单克 安成名 朱国忠 张浩 孟伟 杨光

深圳市燃气集团股份有限公司

 

摘要：燃气易燃易爆的特性决定了燃气管道是不容忽视的危险源，近期接连发生的燃气事故给燃气行业安全敲响了警钟。将大数据分析、人工智能及5G通讯等新一代信息技术与燃气安全管理技术相融合，提出燃气事故预防管控技术研究方法，以期为保障燃气管道安全运行提供技术支持。

关键词：燃气管道；易燃易爆；大数据分析；人工智能；5G通讯技术；事故预防

 

湖北十堰“6·13”重大燃气爆炸事故造成26人死亡，138人受伤，直接经济损失约5395.41万元。事故暴露出腐蚀防护技术落后、违规建设改造、隐患排查整改不落实、应急处置不当、物业安全管理混乱等诸多教训和短板[1]。随后，接连发生沈阳“10·21”燃气爆燃事故、大连“10·24”燃气闪爆事故等，给燃气行业安全敲响了警钟。

作为城市地下生命线工程的重要组成部分，燃气管网设施的发展状况标志着城市的现代化程度[2-4]。燃气易燃易爆的特性决定了燃气管道是不容忽视的重大危险源，第三方损坏、管理不当等原因可能会导致燃气管道破损泄漏，引发火灾、爆炸等事故。加之燃气管道多位于人口稠密区域，一旦发生事故，极易造成严重的人员伤亡、财产损失以及供气中断等后果[5-7]。 据《全国燃气事故分析报告（2020）》[8]披露：2020年全国（不含港澳台）共发生燃气事故615起，共造成92人死亡、560人受伤。  

将大数据、云计算、人工智能及5G通讯等“新一代信息技术”与“传统安全管理手段”融合，以期全面提升燃气管网安全管理智慧化水平，提高管理效率，降低运行成本，保障安全运行，实现管理数字化转型。

1  管网健康安全状态评估

围绕高压、次高压、中压燃气管线，构建安全监测及管控关键指标，根据管网的缺陷数量、防腐层状况、阴保系统状况、地质灾害敏感点、管材基础信息、压力温度流量数据（管道压力、温度传感器对接）等数据，定量评估管网健康安全状态。某典型燃气管线于2010年1月投入使用，沿途经过山地、城镇、工业区、农田等，穿越公路、铁路、河流，全长69.8公里。管道设计压力为1.6 MPa，工作压力为1.4 MPa，管道规格为Φ510 mm×7.9 mm，材质为X52钢，防腐层为3PE。将评估结果绘制成安全状态分布图，可指出影响该燃气管线健康安全状态的主要危害因素，如图 1所示。

将燃气管网健康安全状态评估结果叠加到智慧燃气数据底座上，通过一屏感知系统直观地呈现管道潜在风险因素，能够使决策者和管理者实时掌控所辖管道安全状态，如图 2所示。

图 2 管网健康安全状态呈现

2  场站AI视频监控

利用边缘计算算法，开发场站AI视频监控，如图 3所示，实现对场站、储备库、调压站等场景的实时监控。人员装备图像识别系统利用最新的深度学习与人工智能技术，结合后台工单信息，关联识别现场工作人员的不安全行为，如：不穿工装、不佩戴安全帽、吸烟或打电话，装车未设置警示牌等，为安全员对现场监督提供有力保障。通过对区域智能检测识别系统的布设，实现对第三方施工人员行为的实时监控、报警管理等，如图 4所示。使得管理者能够及时、高效地对现场进行管控，杜绝现场不安全行为，避免事故发生。

图 3 场站AI视频监控

图 4 场站内不安全行为预警识别

3  5G+智慧燃气应用

5G+智慧燃气应用由城市数字底座、数字孪生管网、SCADA、混合云、5G边缘云、5G专网及物联网平台构成，三大智慧燃气场景包括智慧管网、智慧场站、智慧安全。 5G+智慧燃气系统总框架如图 5所示，系统功能主要包括两大方面。

图 5 5G+智慧燃气系统总框图

推动终端智慧化感知：在智慧管网、智慧场站中部署百万级5G物联网感知终端，实现燃气门站、调压站、管网、终端用户全场景数据采集及实时监测，将安全管理模式由被动防御变为主动感知。

加大无人化生产赋能：推行无人化场站、无人机巡线、车载巡线等智慧管网、智慧场站场景的建设，推动由大量人工现场巡查巡检方式向“技防+人防”模式的转变，提升安全运营效率及可靠性。

4  燃气事故应急抢险

在三维底图呈现以下燃气业务数据：①地质灾害敏感区域、第三方工地等实时监控画面；②巡查巡检车辆定位和实时路线信息。基于三维底图，按压力等级对管网着色，显示当前报警点位置、抢修车辆位置等；③以浮窗形式显示：报警信息列表、当前抢修力量信息、第三方工地信息、当前巡检人员数量等；为事先预防、事后应急提供科学的技术支持，如图 6所示。

图 6 燃气管道事故应急抢险场景

5  结论

利用大数据分析、人工智能及5G通讯等新一代信息技术，提出燃气事故预防管控技术研究方法，包括管网健康安全状态评估、场站AI视频监控、5G+智慧燃气应用、燃气事故应急抢险等。以期促进智慧燃气与智慧城市的深度融合，实现与城市应急保障资源的共享与协同，提升城市燃气的安全管理与应急处置能力。

 

参考文献：

[1]中国应急管理.湖北省十堰市张湾区艳湖社区集贸市场“6·13”重大燃气爆炸事故调查报告[R].2021.

[2]吴掠桅，崔蓓，俞蔚.智慧城市时空数据三维可视化设计与关键技术[J].地理空间信息，2021，19(07)：9-11.

[3]陈惠敏.基于“互联网+”构建智慧燃气总体架构[J].化学工程与装备，2021(03)：111-113.

[4]狄彦，帅健，王晓霖.油气管道事故原因分析及分类方法研究[J].中国安全科学学报，2013，23(7)：109-115.

[5]帅健，单克.基于失效数据的油气管道定量风险评价方法[J].天然气工业，2018，38(9)：129-138.

[6]单克，帅健，张思弘.基于修正因子的油气管道失效概率评估[J].中国安全科学学报，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]中国城市燃气协会安全管理工作委员会.全国燃气事故分析报告[R].2020.

作者简介：单克，1991年生，深圳市燃气集团股份有限公司博士后，研究方向为城镇燃气管道安全工程技术，包括燃气事故模拟、风险评价、完整性管理和效能评价等。联系方式：13810572663，965610446@qq.com 。