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摘 要：随着城市化进程和科学技术的进步，我国的城市燃气服务能力日益增长，技术革新带来的新设备、新技术和新理念应用，成为社会经济发展和人们生活质量提升的重要标志。城市燃气管道系统的完善和改造成为城市化的必然结果，旧的管道系统须逐步升级为智能化燃气管网。文章结合智能化技术在燃气管网中的应用特点、改造模式及升级需求进行深入分析，为相关工作提供建议和参考。
关键词：燃气管网;智能化改造;技术升级;管理平台
中图分类号：TU984;F27 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）07-065-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.032
随着城市化发展的推进，社会公共服务压力剧增，城市燃气管网负荷增大，线路老化严重，甚至出现部分管网超期服务、管理混乱等现象，已经难以满足城市发展和居民生活质量升级的需要，城市燃气管网的智能化升级已经迫在眉睫，必须将优质材料、信息化技术、管理模式等进行有机整合，实现智能化管网搭建和管理，提升燃气管网的运行效率和安全系数[1]。
1 城市燃气管网的技术和运行现状
经过数十年的发展，我国城市燃气管网十分庞杂，环境风险居高不下，由于早期的设备、施工、技术和管理水平有限，大量设施出现老化、破损等问题，且由于管理不善，大量工程资料缺失，人员变动大，燃气管网周边覆盖物和建筑物增多，为管网的智能化改造带来了重重困难。为避免大型泄漏、爆炸等事故的发生，必须防微杜渐，从根本上解决管道质量问题。
目前，城市的燃气管网还在不断扩张，新建管网在信息化技术、设备和技术应用方面，与老旧管网系统难以兼容，且不同运营企业之间存在技术和管理壁垒，为管网的智能化改造带来了新难题。同时，城市车辆、人口、道路和地下施工的增多，为燃气管网的运维管理安全性提出了更高的要求。因此，要优化燃气管网的设计、施工和管理理念，解决老旧管网在服务能力、安全性和布局科学性等方面的不足，实现管网的智能化管理和新技术新材料的广泛运用，提升管网的安全性和效率水平。
2 城市燃气管网智能化改造的意义
基于城市燃气管网存在的诸多安全和管理问题，利用现代化信息技术来实现智能化改造，具有十分重要的意义，主要表现在四个方面。一是利用智能化管理系统，能够提升城市燃气管网的安全性，集大程度上避免风险出现，及时解决安全隐患，并通过智能化的风险监控，提前进行预警，做好风险预案。二是实现精确计量，解决传统管网燃气的计费问题，提高远程监控和数据分析，减少人力的浪费，节约管理成本和人力成本，避免因人工过度介入而导致的数据偏差。三是智能化系统有利于实现大数据分析，通过收集和整理城市燃气使用的数据，有利于调控管网输送，发现容易出现隐患的区域和管道位置，为检修、施工提供指导，降低风险和管理成本。四是智能化管网改造有利于提高燃气企业的服务能力和利润，降低运维成本，提高燃气利用率，提供更优质和安全的服务，提高用户满意度和经济效益。
3 城市燃气管网智能化改造的策略
3.1 输气管线的智能化升级
《城镇燃气设计规范》明确规定了燃气管网的技术标准和质量要求，需要保证管线的使用时间不低于30年，并在运营管理过程中更新超过使用寿命以及发生故障的管线，并避免输气管线与交通干道、城市高風险设施的布局相重合，避免管线布局影响社会经济发展，并确保管网的布局安全[2]。
管线在智能化改造中，要选择符合国家质量标准和城市需求的管材，并结合管材的直径、流量速度、压力等，综合测算输气过程中的阻力、能耗和流量速度等，选择最优的管材和铺设线路，确保管网覆盖辖区用户的燃气使用都得到满足。
3.2 燃气管网闸井的智能化改造
