1、2023年8期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application燃气安全监测预警平台设计与应用研究崔其文1，解福2，王书涛1，黄广超1（1.中国电子系统技术有限公司，北京 100039；2.山东师范大学 信息科学与工程学院，济南 250014）自 2020 年以来，全国燃气事故总量连续 7 个季度持续上升，较大级别以上事故呈抬头趋势1。2021 年连续发生湖北十堰“6 13”、辽宁沈阳“10 21”等多起较大及以上级别安全事故，造成人民群众生命财产重大损失2。针对日趋严峻的燃气安全形势，国务院安委会、应急部和住建部等接连发文3-9，要求贯彻落实习近
2、平总书记重要指示精神，按照李克强总理等同志批示要求，部署在全国开展城镇燃气安全排查整治工作，推进城市安全风险监测预警平台建设，系统整治燃气安全问题，防范化解重大燃气安全风险，遏制城镇燃气爆炸事故高发态势。1燃气安全监测预警平台设计背景统计数据10表明，我国燃气泄露爆炸事故发生在室内的居多，占比在 60以上，且呈现增长态势。室内燃气事故中，居民用户占比最高，饭店和酒店等工商用户位居第二，其他场所内的事故发生率相对较低。另外，相较于室内燃气（灶）泄露爆炸事故，由液化气钢瓶导致的泄露爆炸事故占比更高，约占所有室内事故的60%。对室外燃气泄露爆炸事故而言，第三方施工破坏燃气管线是导致事故的主要原因，占
3、比高达 84%；其次是由管道自身老化、腐蚀等所导致的泄露爆炸事故，占比约 911。因此，燃气爆炸事故防范需要室内室外两手抓：室内居民用户重点防范因阀门松动、胶管老化脱落所导致的泄漏爆炸事故12-13；饭店、商户重点防范液化气钢瓶泄露爆炸事故14，并且要从源头上遏制报废、超期钢瓶流入市场及非法充装等现象，严厉打击“黑气、黑瓶、黑车及黑点”，消除液化气钢瓶运输流转、充装及使用环节安全隐患。室外则要重点防范由第三方施工破坏15和管道自身老化腐蚀所导致的燃气泄漏爆炸事故16-17。除了关注燃气管道自身是否有泄漏外，还要特别关注燃气在相邻地下空间（燃气管道附近的燃气井、雨水井、污水井、电力井、自来水管道
4、井和通信井等）积聚的情况18，这是导致重特大燃气事故的罪魁祸首。如图 1 所示。2燃气安全监测预警平台设计思路围绕燃气储配输送安全、终端用户用气安全、液化气钢瓶全生命周期流转安全和第三方施工破坏风险防第一作者简介：崔其文（1982-），男，硕士，工程师。研究方向为公共安全与应急人工智能与信息处理。摘要：该文在对各类室内、室外燃气泄露爆炸事故及其致因进行分析的基础上，提出燃气安全监测预警平台的设计思路，通过对燃气管网、相邻空间、终端用户、第三方施工和液化气钢瓶等影响燃气安全的危险源、风险点等实施物联监测、异常自动预警和全生命周期安全监管，提升城市燃气安全风险自动识别能力和综合防范水平。关键词：燃
5、气安全；燃气管网；相邻空间；第三方施工；液化气钢瓶中图分类号：TU996文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）08-0104-04Abstract:Based on the analysis of all kinds of indoor and outdoor gas leakage and explosion accidents and their causes,thispaper puts forward the design idea of gas safety monitoring and early warning platform.Through the gas n
6、etwork,adjacent space,end-users,third-party construction,liquefied gas cylinders and other dangerous sources and risk points that affect gas safety,suchas physical couplet monitoring,abnormal automatic early warning and whole life cycle safety supervision,so as to improve theautomatic identification
