摘要：燃气管网的长度在不断增加，这大大加剧了管理的难度，因而难免会有燃气事故的发生，这时我们应当认识到安全工作的重要性，利用空间信息技术对燃气管网实现快速抢修，对燃气输送状态信息利用燃气管网监视控制及数据采集系统获取与分析，对泄漏点或故障点的位置进行确定，对爆管损坏的器件、设备等利用管网GIS确定；对损坏器件及设备的各类技术参数利用管网数据库获取，制定抢修材料工单发送给材料仓库，实现对燃气管网的快速抢修，实现降低人员工作强度、快速抢修燃气管网、降低损失的目的。
关键词：燃气管网；空间信息技术；快速抢修
1基本思路与抢修流程
1.1基本思路
系统接收SCADA系统的数据，获取各节点的压力、温度、流速、流量等实时状态信息；监测负压波的异常，发现泄露或爆管发生并确定爆管、泄露位置；通过管网信息系统中管网拓扑结构和SCADA节点间距离关系，确定爆管或泄露发生点；然后，系统自动查询管网数据库，获得受影响的管段区域和受影响的范围，同时获得爆管或泄露处可能损坏的设备、器件及其生产厂家、型号、材质、尺寸、类型等技术参数；将该结果以管网抢修电子清单的形式发送给抢修人员的同时，系统传输抢修电子清单给备料仓库，以便进行抢修材料的准备；指挥中心接到爆管或泄露报告后，指挥材料仓库按照电子清单准备抢修设备和材料，并指挥抢修队准备抢修；抢修队根据自身当前位置、备料仓库和爆管位置，通过GIS进行最佳路径分析，获得最佳抢修路线。以此减少抢修过程的人工参与，提高自动化程度，实现管道泄漏或爆管情况下的快速抢修。
1.2抢修流程
具体步骤如下。1）接收来自SCADA系统的数据，获取其中各节点的压力等实时状态信息；监测负压波的异常。2）根据负压波异常，判断两个相邻SCADA节点之间发生爆管（或泄露）事件。3）采用爆管分析方法，结合管网GIS的管网拓扑结构和SCADA节点之间距离关系，确定爆管发生的位置；之后自动转到步骤4），同时爆管（或泄露）的发生信息（时间、位置等）发送给指挥中心和抢修队。
2常见燃气管道突发事故成因
2.1人为破坏
由于一些施工单位的疏忽，他们在进行地下作业的过程中，没有提前了解地下管网的分布情况，直接进行违法章程的施工导致我们的燃气管道受到损坏。
2.2管道腐蚀
在施工前，管道一般会被露天放置，大自然的风吹日晒会使得管道的防腐层发生老化，由此可能会使管道形成漏洞。在施工的过程中，如果用力过大或者操作不规范也会加剧漏洞的形成。当管道被埋进土壤后，由于土壤中含有各种化学成分，如果管道的防腐层被破坏或者防腐措施不当，就会与土壤发生离子反应，化学反应或者电化学反应造成管道腐蚀穿孔，从而使得燃气泄漏。
2.3施工质量问题
施工的质量问题主要表现在：第一，一些工程中使用的管材管件质量不合格。第二，有的工人缺乏责任心，为了尽快完成工程，在管沟的开挖过程中，出现管沟深度不够或者回填砾石的情况。第三，焊接质量不过关，焊接参数不正确，咬边，烧穿等外部缺陷；再者，内部缺陷，焊接不紧，留有气孔夹渣等问题，也会导致燃气泄漏。
3原理及关键技术
3.1管道泄漏及定位原理
近年来，负压波检漏技术作为新的检测技术快速发展，该技术原理如图2所示。
图2负压波检漏技术原理
