关于城镇燃气管网安全预警系统的思考

近年来，城镇燃气管网安全形势越来越严峻，据统计，城镇燃气安全事故已成为我国继交通事故、工伤事故之后的第三大杀手。图1和图2给出了近期发生的两起严重的国内燃气爆炸事件，2021年6月13日十堰燃气爆炸和10月21日沈阳燃气爆炸。

图1十堰燃气爆炸现场——26人死亡、138人受伤

图2沈阳燃气爆炸现场——5人死亡，52人受伤

城镇燃气管网安全严峻形势主要有安全生产特点的严峻和安全生产面临风险的严峻。

安全生产的特点包括：

1)管网开放性，遍布城市大街小巷；

2)隐患隐蔽性，管网埋在地下，难以掌握；

3)设施长期性，管道一般要运行20--30年；

4)用户公共性，面向整个社会各行各业用户。

安全生产面临的风险包括 ：

1)介质的风险，无色无味，泄漏不易发现，易燃易爆；

2)设备设施的风险，不完整或损坏，可能引发燃气泄漏失控风险；

3)人员带来的风险，人员素质、能力不足和行为错误，都可能带来风险；

4)运营管理缺失引发的风险，责任不落实、管理不到位均可能引发风险；

5)环境引发的风险，环境变化可能影响到设备设施及人员，从而带来风险。

任何风险都可能造成天然气泄漏，甚至火灾、爆炸事故，不但会造成城市大面积停气，而且严重威胁着人们生命财产安全。公共安全和应急管理是国家重大议题，党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视生产安全，把安全生产作为民生大事。国务院相关机构先后印发《城市安全风险综合监测预警平台建设指南（试行）》、《“十四五”国家应急体系规划》等文件指导城市安全体系建立，加大城市安全风险防控投入，落实部门责任，切实提升城市安全风险综合监测预警能力。

图3国务院印发指导城市安全和应急的文件

百分之一的遗漏，千分之一的侥幸，万分之一的偶然，都有可能引起百分之百的事故。故建设安全监测预警系统，实施主动风险管理至关重要。

航天能源深耕燃气行业多年，结合自身业务、技术经验，针对城镇燃气安全监测预警系统，有如下思考：

思考一：“擦亮双眼”，实现燃气安全从看不见向看得见的根本转变

近年来城镇燃气基础设施“站-箱-井-线-表”迎来了爆发式增长，急速增长的管道规模带来了更多的安全隐患，如何让管理者“擦亮双眼”，实现燃气安全从看不见向看得见的根本转变，是当前行业面临的主要问题。从技术角度来讲，物联网、通信等技术的快速发展可实现燃气基础设施的数字化、智能化，打造全面感知、全面接入、全面监控的燃气安全保障体系，但从政府监管、企业运营角度来讲，海量设备设施的安全可见需要的是海量投资，安全与投资如何匹配，这也是摆在行业面前的“拦路虎”。

思考二：“改变思路”，实现燃气安全从事后处置调查向事前事中预警

安全监测主要解决了燃气安全从看不见到看地见的问题，但对安全事故的事前事中预警作用有限，这时候就需要“改变思路”，结合安全监测的动态数据、设备设施的基础数据、运行维护等数据，充分利用大数据、AI智能算法等技术，进行事前事中的预警，可通过如下几方面进行：

1)设备设施健康评价

针对调压站/箱/管道等设备设施进行健康评价，通过采集到的设备设施的动态数据，结合对应的基础数据，对设备设施进行健康评价，通过打分方式告知客户设备设施的健康状态，给出客户科学运维依据，将安全风险消灭在萌芽状态。

2)智能诊断

通过采集管网、调压站/箱、用户的实时数据，结合基础数据、维护数据等内容，利用工业机理与人工智能算法，进行管网工况运行诊断、设备智能诊断、物联数据诊断，在管网阈值报警之前及时诊断出异常现象，避免事故发生。

3)管网仿真

可通过数字孪生技术对燃气管网进行仿真模拟，获取燃气管网GIS系统拓扑信息与运行监测数据搭建仿真模型，及时发现燃气管网的运行薄弱点，例如欠压、过流、超速等安全隐患点，在条件完备的情况下，进行管道的泄漏定位，同时进行各种应急工况模拟、运维方案仿真、设备设施建设规划模拟等内容，通过模拟仿真，全面掌握管网运行的各类风险因数，指导安全预警管理。

思考三：“标准先行”，应加快燃气安全预警管理制度和标准的建设

目前燃气管网安全预警管理在数据采集、安全监测、分析预警、联动响应等各个方面还没有形成体系化的制度和相关的标准，建议政府与行业主导，燃气企业、设计院、科研单位、设备/系统供应商等共同参与相关制度和标准的建设，如燃气管网基础设施数字化/智能化标准、预警信息分级/发布标准等内容；同时，通过示范项目的建设，推动标准深化落地。

思考四：航天能源关于城镇燃气安全监测预警系统建设架构的思考

图4燃气安全监测预警系统建设架构示意图

图4为燃气安全监测预警系统建设架构示意图，主要分为两部分，第一部分是底层燃气设施安全智慧化建设部分，主要围绕燃气设施“站-箱-井-线-表”及相关应急抢修、应急供能设备，利用物联网、信息化等技术手段，对其改造或建设，大幅度提升燃气安全风险的识别与预警水平。

第二部分是上层安全监测预警系统软件部分，开发集燃气安全风险数据库建设、监测报警、智能调控、健康评价、智能诊断、管网仿真、风险预警、预案管理、应急处置等功能为一体的计算机信息网络系统--燃气安全风险监测预警系统，提升燃气安全风险发现、防范、化解、管控的智能化水平。