7、 ability and comprehensive prevention level of urban gas safety risks.Keywords:gas safety;gas pipeline;adjacent space;third party construction;liquefied gas cylinderDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.08.024104-设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年8期范 4 方面内容，借助物联网、云计算、大数据与人工智能等先进技术，打通政府
8、各相关委办局以及政府同企业间的网络、数据通道，构建燃气安全监测预警平台，实现燃气安全物联监测接入、政企业务数据共享和应用系统集成应用，对燃气安全进行全时空、全方位安全运行监测和全行业链条、全生命周期安全生产监管，第一时间发现风险、排查风险和消除风险，针对突发状况快速做出应急响应和联动处置，全面提升城市燃气安全运行保障、安全生产监管与突发事件应急处置水平。3燃气安全监测预警平台总体设计燃气安全监测预警平台基于“13612”总体架构，打造燃气安全“一张网络、三大支撑、六项应用、一个驾驶舱、两个配套体系”，如图 2 所示。图1燃气安全监管思维导图图2燃气安全监测预警平台架构图3.1一张网络“一张网络
9、”，即燃气安全运行监测物联网。重点开展 5 大场景的监测物联网建设：燃气管网监测包括针对燃气管道压力、流量监测、燃气井、储气站和调压站等的燃气浓度监测19；燃气管网相邻空间监测，主要针对燃气管网相邻的雨、污、水、电和通信等地下管沟、窨井等附属设施开展燃气浓度、环境温度、湿度及水位等的监测；终端用户监测，主要对居民用户、工商用户厨房内的燃气浓度、一氧化碳浓度进行监测，并附带监测泄漏预警联动的电磁阀装置，控制自动关闭燃气阀门；液化气钢瓶泄漏监测，通过在液化气钢瓶上安装泄漏监测仪，实现泄漏预警后联动关阀；第三方施工智能监测，通过对“雪亮工程”“天网工程”和“智慧交通”等的视频监控进行接入和智能分析，
10、实现对挖掘机作业等的自动识别和异常监测。3.2三大支撑“三大支撑”，指云网服务支撑、数据治理支撑和应用服务支撑。其中：云网服务支撑，主要依托政务云、政务外网和互联网专线等云网基础设施，提供基础计算资源、存储资源和网络传输资源等的支撑服务；数据治理支撑，通常依托政务共享大数据平台或数据中台，对燃气安全相关的基础数据、业务数据、物联监测数据等进行统一汇聚和数据治理，为上层应用提供数据调用、数据计算及数据分析挖掘服务；应用服务支燃气储配输送安全终端用户用气安全液化气钢瓶全生命周期安全燃气安全燃气管道安全相邻空间安全居民用户用气安全工商用户用气安全运输安全充装安全使用安全防燃气管道泄漏防第三方施工破坏
11、防燃气相邻空间集聚防燃气泄漏爆炸防一氧化碳中毒防燃气泄露爆炸防液化气钢瓶爆炸“黑车”识别运输异常识别“黑点、黑气”识别防泄露爆炸充装智能控制“黑瓶”识别到期检测/报废提醒防泄漏爆炸一个驾驶舱六项应用三大支撑一张网络标准规范体系燃气安全驾驶舱燃气应急辅助决策一张图燃气安全运行综合态势燃气安全风险分布四色图燃气安全监测预警一张图燃气安全专项应用液化气钢瓶全生命周期安全监管系统第三方违法施工智能化监管系统燃气安全监测预警系统燃气安全数字档案系统燃气安全生产监督管理系统燃气应急协同联动系统应用服务支撑可视化GISBIM 建模物联信息采集视频融合融合通信模型工场数据治理支撑运行保障体系数据服务数据可视化