闸井的布局十分广泛，目的是保护管网阀门而设计的低下狭小空间，满足燃气管网技术人员设备维修和管理的要求。管网铺设后，随着时间的推移，闸井往往会受到不同程度的损坏，比如井盖破损或缺失、密封处不严密，导致闸井所处环境比较复杂，甚至影响内部阀门等设施的安全性，维修难度较大。有的闸井有可能在城市绿化或建设中被掩埋，导致燃气管网的日常检修和安全检查受到影响。
闸井的日常管理应积极运用智能化手段，以大数据、无线网络等方式进行智能化改造。一是安装闸井井盖监控设备，提醒管理人员及时处理或维修，可以起到良好的警示作用，引导公众保护公共设施。二是安装燃气浓度检测装置，检测管道是否漏气，避免井下空间内聚集大量燃气。天然气一旦泄漏，燃气浓度检测装置会自动报警，确保输送管网和周边居民的安全。三是闸井的电子化标识，包含闸井位置、规格、型号、运行状态等信息，检修人员扫描识别码可以读取相关信息，通过远程定位方便检修人员寻找闸井位置，及时解决风险或故障[3]。
3.3 智能调压器的应用
智能调压器是调压站中的重要设备之一，主要包括安全阀、燃气阀、智能调压器等。传统的调压器智能化水平低，很大程度上需要人工操作，敏感度较弱。改造成为智能调压器后，可以自动感知燃气管网中的气压变化，根据压力情况及时调整燃气输送，并将相关数据备份在中心系统。智能调压器借助信息化监控系统和数字化控制等先机技术，能够通过信息系统的预设自动调节燃气管网中的压力，并在无人监管的情况下自动运行，实现安全预警、信息输送、远程维护、双向通讯、智能切断等功能。
智能调压器的工作原理和模式主要有三种：一是当管网内部压力十分稳定时，调压器正常运行，管网不存在运行风险;二是当管网下游燃气压力增大时，智能调压器会监测出口的压力数据，在数据安全范围之内保持正常运行;三是当管网内的燃气压力数值低于安全系数时，调压器会进入低压运行模式，确保燃气管网内的压力值处于安全状态，即确保管网压力为正压，能够稳定燃气的正常输出，避免因压力失衡导致混合气的出现，防范燃气使用风险[4]。 3.4 升级智能化管理平台
智能化管网的升级，不仅是施工、设备、材料和技术的升级，更重要的是管理方式和管理系统的升级，只有在智能化管理平台上，才能实现智能化燃气管网的高效率、高质量运行。
在智能化系统中，根据实际需要在管网的关键节点安装监控设备、传感器等，可以实现管网的24小时实时监控，包括燃气泄露、管网压力、运行数据等，并实现大数据的统一收集和管理。智能化管理平台通过三维监控系统的管理，可以远程实时监控部分设备的运行状况，运维人員通过监控观察设备运行状况、燃气浓度数据等，可以及时发现运行故障，实现更高质量的管网管理。智能化管理平台根据既定的运行数据和风险监控规则，当检测到某部位发生异常时，会立即向系统发出警报，并将异常部位、异常数据和维修建议一起发送，便于检修人员及时解决。在智能化管理系统中，要纳入所有的城市管网管理信息，包括管道布局、施工情况、技术标准、设备型号、管理数据和用户信息等，管理人员通过关键词查询或定向查询，可以获得最精准的管网信息，及时了解燃气管网的运行情况。智能化管理平台不仅可以实现燃气管网的全面管理和监控，还能将管网数据与城市管理平台相融合，实现市政管理、民生管理和燃气管网数据的结合，提高城市管理效率。当发生运行故障时，管理机构可以立即与其他管理部门联动处理，提高救援速度[5]。
4 结语
综上所述，将各类高科技装备应用在燃气管网的设计、施工和管理中，发挥先进信息化技术的远程监控和自动化运行能力，改造和升级城市燃气管网，实现管网系统的智能化运行，提高每一个环节的安全系统和运行质量，不仅能够实现城市的更好发展，还能保证管网的安全性、稳定性和服务能力。值得注意的是，实现城市燃气管网的智能化并不是最终目的，在未来的技术升级中，要及时发现有利于管网改造的新技术、新设备，持续提升燃气管网的运行能力、服务能力和安全能力。
参考文献
[1] 王龙腾.老城区燃气管网智能化改造[D].北京：北京建筑大学，2020.
[2] 唐立君.城镇燃气管网改造经验分享[J].石化技术，2017，24（12）：174，183.
[3] 焦洋.如何推进老城区燃气管网改造[J].中小企业管理与科技，2017（4）：114-115.
