燃气管道埋地阀井智能监控技术研究

燃气管道埋地阀井智能监控技术研究

廖鹏

四川和一兴业建设工程有限公司   637000  

摘要：埋地阀井是燃气管网调节与控制的重要设施，遍及燃气管网各个节点。传统的埋地阀井缺乏数据采集、安全报警和远程应急处置等功能，极大地影响了燃气管网的安全生产运行。为解决埋地阀井监控的多种功能需求，在传统阀井功能设计的基础上，开展了一体化设备的研制思路探讨、关键技术方案分析和设备线图模型研究。重该设备的计量技术、燃气压力信息采集技术、气体浓度检测技术、网络通信技术、远程控制与封装技术和供电技术，可以对所提出的阀井信息采控一体化设备的设备功能、设备特点和应用范围进行了思考。基于此，对燃气管道埋地阀井智能监控技术研究

进行研究，以供参考。

关键词：埋地阀井；智能化；管理

引言

但近年来，野蛮建设对天然气管道网络和附属设施造成的破坏仍然很高，严重影响了城市的公共安全，2018年深圳市共有15条第三方对一条天然气管道造成的破坏。如何有效防止第三方造成的损害，降低天然气网络及相关设施的损害频率，提高天然气供应的安全性和稳定性，已成为天然气开采企业关注的焦点。

1城市燃气管道泄漏的特点

燃气管道输送的介质是气体。由于气体的扩散性，泄漏的气体一般沿通道扩散，如天然气管道附近的地下裂缝、排水管道、电信管道或电力沟、供热沟等，最终通过窨井向地面扩散。这就是为什么大多数爆炸事故都是由上述管道的纵向爆炸引起。

2存在问题

低功耗一体化设备适应阀井工况环境，实现了管道压力信息的采集和上传，设备运行稳定，但在功能和通信模板互换性上还存在一定的不足，主要体现在以下几方面：（１）缺少天然气流量数据采集，单纯的管道压力不足以支撑管网适应性分析和日常生产经营管理分析。（２）缺少管道远程切断功能，当管网出现意外情况时，仍采用人工到现场手动关阀，对燃气公司应急响应和失效处置支撑力度不够。（３）通信模块固化，升级困难。设备将ＮＢ－ｉｏｔ通信模组固化在设备主板上，当阀井所处位置的ＮＢ－ｉｏｔ信号不稳定需要更换４Ｇ网络时，需要将设备主板一同更换，付出的代价高。

3系统组成和工作原理以及监控平台的建立

AI智能监控系统由监控管理平台（包括PC端和移动端）组成，来自智能监控终端和服务器（包括AI深度学习服务器、流媒体服务器、存储服务器、web服务器、数据库服务器和其他服务器应用程序）。使用智能监控终端上的内置球形摄像头监控场景，并通过4G网络通信技术，使用AI技术自动识别场景。当发生与预设危险状态一致的情况（如挖掘机进入预设控制区域）时，服务器将自动发出及时警报，并向监控管理平台发送预警信息和现场情况。利益相关者将能够快速访问现场视频进行查看，并使用集成在智能监控终端中的扬声器远程呼叫施工现场，从而对第三方施工现场进行有效监控。此外，所有收集的视频数据和预警信息都存储在本地（智能监控终端）和网络（服务器）上。建立地下燃气管道监测平台，可以监测和分析地下钢管的阴极保护状况，有效提高对第三方施工的监测。平台中的电子监控模块可以在没有沟通和协调的情况下及时发现第三方独立施工问题，弥补人工监控的可能遗漏，并尽量避免第三方野蛮施工造成的管道损坏和泄漏事件。为了防止管道被第三方损坏，可以在管道沿线设置分布式光纤，并通过振动信号的传输在该平台上实现管道损坏的及时预警功能。监测平台还可以与GIS系统相结合，实现泄漏点的准确定位，提高应急响应速度。此外，在管道与轨道交通平行或交叉处1m范围内设置智能阴极保护检测杆，并将数据加载到管道监测平台上，以获得阴极保护数据的及时反馈和分析。通过监测平台对风险点的及时预警，管道财产的右手单元可以迅速采取措施，减少腐蚀和钢管泄漏的风险。现阶段，阴极保护试验的远程传输杆已设置在杂散电流干扰较强的管段，可在24小时内实现数据采集。平台上只显示异常数据元素，不执行自动分析和预警功能。

