用户的价格是被明文严格规定的，如若使用量超过当前所规定的气价，那燃气价格将会随之进行升高，对应的阶梯价格将会被启用。

其次是对于当前大范围所使用的远传燃气表，在一定的使用时间范围之内，可以通过收费系统将燃气表中所记录的数据进行分析归纳，从而对当前各个阶梯当中的用气量以及对应价格进行详细计算，随后收取正确的费用。对于第一次安装智能燃气表的燃气用户来讲，必须安装具备阶梯气价功能的智能燃气表装置，其中不仅具备各种完整的功能硬件，还可以通过各种模块对于各个阶梯价格进行精准统计，计算其使用量，保证能够实现阶梯气价，为燃气用户创造便捷，进一步提升燃气监测效果。在燃气安全监测技术，最为关键的就是超流量侦测，在监测期间，可以对于发生异常的用气情况进行详细侦测，使得用户能够第一时间注意到异常情况，可以及时发现存在的燃气安全隐患，比如燃气管道破裂、管道故障等。其次是超时间侦测，在使用连续长时间操作的燃气使用情况之中，必须要采用时间侦测，这样可以及时掌握用户使用情况，对于可能出现的违规操作进行处理措施，比如忘记关灶具，从而保障用户的生命安全。还有低流量长时间监测，可以对当前可能存在的微小燃气泄露情况进行排查工作，降低风险事件发生几率。最后则是排除特殊灾害之外的报警监测装置，当出现这类报警时，它将首先要对火灾这方面进行风险排查工作，随后排查其各种自然灾害，其中所具备的传感系统，依据排查后所反应的数据，判断当前的实际情况，从而选择是否切断气源，保证用户能够更加安全使用燃气。

4.结论

综上所述，自动化监控应用于燃气管网系统当中可以稳定提升监测效率，可以使分析得出的数据更具有精准度，同时获取时间也得到了大幅度缩短，为我国的燃气管网智能化发展作出了巨大贡献。LNG储配站站控系统监控、远程调节控制以及智能燃气表作为自动化技术在城市当中的典型项目，可以反映出自动化监控技术的各项优势，相较于以往传统方法更加便捷、有效、智能化等，相信通过未来不断改进与优化，将会发展得更加完善，更好地服务于城市燃气管网运行中。

参考文献：

[1]刘宗.自动化监控技术在城市燃气管网智能化发展中的典型应用[J].数字技术与应用,2022,40(1):4.

[2]高焕.嵌入式电气安全智能监控系统的应用分析——评《电气自动化控制技术研究》[J].机械设计,2020(9):2.

[3]刘元刚,熊刚.面向设施农业的ZigBee技术在大棚自动化监控系统中的应用与实现[J].热带农业科学,2020,40(12):6.

[4]王建欢.城市燃气管网中智能化技术的应用问题及策略探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(12):2.