一、引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，燃氣管網(wǎng)迅速延伸，拓撲關(guān)系越來越復(fù)雜，燃氣供氣量越來越大，同時城市燃氣用氣量的波動也越來越明顯，因此燃氣的調(diào)度指揮工作難度也越來越大。過去所采用的GIS(地理信息系統(tǒng))、SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))、GPS(全球定位系統(tǒng))、客服系統(tǒng)及其輔助決策系統(tǒng)等信息化系統(tǒng)，在提高管理水平、經(jīng)濟效益和工作效率上的確起到了一定的作用，但是這些系統(tǒng)由于建立的年代不同，缺乏總體規(guī)劃，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各個系統(tǒng)相互獨立，形成了一個個“信息孤島”，而調(diào)度人員在進行調(diào)度指揮時需要同時用到幾個系統(tǒng)，增加了操作的復(fù)雜性，降低了工作效率。筆者主要針對這一問題通過對系統(tǒng)集成進行研究，提出采用SOA(面向服務(wù)的體系架構(gòu))，將已有的與燃氣調(diào)度密切相關(guān)的系統(tǒng)進行集成并在GIS基礎(chǔ)上進行各類信息展示、生產(chǎn)調(diào)度管理和應(yīng)急指揮，以達到高效、及時、準(zhǔn)確的智能化調(diào)度的目的。

二、系統(tǒng)集成方式

SCADA能夠?qū)﹂T站、儲配站、調(diào)壓站、流量站等進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并能在發(fā)生異常情況時自動報警，而當(dāng)發(fā)生報警時調(diào)度人員需要立即知道異常情況發(fā)生的位置。客服系統(tǒng)收到報修信息時，調(diào)度人員需要快速地知道等待修理的部位。GPS車輛定位系統(tǒng)能夠?qū)ρ矙z車輛和搶修車輛進行定位，而在巡檢和搶修的過程中執(zhí)行人員需要知道車輛的最佳行駛路線。從上述情況可以看出，燃氣調(diào)度問題大部分都與地理位置密切相關(guān)。筆者認為應(yīng)把燃氣GIS作為基礎(chǔ)平臺，其他與地理位置密切相關(guān)的調(diào)度系統(tǒng)通過SOA與GIS平臺整合，就像一臺電腦一樣，電腦主板是一個基礎(chǔ)平臺，內(nèi)存、光驅(qū)、硬盤、顯卡等部件都插在主板上，各部件之間協(xié)同工作，共同構(gòu)成一個整體。

SOA是一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過其間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。它獨立于現(xiàn)實服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。在SOA的實施過程中，需要對已有的GIS、GPS、SCADA系統(tǒng)或應(yīng)用封裝成能夠在SOA環(huán)境下運行的系統(tǒng)，經(jīng)過封裝的應(yīng)用系統(tǒng)可以在注冊服務(wù)中心發(fā)布，當(dāng)使用者需要調(diào)用服務(wù)時，通過服務(wù)注冊中心來查找和申請所匹配的服務(wù)，根據(jù)獲取的相應(yīng)接口、合作契約以及地址等相關(guān)信息發(fā)起鏈接，然后使用者就可以綁定并去調(diào)用該服務(wù)。

三、智能化調(diào)度系統(tǒng)功能

(一)燃氣GIS平臺基礎(chǔ)功能

1.智能化位置查詢。

空間定位是GIS的基本功能，而隨著城區(qū)擴大及管網(wǎng)的不斷延伸，燃氣調(diào)度人員對智能化空間定位的需求不斷提高。智能化的空間定位不僅能夠通過坐標(biāo)和燃氣輸配設(shè)備的編號進行定位，而且能夠通過道路的名稱及道路交叉路口的信息進行定位，并且能夠通過構(gòu)造表達式查出滿足給定條件的要素位置。

2.燃氣管網(wǎng)要素信息查詢。

通過在管網(wǎng)圖上單擊鼠標(biāo)等簡單操作，能夠以彈出窗口的形式顯示指定燃氣管網(wǎng)配件的空間信息和屬性信息，包括位置坐標(biāo)、管徑、材質(zhì)、建設(shè)時間等信息。