[4] 陈绪华.改造燃气管网 保障供气安全[J].城市燃气，2015（4）：36.
[5] 邓小龙.浅谈燃气旧管网改造存在的问题及对策[J].四川水泥，2015（9）：68.
关键词：燃气管网;智能化改造;技术升级;管理平台
中图分类号：TU984;F27 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）07-065-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.032
随着城市化发展的推进，社会公共服务压力剧增，城市燃气管网负荷增大，线路老化严重，甚至出现部分管网超期服务、管理混乱等现象，已经难以满足城市发展和居民生活质量升级的需要，城市燃气管网的智能化升级已经迫在眉睫，必须将优质材料、信息化技术、管理模式等进行有机整合，实现智能化管网搭建和管理，提升燃气管网的运行效率和安全系数[1]。
1 城市燃气管网的技术和运行现状
经过数十年的发展，我国城市燃气管网十分庞杂，环境风险居高不下，由于早期的设备、施工、技术和管理水平有限，大量设施出现老化、破损等问题，且由于管理不善，大量工程资料缺失，人员变动大，燃气管网周边覆盖物和建筑物增多，为管网的智能化改造带来了重重困难。为避免大型泄漏、爆炸等事故的发生，必须防微杜渐，从根本上解决管道质量问题。
目前，城市的燃气管网还在不断扩张，新建管网在信息化技术、设备和技术应用方面，与老旧管网系统难以兼容，且不同运营企业之间存在技术和管理壁垒，为管网的智能化改造带来了新难题。同时，城市车辆、人口、道路和地下施工的增多，为燃气管网的运维管理安全性提出了更高的要求。因此，要优化燃气管网的设计、施工和管理理念，解决老旧管网在服务能力、安全性和布局科学性等方面的不足，实现管网的智能化管理和新技术新材料的广泛运用，提升管网的安全性和效率水平。
2 城市燃气管网智能化改造的意义
基于城市燃气管网存在的诸多安全和管理问题，利用现代化信息技术来实现智能化改造，具有十分重要的意义，主要表现在四个方面。一是利用智能化管理系统，能够提升城市燃气管网的安全性，集大程度上避免风险出现，及时解决安全隐患，并通过智能化的风险监控，提前进行预警，做好风险预案。二是实现精确计量，解决传统管网燃气的计费问题，提高远程监控和数据分析，减少人力的浪费，节约管理成本和人力成本，避免因人工过度介入而导致的数据偏差。三是智能化系统有利于实现大数据分析，通过收集和整理城市燃气使用的数据，有利于调控管网输送，发现容易出现隐患的区域和管道位置，为检修、施工提供指导，降低风险和管理成本。四是智能化管网改造有利于提高燃气企业的服务能力和利润，降低运维成本，提高燃气利用率，提供更优质和安全的服务，提高用户满意度和经济效益。
3 城市燃气管网智能化改造的策略
3.1 输气管线的智能化升级
《城镇燃气设计规范》明确规定了燃气管网的技术标准和质量要求，需要保证管线的使用时间不低于30年，并在运营管理过程中更新超过使用寿命以及发生故障的管线，并避免输气管线与交通干道、城市高風险设施的布局相重合，避免管线布局影响社会经济发展，并确保管网的布局安全[2]。
管线在智能化改造中，要选择符合国家质量标准和城市需求的管材，并结合管材的直径、流量速度、压力等，综合测算输气过程中的阻力、能耗和流量速度等，选择最优的管材和铺设线路，确保管网覆盖辖区用户的燃气使用都得到满足。
3.2 燃气管网闸井的智能化改造
闸井的布局十分广泛，目的是保护管网阀门而设计的低下狭小空间，满足燃气管网技术人员设备维修和管理的要求。管网铺设后，随着时间的推移，闸井往往会受到不同程度的损坏，比如井盖破损或缺失、密封处不严密，导致闸井所处环境比较复杂，甚至影响内部阀门等设施的安全性，维修难度较大。有的闸井有可能在城市绿化或建设中被掩埋，导致燃气管网的日常检修和安全检查受到影响。