4加强燃气管道的泄漏管理

埋地钢质燃气管道泄漏管理应以预防和检测为辅助手段。地下管线漏气一般由以下因素引起:施工过程中缺少接缝焊接;长期地面交通压力导致管道接头焊接或断裂;地下管线腐蚀;突发意外伤害。针对城市燃气管道中燃气泄漏的各种因素，应采取相应的管理措施，防止燃气泄漏事故的发生:(1)选择一支值得信赖的管道施工队伍，做好现场施工监督验收工作。(2)做好管道防腐和防护工作，尽可能在管道上实施防腐涂料和阴漆联合保护手段的极端保护。定期对管道防腐层缺陷进行检测和评价，对防腐层不良的管道进行修复。管道阴极保护状态应按规范定期进行检测和评价。应查明未能实现管道保护的原因,并采取相应的纠正或补救措施。管道防腐层与阴极保护应保持平衡。(3)管道突发性意外损坏应有相应的应急处理方案。（四）采用智能燃气泄漏报警控制器，2021 9月1日起，新的《中华人民共和国安全生产法》正式实施，规定餐饮等行业的生产经营单位必须安装可燃气体报警装置。为确保监管部门及时进行数据通信和数据监管，建议安装智能气体泄漏报警控制器（具有物联网远程传输功能）。智能气体泄漏报警控制器负责收集各子设备的数据并控制子设备的工作，包括收集可燃气体探测器、压力传感器和流量计、阀门开关控制、风扇启动等数据，启动管道安全检查模式等功能；接收到的数据可以上传到云服务器，与泄漏监测系统和大数据平台进行数据交换；该产品具有RS485通信和脉冲采集两个接口，可与各种流量计、阀门调节器等仪表直接连接。它易于现场安装和操作，内置4G/5G物联网移动通信模块。

5关键技术方案

运营商提供的无线传输业务根据传输速率的不同分为高、中、低速。目前，普遍采用４Ｇ无线网络（向下兼容３Ｇ、２Ｇ）实现偏远站场的数据和视频图片信息的传输。城市燃气阀井处于地面以下，且井口设置有金属盖板，对信号又有一定的屏蔽作用，使得阀井内采用常规的２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ技术可能存在信号不稳定、数据传输不可靠等问题。窄带物联网（ＮＢ－ｉｏｔ）是物联网领域一种广泛应用的新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（ＬＰＷＡＮ）。ＮＢ－ｉｏｔ构建于蜂窝网络，只消耗大约１８０ｋＨｚ的带宽，与现有网络共存，且同时具有覆盖广、连接多、功耗低等特点，可降低部署成本、实现平滑升级。综上所述，利用ＮＢ－ｉｏｔ通信技术，可以有效解决传统（２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ）无线通信耗能高、信号弱、成本高、穿透力不强等问题。本研究拟在阀井内设置ＮＢ－ｉｏｔ通信模块，搭建阀井与ＳＣＡＤＡ系统之间的无线通信链路，实现阀井内生产数据的传输。

结束语

我国的管道完整性管理已日趋成熟，但管道完整性的管理尚未特别适应实践。目前，我们研究了石油管道完整性的实施方法，借鉴了国内外成熟的技术，总结了天然管道完整性管理的特点和需求，致力于通过天然管道完整管理提高天然管道管理水平。在城市中，天然气的输送和分配通常通过地下钢管进行。然而，腐蚀和环境变化会损坏管道并导致泄漏。如果不加以有效处理，将造成环境破坏和经济损失。为了维护管道，有必要确定具体的泄漏点，以使保护更有效，管道运行更安全。

参考文献

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