單克 安成名 朱國忠 張浩 孟偉 楊光

深圳市燃氣集團股份有限公司

 

摘要：燃氣易燃易爆的特性決定了燃氣管道是不容忽視的危險源，近期接連發(fā)生的燃氣事故給燃氣行業(yè)安全敲響了警鐘。將大數據分析、人工智能及5G通訊等新一代信息技術(shù)與燃氣安全管理技術(shù)相融合，提出燃氣事故預防管控技術(shù)研究方法，以期為保障燃氣管道安全運行提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：燃氣管道；易燃易爆；大數據分析；人工智能；5G通訊技術(shù)；事故預防

 

湖北十堰“6·13”重大燃氣爆炸事故造成26人死亡，138人受傷，直接經(jīng)濟損失約5395.41萬(wàn)元。事故暴露出腐蝕防護技術(shù)落后、違規建設改造、隱患排查整改不落實(shí)、應急處置不當、物業(yè)安全管理混亂等諸多教訓和短板[1]。隨后，接連發(fā)生沈陽(yáng)“10·21”燃氣爆燃事故、大連“10·24”燃氣閃爆事故等，給燃氣行業(yè)安全敲響了警鐘。

作為城市地下生命線(xiàn)工程的重要組成部分，燃氣管網(wǎng)設施的發(fā)展狀況標志著(zhù)城市的現代化程度[2-4]。燃氣易燃易爆的特性決定了燃氣管道是不容忽視的重大危險源，第三方損壞、管理不當等原因可能會(huì )導致燃氣管道破損泄漏，引發(fā)火災、爆炸等事故。加之燃氣管道多位于人口稠密區域，一旦發(fā)生事故，極易造成嚴重的人員傷亡、財產(chǎn)損失以及供氣中斷等后果[5-7]。 據《全國燃氣事故分析報告（2020）》[8]披露：2020年全國（不含港澳臺）共發(fā)生燃氣事故615起，共造成92人死亡、560人受傷。  

將大數據、云計算、人工智能及5G通訊等“新一代信息技術(shù)”與“傳統安全管理手段”融合，以期全面提升燃氣管網(wǎng)安全管理智慧化水平，提高管理效率，降低運行成本，保障安全運行，實(shí)現管理數字化轉型。

1  管網(wǎng)健康安全狀態(tài)評估

圍繞高壓、次高壓、中壓燃氣管線(xiàn)，構建安全監測及管控關(guān)鍵指標，根據管網(wǎng)的缺陷數量、防腐層狀況、陰保系統狀況、地質(zhì)災害敏感點(diǎn)、管材基礎信息、壓力溫度流量數據（管道壓力、溫度傳感器對接）等數據，定量評估管網(wǎng)健康安全狀態(tài)。某典型燃氣管線(xiàn)于2010年1月投入使用，沿途經(jīng)過(guò)山地、城鎮、工業(yè)區、農田等，穿越公路、鐵路、河流，全長(cháng)69.8公里。管道設計壓力為1.6 MPa，工作壓力為1.4 MPa，管道規格為Φ510 mm×7.9 mm，材質(zhì)為X52鋼，防腐層為3PE。將評估結果繪制成安全狀態(tài)分布圖，可指出影響該燃氣管線(xiàn)健康安全狀態(tài)的主要危害因素，如圖 1所示。

將燃氣管網(wǎng)健康安全狀態(tài)評估結果疊加到智慧燃氣數據底座上，通過(guò)一屏感知系統直觀(guān)地呈現管道潛在風(fēng)險因素，能夠使決策者和管理者實(shí)時(shí)掌控所轄管道安全狀態(tài)，如圖 2所示。

圖 2 管網(wǎng)健康安全狀態(tài)呈現

2  場(chǎng)站AI視頻監控

利用邊緣計算算法，開(kāi)發(fā)場(chǎng)站AI視頻監控，如圖 3所示，實(shí)現對場(chǎng)站、儲備庫、調壓站等場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監控。人員裝備圖像識別系統利用最新的深度學(xué)習與人工智能技術(shù)，結合后臺工單信息，關(guān)聯(lián)識別現場(chǎng)工作人員的不安全行為，如：不穿工裝、不佩戴安全帽、吸煙或打電話(huà)，裝車(chē)未設置警示牌等，為安全員對現場(chǎng)監督提供有力保障。通過(guò)對區域智能檢測識別系統的布設，實(shí)現對第三方施工人員行為的實(shí)時(shí)監控、報警管理等，如圖 4所示。使得管理者能夠及時(shí)、高效地對現場(chǎng)進(jìn)行管控，杜絕現場(chǎng)不安全行為，避免事故發(fā)生。