闸井的日常管理应积极运用智能化手段，以大数据、无线网络等方式进行智能化改造。一是安装闸井井盖监控设备，提醒管理人员及时处理或维修，可以起到良好的警示作用，引导公众保护公共设施。二是安装燃气浓度检测装置，检测管道是否漏气，避免井下空间内聚集大量燃气。天然气一旦泄漏，燃气浓度检测装置会自动报警，确保输送管网和周边居民的安全。三是闸井的电子化标识，包含闸井位置、规格、型号、运行状态等信息，检修人员扫描识别码可以读取相关信息，通过远程定位方便检修人员寻找闸井位置，及时解决风险或故障[3]。
3.3 智能调压器的应用
智能调压器是调压站中的重要设备之一，主要包括安全阀、燃气阀、智能调压器等。传统的调压器智能化水平低，很大程度上需要人工操作，敏感度较弱。改造成为智能调压器后，可以自动感知燃气管网中的气压变化，根据压力情况及时调整燃气输送，并将相关数据备份在中心系统。智能调压器借助信息化监控系统和数字化控制等先机技术，能够通过信息系统的预设自动调节燃气管网中的压力，并在无人监管的情况下自动运行，实现安全预警、信息输送、远程维护、双向通讯、智能切断等功能。
智能调压器的工作原理和模式主要有三种：一是当管网内部压力十分稳定时，调压器正常运行，管网不存在运行风险;二是当管网下游燃气压力增大时，智能调压器会监测出口的压力数据，在数据安全范围之内保持正常运行;三是当管网内的燃气压力数值低于安全系数时，调压器会进入低压运行模式，确保燃气管网内的压力值处于安全状态，即确保管网压力为正压，能够稳定燃气的正常输出，避免因压力失衡导致混合气的出现，防范燃气使用风险[4]。 3.4 升级智能化管理平台
智能化管网的升级，不仅是施工、设备、材料和技术的升级，更重要的是管理方式和管理系统的升级，只有在智能化管理平台上，才能实现智能化燃气管网的高效率、高质量运行。
在智能化系统中，根据实际需要在管网的关键节点安装监控设备、传感器等，可以实现管网的24小时实时监控，包括燃气泄露、管网压力、运行数据等，并实现大数据的统一收集和管理。智能化管理平台通过三维监控系统的管理，可以远程实时监控部分设备的运行状况，运维人員通过监控观察设备运行状况、燃气浓度数据等，可以及时发现运行故障，实现更高质量的管网管理。智能化管理平台根据既定的运行数据和风险监控规则，当检测到某部位发生异常时，会立即向系统发出警报，并将异常部位、异常数据和维修建议一起发送，便于检修人员及时解决。在智能化管理系统中，要纳入所有的城市管网管理信息，包括管道布局、施工情况、技术标准、设备型号、管理数据和用户信息等，管理人员通过关键词查询或定向查询，可以获得最精准的管网信息，及时了解燃气管网的运行情况。智能化管理平台不仅可以实现燃气管网的全面管理和监控，还能将管网数据与城市管理平台相融合，实现市政管理、民生管理和燃气管网数据的结合，提高城市管理效率。当发生运行故障时，管理机构可以立即与其他管理部门联动处理，提高救援速度[5]。
4 结语
综上所述，将各类高科技装备应用在燃气管网的设计、施工和管理中，发挥先进信息化技术的远程监控和自动化运行能力，改造和升级城市燃气管网，实现管网系统的智能化运行，提高每一个环节的安全系统和运行质量，不仅能够实现城市的更好发展，还能保证管网的安全性、稳定性和服务能力。值得注意的是，实现城市燃气管网的智能化并不是最终目的，在未来的技术升级中，要及时发现有利于管网改造的新技术、新设备，持续提升燃气管网的运行能力、服务能力和安全能力。
参考文献
[1] 王龙腾.老城区燃气管网智能化改造[D].北京：北京建筑大学，2020.
[2] 唐立君.城镇燃气管网改造经验分享[J].石化技术，2017，24（12）：174，183.
[3] 焦洋.如何推进老城区燃气管网改造[J].中小企业管理与科技，2017（4）：114-115.
[4] 陈绪华.改造燃气管网 保障供气安全[J].城市燃气，2015（4）：36.
[5] 邓小龙.浅谈燃气旧管网改造存在的问题及对策[J].四川水泥，2015（9）：68.