3.空間分析。

剖面分析：為了方便考察多條管線在垂直方向或沿管線方向剖面的空間位置關(guān)系，能夠根據(jù)所選擇的位置自動繪制橫剖面或縱剖面。

連通性分析：通過在管線圖中的管線上任意選擇兩點，系統(tǒng)能夠高亮顯示這兩點之間的所有聯(lián)通路徑。

流向分析：可以顯示出管道內(nèi)燃氣的流向，包括單管流向和多管流向，通過成本計算設(shè)計出最優(yōu)輸送流向，并計算該流向下相關(guān)生產(chǎn)調(diào)度參數(shù)。氣源追蹤：根據(jù)選定的用戶追蹤到上游的供氣站點或閥門；或者根據(jù)設(shè)施的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定選中的燃氣管道的氣源。

4.區(qū)域統(tǒng)計。

統(tǒng)計出整個燃氣管網(wǎng)或是按照在操作屏幕上選定的矩形、圓形、不規(guī)則多邊形等區(qū)域內(nèi)的管線長度、閘閥個數(shù)和服務(wù)的戶數(shù)等，并且能夠定制統(tǒng)計。例如，按照管線的類別分類統(tǒng)計出燃氣管線的長度。

5.地圖打印。

燃氣GIS本身就屬于AM/FM的范疇，具有強大的自動成圖和設(shè)施管理功能。以GIS為平臺的調(diào)度系統(tǒng)能夠方便地實現(xiàn)對燃氣管線專題地圖的打印。

(二)實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控智能反映

在GIS的平臺上可以顯示靜態(tài)的地形圖和燃氣管網(wǎng)圖，而SCADA能實時地顯示燃氣輸配設(shè)施的各項數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)等信息，因此兩者功能互補。在系統(tǒng)整合后，能夠?qū)崟r地將管網(wǎng)設(shè)施運行的壓力、溫度及流量在GIS平臺上同步顯示，并且當(dāng)SCADA發(fā)生報警時，能自動在地圖中定位，既具有GIS的位置直觀性，又具備SCADA的數(shù)據(jù)實時性，為優(yōu)化調(diào)度提供了全面的參考。將管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)融為一體后，還可以利用GIS數(shù)字高程模型，模擬管網(wǎng)壓力分布狀態(tài)，并用二維或三維圖形直觀顯示出來。

(三)管線巡檢

巡檢員通過使用具有GPS模塊的手機巡檢終端記錄航點和航跡來保存巡線軌跡。GIS平臺可以實時顯示巡檢員的位置及巡檢軌跡，并能夠了解各個巡檢人員發(fā)現(xiàn)故障點的位置和故障的具體情況等。

(四)智能應(yīng)急搶修

當(dāng)客服系統(tǒng)收到搶修信息后能夠根據(jù)空間定位信息自動在GIS平臺上進行定位并報警，一方面可以根據(jù)需要生成關(guān)閥方案，如果關(guān)閥失敗能繼續(xù)生成二級關(guān)閥方案，并生成停氣影響的區(qū)域和影響的戶數(shù)，另一方面通過獲取裝有GPS終端搶險車的位置然后計算出到達搶修地點的最佳車輛和最佳行駛路線，方便調(diào)度中心指揮搶險車輛迅速到達事發(fā)現(xiàn)場實施搶修，并且對歷史數(shù)據(jù)進行記錄。

(五)輔助決策

輔助決策功能在GIS平臺提供燃氣管網(wǎng)設(shè)備位置和屬性信息，SCADA在提供管網(wǎng)運行工況的實時數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，對燃氣管網(wǎng)的壓力分布進行分析和模擬以優(yōu)化儲氣和調(diào)峰；對燃氣用戶的用量進行預(yù)測以制定合理的供氣計劃；對燃氣管網(wǎng)的壓力、流量等進行分析從而及時發(fā)現(xiàn)泄漏，減少災(zāi)害事故的發(fā)生和泄漏的損失；對管網(wǎng)的安全運行進行評估以合理制定設(shè)備維修和更新計劃。

四、結(jié)論

實踐證明，以GIS為基礎(chǔ)平臺的多系統(tǒng)整合智能化調(diào)度系統(tǒng)解決了以往各系統(tǒng)獨立運行所導(dǎo)致的調(diào)度工序繁雜、數(shù)據(jù)共享差及互用性差等問題。在提高燃氣生產(chǎn)調(diào)度水平，減輕調(diào)度人員工作量的同時提升了應(yīng)對突發(fā)事件的處理能力和響應(yīng)速度。同時，燃氣調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)是一個長期的過程，只有對系統(tǒng)不斷進行完善、對燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)及時更新才能更好地實現(xiàn)其智能化調(diào)度的價值。

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(本文作者：馬季林 天津市燃氣集團有限公司工程師)