DMA技術對燃氣信息化數據采集的完善

秦 剛, 王 宇, 萬驛川

(1.四川省高發城鎮燃氣研究院有限公司, 四川 成都 610000; 2.彭州華潤燃氣有限公司, 四川 成都 611900; 3.四川省高發智安信息科技有限公司, 四川 成都 610000)

1 燃氣信息化數據采集現狀分析

智慧燃氣系統作為智慧城市系統的重要組成部分,在城市能源管理中發揮重要的作用[1]。燃氣公司的安全運營管理要素為管道等各類設施,燃氣公司通過信息化手段對管理要素信息進行采集,以反映公司的安全運營情況。常用的燃氣信息化系統數據采集特點[2-4]見表1。各種方式形成點-線-面的平面空間數據體系,點指單根管道、單臺設備、單個用戶,線指有輸配關系的管道及附屬設施、用戶,面指輸配系統與全部用戶。

表1 常用的燃氣信息化系統數據采集特點

通過表1可知,各系統間無直接關聯,采集的數據形成數據孤島,而且由于燃氣用戶具有高度分散及開放性,導致現有基礎數據都存在一定程度的缺失、不準確[5]。

燃氣的安全問題本質是由燃氣的易燃易爆性質引起的,安全運營管理要素是通過燃氣連續流動建立關聯關系。目前燃氣行業采集的燃氣流動狀態數據是流量、壓力、溫度。燃氣公司想要實現信息化標準數據采集并形成準確的分析模型,需要采集時空數據,時空數據具有完整的管理要素、準確的空間數據,同時具有時效性及邏輯性。

因此,需要通過一種可以對實時流量進行準確監控,并能夠建立流量之間邏輯關系的技術,才能夠將采集的信息化數據應用于燃氣安全運營管理。通過應用區域計量分區(DMA)技術采集時空數據,為燃氣信息化系統數據采集提供新的思路和解決方法,達到完善和提升信息化數據采集質量的目的。

2 DMA技術

DMA技術即區域計量分區技術,該技術通過對供氣區域進行劃分,以燃氣輸配工藝關系為基礎,形成具有關聯關系的多個分區。流量作為燃氣流態的重要判斷依據,形成具有關聯關系的多個分區,使用超聲波流量計實時采集、分析各分區數據,及時發現異常情況并進行處理,通過分區可控進而提升燃氣安全運營管理水平[6]。DMA技術示意見圖1。

圖1 區域計量分區技術示意

DMA技術實現的根本是分區的合理性,實現的關鍵是各級計量的準確性以及干擾因素的排除。意義在于通過信息化手段,梳理管網關系建立分區,降低計量數據基數,使異常數據凸顯,從而及時發現異常、分析異常、強化管理,最終有效提升安全運營水平,信息化系統是實現DMA技術的核心技術手段。

3 DMA技術時空數據采集及功能

① DMA技術數據采集的準確性與時效性

超聲波流量計特點是計量準確、雙向計量、寬量程,DMA技術利用超聲波流量計監測流量,通過實時數據傳輸實現全部超聲波計量點位任意時間的流量數據采集。結合DMA技術的計量關系,建立流量數據的邏輯關系,利用信息化平臺進行數據展示,實現了瞬時流量的真實監測與反饋,解決了燃氣信息化系統數據采集的準確性及時效性問題。

② 用戶實時流量計量方式

目前用戶實時流量計量方式有單表計量與總表計量,分區內包含了不同類型的用戶,各類型用戶數量、用氣規律、分布不一致,利用合理的方式對各類型用戶進行實時流量計量,建立流量數據與安全運營管理之間的聯系,是信息化數據實現安全管理的關鍵。

a.單表計量

大用氣量用戶以大型商業、工業用戶為主,用氣規律受行業、生產特點等因素影響大,會形成具有用戶自身特點的用氣規律。其用氣量改變對輸配系統影響較大,用氣數據會直接影響輸配系統流量,與燃氣安全運營產生直接邏輯關系,因此對大用氣量用戶采取單表計量方式。

b.總表計量

小用氣量用戶以居民用戶與小型商業用戶為主,具有數量多、用氣量小、用氣時間段較為統一、臨時小流量用氣情況多的特點。單獨的小用氣量用戶對于輸配系統影響小,其用氣量變化對于輸配系統流量產生的影響可以忽略不計,用氣量數據也不能與燃氣安全運營形成直接的邏輯關系。如果對小用氣量用戶進行單表計量,成本極高,嚴重影響燃氣公司的正常生產經營。小用氣量用戶日常用氣規律基本一致,可以使具有輸配關聯關系的用戶形成數據集,采用總表計量方式,對用氣總量實時數據進行采集,用于反映該區域輸配系統中燃氣流動狀態,以分區為管理單元,實現該用戶群的安全管理。