12、数据计算数据管理数据处理数据交换与共享云网服务支撑数据资源中心基础信息库地理信息库业务数据库BIM 信息库视频率物联监测库计算资源池存储资源池政务外网政务内网行业专网互联网4G/5GNB-IOT 物联网燃气安全运行监测物联网居民用户工商用户调压站充装站液化气瓶燃气管网/燃气井燃气公司政法委/公安/交通CH4COCH4C3H8CH4C3H8C3H8CH4液位SCADA运传系统巡检系统视频监控105-2023年8期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application撑，主要为上层应用提供 GIS 地图、可视化展示、BIM建模、物联信息采集、视频融合、融合
13、通信和模型工厂等的共性服务支撑。3.3六项应用“六项应用”包括燃气安全数字档案系统、燃气安全生产监督管理系统、燃气应急协同联动系统、液化气钢瓶全生命周期安全监管系统、第三方违法施工智能化监管系统和燃气安全监测预警系统。其中：燃气安全数字档案系统，主要负责燃气管网、相邻空间、燃气用户、危险源和防护目标数等的电子台账信息的管理维护和可视化展示；燃气安全生产监督管理系统，负责燃气企业及安全许可、管线巡检、入户巡检、风险分级管控和隐患排查治理等的监督管理；燃气应急协同联动系统，主要用于支撑对燃气事故的应急响应与协同联动处置，功能包括预案数字化管理、事故信息接报、现场状况监测监控、事故研判分析、人员物资
14、调度、协同联动处置和模拟演练，以及应急物资、装备、救援队伍和专家等的管理；液化气钢瓶全生命周期安全监管系统，借助电子台账、电子标签及充装控制等手段，实现液化气瓶从生产、销售、运输、充装、使用、检测和报废全过程安全流转控制，对“漏气、黑气、黑瓶、黑车、黑点和非法充装”进行自动报警，确保液化气钢瓶底数清、状态明、安全流转与合规使用；第三方违法施工智能化监管系统，燃气公司与住建、城管与交通等部门对接第三方施工登记信息，借助视频融合与智能分析手段，对“雪亮工程”“智慧交通”等视频监控信息进行分析研判，智能识别挖掘机、打桩机及顶管机等施工作业事件，并对违法施工进行筛选与报警，提醒燃气公司做好施工周边管线
15、巡检盯防，防范因第三方施工破坏导致的管线泄漏爆炸事故；燃气安全监测预警系统，实现对燃气管网燃气泄漏监测、相邻空间燃气浓度、温度水位监测、终端用户燃气泄漏监测、液化气钢瓶泄漏监测、黑气、黑瓶、黑车、黑点预警及第三方施工监测等的预警模型管理、指标配置，以及预警联动流程、信息发布流程设置、实时在线监测和预警可视化展示等功能。3.4一个驾驶舱“一个驾驶舱”，即燃气安全驾驶舱，包括燃气安全运行综合态势、燃气安全风险分布四色图、燃气安全监测预警一张图和燃气应急辅助决策一张图 4 个子系统。其中：燃气安全运行综合态势，以 GIS 和图表可视化相结合的方式，来综合展示城市燃气输配供应、液化气钢瓶流通使用的运行
16、状况、覆盖用户及用气量情况，以及日常巡检维护、风险管控与隐患排查发现的突出风险、重大隐患和历史事故等的统计分析情况、安全运行态势与发展趋势研判等状况，以便城市主官快速全面掌控城市安全运行状况，为城市燃气安全风险防控和专项整治提供辅助决策支撑；燃气安全风险分布四色图，基于燃气储配输送、液化气钢瓶全生命周期流转所涉及的危险源信息、日常燃气管道、场站巡检发现的问题、风险分级管控数据、隐患排查治理数据、燃气管网及相邻空间预警信息、液化气钢瓶监管异常信息和第三方施工破坏报警信息等进行综合风险评估和研判分析，借助 GIS 构建燃气安全风险“红、橙、黄、绿”四色分布图，刻画城市各片区风险分布及风险等级状况；燃气安全监测预警一张图，借助物联信息采集系统实现燃气管网及相邻空间、终端用户、液化气钢瓶和第三方施工破坏等监测预警信息的接入汇聚后，基于GIS 和图表可视化工具实现对各类监测预警信息的一张图分布展示、调取、分类分级统计分析和趋势研判，支撑燃气安全值守监测和快速预警响应工作开展，并为故障、事故应急处置提供在线监测监控信息支撑；燃气应急辅助决策一张图，服务于燃气事故应急指挥与救援处置，实现对燃气泄漏爆