圖 3 場(chǎng)站AI視頻監控

圖 4 場(chǎng)站內不安全行為預警識別

3  5G+智慧燃氣應用

5G+智慧燃氣應用由城市數字底座、數字孿生管網(wǎng)、SCADA、混合云、5G邊緣云、5G專(zhuān)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)平臺構成，三大智慧燃氣場(chǎng)景包括智慧管網(wǎng)、智慧場(chǎng)站、智慧安全。 5G+智慧燃氣系統總框架如圖 5所示，系統功能主要包括兩大方面。

圖 5 5G+智慧燃氣系統總框圖

推動(dòng)終端智慧化感知：在智慧管網(wǎng)、智慧場(chǎng)站中部署百萬(wàn)級5G物聯(lián)網(wǎng)感知終端，實(shí)現燃氣門(mén)站、調壓站、管網(wǎng)、終端用戶(hù)全場(chǎng)景數據采集及實(shí)時(shí)監測，將安全管理模式由被動(dòng)防御變?yōu)橹鲃?dòng)感知。

加大無(wú)人化生產(chǎn)賦能：推行無(wú)人化場(chǎng)站、無(wú)人機巡線(xiàn)、車(chē)載巡線(xiàn)等智慧管網(wǎng)、智慧場(chǎng)站場(chǎng)景的建設，推動(dòng)由大量人工現場(chǎng)巡查巡檢方式向“技防+人防”模式的轉變，提升安全運營(yíng)效率及可靠性。

4  燃氣事故應急搶險

在三維底圖呈現以下燃氣業(yè)務(wù)數據：①地質(zhì)災害敏感區域、第三方工地等實(shí)時(shí)監控畫(huà)面；②巡查巡檢車(chē)輛定位和實(shí)時(shí)路線(xiàn)信息�；�于三維底圖，按壓力等級對管網(wǎng)著(zhù)色，顯示當前報警點(diǎn)位置、搶修車(chē)輛位置等；③以浮窗形式顯示：報警信息列表、當前搶修力量信息、第三方工地信息、當前巡檢人員數量等；為事先預防、事后應急提供科學(xué)的技術(shù)支持，如圖 6所示。

圖 6 燃氣管道事故應急搶險場(chǎng)景

5  結論

利用大數據分析、人工智能及5G通訊等新一代信息技術(shù)，提出燃氣事故預防管控技術(shù)研究方法，包括管網(wǎng)健康安全狀態(tài)評估、場(chǎng)站AI視頻監控、5G+智慧燃氣應用、燃氣事故應急搶險等。以期促進(jìn)智慧燃氣與智慧城市的深度融合，實(shí)現與城市應急保障資源的共享與協(xié)同，提升城市燃氣的安全管理與應急處置能力。

 

參考文獻：

[1]中國應急管理.湖北省十堰市張灣區艷湖社區集貿市場(chǎng)“6·13”重大燃氣爆炸事故調查報告[R].2021.

[2]吳掠桅，崔蓓，俞蔚.智慧城市時(shí)空數據三維可視化設計與關(guān)鍵技術(shù)[J].地理空間信息，2021，19(07)：9-11.

[3]陳惠敏.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”構建智慧燃氣總體架構[J].化學(xué)工程與裝備，2021(03)：111-113.

[4]狄彥，帥健，王曉霖.油氣管道事故原因分析及分類(lèi)方法研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2013，23(7)：109-115.

[5]帥健，單克.基于失效數據的油氣管道定量風(fēng)險評價(jià)方法[J].天然氣工業(yè)，2018，38(9)：129-138.

[6]單克，帥健，張思弘.基于修正因子的油氣管道失效概率評估[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2016，26(1)：87-93.

[7]SHAN K，SHUAI J，XU K，et al. Failure probability assessment of gas transmission pipelines based on historical failure-related data and modification factors[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering，2018(52)：356-366。

[8]中國城市燃氣協(xié)會(huì )安全管理工作委員會(huì ).全國燃氣事故分析報告[R].2020.

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)慰耍?991年生，深圳市燃氣集團股份有限公司博士后，研究方向為城鎮燃氣管道安全工程技術(shù)，包括燃氣事故模擬、風(fēng)險評價(jià)、完整性管理和效能評價(jià)等。聯(lián)系方式：13810572663，965610446@qq.com 。