以上計量方式不僅可以建立流量數據與安全運營系統的邏輯關系,還可以建立時空數據與空間數據關聯關系,利用實時計量的流量數據與抄表的累計流量進行比對,相互校驗保障數據準確性。通過得到的用氣規律,對未來用氣量進行預測,提升用戶用氣管理業務效能。

c.計量方式的應用

以PZ市XJ區域為例,該區域有居民用戶472戶、小型商業用戶23戶、大型商業用戶1戶、大型工業用戶3戶。大用氣量用戶分布較分散,居民用戶集中于3個小區,23戶小型商業用戶分布于2個小區周邊,利用DMA技術對該區域進行管理。3戶大型工業用戶及1戶大型商業用戶進行單表計量;根據地理位置分布、輸配關系,將472戶居民及23戶小型商業用戶劃分為:居民用戶群1+小型商業用戶群1、居民用戶群2+小型商業用戶群2、居民用戶群3,分別進行總表計量。XJ區域計量方式見圖2。

圖2 XJ區域計量方式

③ DMA技術的功能

DMA技術在燃氣安全運營管理中主要有3個功能,分別是基于數據波動模型的安全監測功能、基于區域氣源預測和分區調度模型的科學調度功能、基于實時供銷差監控分析模型的精細管理功能。

a.數據波動模型

數據波動模型需要對各分區的實時流量進行全天候持續采集,形成波動基準曲線,并對各分區的用氣高峰點、用氣0流量點、最小用氣時間段進行分析,進行自定義動態報警設置,實現流量異常發現、異常范圍鎖定。

b.區域氣源預測和分區調度模型

區域氣源預測和分區調度模型需要對各分區的實時流量進行全天候持續采集,形成用氣規律曲線并進行預測,重點關注大用氣量用戶情況,結合燃氣公司的氣源供應策略,進行調度預設,最終實現分時分區供應、綜合調控供應。

c.實時供銷差監控分析模型

實時供銷差監控分析模型需要對用戶的實時用氣量數據進行全天候實時采集,根據用戶的用氣規律,進行零異常用戶、小用氣量用戶、近期規律不一致用戶判定,重點排查,消除供銷差異常。

4 DMA技術各模型的應用

① 數據波動模型應用

PZ燃氣公司利用DMA技術,采取總表計量對LJ小區的流量數據進行全天候實時數據采集,通過一定周期流量數據采集,形成流量報警曲線。LJ小區2023年2月4—10日流量曲線見圖3。2023年2月10日2:25,LJ小區計量流量突然快速升高,且較大的流量持續了一段時間,與該時段日常用氣行為不符,信息化平臺立即報警。調度中心下達指令開展小區排查,最終發現小區中壓主管道泄漏,杜絕了事故發生。

圖3 LJ小區流量曲線

同時通過圖3還可以發現,2023年2月10日2:25—2:51時段的0流量點消失,也進一步確認了小區泄漏。

通過應用DMA技術采集實時流量數據,可以實現泄漏預警,可以高效確定泄漏范圍,提升燃氣公司泄漏管控水平。

② 區域氣源預測和分區調度模型應用

ZH鎮與GH鎮是PZ市的服裝生產中心、陶瓷生產中心,其對燃氣的需求對PZ燃氣公司氣源調度策略有著重要的影響。利用DMA技術對ZH鎮與GH鎮進行分區管理。

XX服裝廠是ZH鎮內的大型服裝生產企業,分析發現,其高峰用氣量幾乎不變,用氣時間受生產計劃影響,用氣起始時間與生產計劃有關,具有不確定性,但生產期間用氣曲線幾乎一致。PZ燃氣公司通過與XX服裝廠溝通,獲取其近期生產計劃,制定對ZH鎮的區域氣源供應策略,降低該分區的供氣風險,滿足用氣需求,降低運營成本。

傳統調度主要依靠調度人員工作經驗,而通過應用DMA技術進行分區管控,可以實現精細化且具有針對性的調度,有效提升燃氣公司安全運營管理水平。

③ 實時供銷差監控分析模型應用

PZ燃氣公司利用DMA技術,對GH分區內的陶瓷廠流量數據進行采集,一旦生產,為保障窯內溫度,設備需連續穩定運轉數日,該時間段內分區的用氣數據曲線穩定且無0流量點存在。2022年3月15日陶瓷廠突然出現流量大幅下降,與該廠用氣規律不一致,信息化平臺立即判定該廠為異常用戶。通過現場排查,發現該用戶存在規避燃氣計量行為,最終避免了損失。

傳統供銷差異常用戶管理主要是依靠經驗,結合現場蹲點排查,但是由于用戶多,大型用戶生產規律各有特點等,導致排查難、效率低。應用DMA技術后,通過合理的分區,對流量數據及用氣行為進行采集分析,可以精準發現異常用戶,提升燃氣公司工作效率。