如果管线某位置出现泄漏，则该点出现压力降，产生负压力波。负压波出现后，向管线两端按照一定波速传播，一定时间后，管线两端的SCADA节点压力传感器可接收到负压波。对接收到的负压波进行分析，则可对泄漏与否进行判断。同时，负压波到达两端传感器的时间差，作为对泄漏位置判断的依据。对泄漏点位置X进行计算，如下式：X=α-v2α[L+Δt（α+v）]式中：X表示上游节点与泄漏点的距离；L为两端节点间距离；α通常取经验值1200m/s，为负压波传播速度；v取1.53m/s，为管线内介质流动速度；Δt=tA-tB表示两端传感器节点接收到的负压波时间差。在对泄漏点进行定位时，关键是测定时间差，也就是泄漏开始时出现的负压波，传播到两端压力传感器的时刻tA与tB之间的差。在对tA与tB确定时，对泄漏起始时刻要先确定，也就是将压力设置在一个阈值范围内，如果两端压力值均未处于该范围，则判断压力出现异常，对捕捉到的时刻分别记录；然后按照该时刻推算出tA与tB，采用的方法较多，如数学模型法、时间值直接逆推法及直线法等。因为α比v值明显大，因此，对上式可进行化简：X=12（L+Δt•α）依据泄漏点位置，可对泄漏点或爆炸点所在与关联的节点或管段进行确定，生成关联节点或管段表。
3.2生成抢修材料电子工单
根据城市燃气管网信息系统，对出现泄漏或爆炸点位置可能损坏的设备、材料进行查询，作为维修、更换的依据，系统对相应的节点、管道的材料、设备在数据库内自动查询，或者相应材料的技术参数。如阀门的型号、类型等，管段的管长、管径、壁厚等。对节点与管段依次编制汇总表，对相应的技术参数详细标明，生成抢修材料电子工单。系统将生成的电子工单自动传输到的材料仓库，仓库按照电子清单准备抢修材料，待抢修人员领取使用。
3.3获取最佳抢修线路
利用GIS最佳路径分析功能，系统可根据抢修队伍位置、材料仓库位置及事故点位置进行综合分析，对最佳抢修线路进行计算与确定。在GIS与SCADA结合中，两个平台服务器保持独立，GIS平台实现客户端图形定义与管理。通过一体化设计，统一实现GIS系统与SCADA系统性能，满足燃气管网自动化需求。GIS系统与SCADA系统结合应用的方式如下：采用松散集成结构，燃气管网GIS系统与SCADA系统耦合较松散，SCADA系统作为独立平台，可实现常规系统功能，需要定位的对象分散在各个位置，结合GIS系统对燃气管网故障位置、抢修队伍所在地等位置进行定位即可。利用GIS定位功能，对抢修队伍所在位置进行获取，与路网结合，获得抢修队伍所处道路网络位置；以该位置作为出发点，仓库位置作为途经点，事故位置作为目的地，然后生成最佳抢修路线。
4系统实现
采用SQLServer2000作为系统数据库管理系统，二次开发平台采用MapX，开发工具采用MVS.Net。以某企业燃气管网SCADA系统检测得到的实时状态信息，对该管网中某天内出现的一次泄漏事故进行判断及抢修，如图3所示。图中A点表示泄漏发生未知，此时抢修队伍位于B点，而材料仓库位于C点，通过系统最最佳路径进行分析，生成的抢修路线如图3中所示。
图3抢修最短路径示意图
结束语
在城市燃气管网快速抢修中应用空间信息技术，对泄漏或爆管等事故进行实时的监测、分析、定位，系统在事故发生后，在管网数据库内自动对事故发生的节点、管段以及可能损坏的器件、设备进行分析，自动生成材料清单，发送到材料仓库内，同时依据抢修队伍所在位置、仓库位置及事故点位置，利用GIS对最佳抢修路径进行确定，从而实现燃气管网的快速抢修。
参考文献：
[1]秦康宁，王宪，邹芳铭.燃气管网抢修新技术应用[J].科技视界，2012，19（04）：269~270.
[2]李渊平，段其刚，韩晓龙.燃气管网的检漏及泄漏抢修[J].安全，2011，08（22）：35~37.
论文作者:何伟1,田文齐2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/21
标签：管网论文; 燃气论文; 位置论文; 节点论文; 系统论文; 材料论文; 管道论文; 《基层建设》2017年第23期论文;