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智慧化燃气安全管理平台建设

文档作者：谢或馨马季林张承文档来源：天津滨海燃气集团有限公司		点击数：	更新时间： 2021年07月21日
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第39卷第2期
2019年2月
煤气与热力
GAS＆HEAT
V01．39 No．2
Feb．2019
智慧化燃气安全管理平台建设
谢或馨， 马季林， 张承
(天津滨海燃气集团有限公司，天津300457)
摘要： 智慧化燃气安全管理平台采用3层网络架构设计：现场数据采集层、数据信息处理
中间层、业务管理应用层。阐述智慧化燃气安全管理平台的建设目标、建设需求，现场数据采集层、
数据信息处理中间层、业务管理应用层的组成和功能。
关键词： 燃气安全管理平台； 智慧化；物联网；燃气安全信息系统
中图分类号：TU996．8 文献标志码：B 文章编号：1000—4416(2019)02—0829-04
作者简介：谢或馨，女，工程师，学士，从事燃气信息化
及技术管理工作。
1智慧化燃气安全管理平台建设的提出
天津滨海燃气集团有限公司(以下简称滨海燃
气集团)担负着天津滨海新区的燃气供应工作，下
辖多家企业：天津滨燃管网建设有限公司、天津市塘
沽燃气有限公司、天津港益供热有限责任公司、天津
滨海中油有限责任公司等。这些下属公司有各自管
辖的管网、厂站、调度系统。滨海燃气集团管辖高压
燃气管网141．2 km，次高压燃气管网187．43 km，中
压燃气管网422．7 km，低压燃气管网1 200．88 km；
拥有储气量15×104 m3的高压球罐的门站1座，
LNG供应站1座(最高输气能力为270×104 m3／
收稿日期：2018—05—19；修回日期：2018—11—25
d)，从不同方向向滨海新区供气⋯。2018年滨海燃
气集团燃气供气量达44 831×104 m3，民用用户达
418 455户，工商业用户达1 439户。由于集团下属
公司建立了各自不同的管网监控系统、安全管理系
统和日常业务管理系统，没有统一的管理工具，因
此，对于整个集团来说，主要存在以下的问题：
①现有的集团总部以及各分公司、各级管理
部门的沟通效率不高，各种管理系统相互独立，无法
实现信息共享。
②应急管理过程非标准化，应急物资、应急设
施、应急预案等无法进行统一管控，应急响应过程缺
乏有效的信息共享及沟通平台。
③缺乏统一平台对已有的各种现场工艺监控
系统进行整合，以及对各种历史数据进行深入分析
与挖掘。例如，当管网设施出现预警时，由于缺少基
于历史数据的运行趋势曲线作为技术支撑，因此，未
能实现安全风险的超前控制和规避。
针对以上3点比较突出的问题，基于成熟的物
联网技术和蓬勃发展的大数据云计算技术，提出建
设一套智慧化安全管理平台。
2智慧化燃气安全管理平台建设目标和需求
’?，： 强强汀赫
基于目前企业现存的信息化基础，搭建智慧化
安全管理平台，最终实现滨海燃气集团及下属单位
·B 29·
第39卷第2期煤气与热力www．g够heat．cn
的管网远程监控、安全预测预警、安全应急指挥管
理、安全业务管理、办公管理、教育培训等核心应用
的同时，贯通共享各种业务信息，达到智慧化燃气安
全运维的目标。
2．2建设需求
①整合滨海燃气集团总部和下属各分公司的
3类业务板块(现场工艺生产系统监控业务、安全管
理运行业务和支撑性运营管理业务)，打破信息孤
岛，归纳总结一套适用于集团(包括分公司、各部
门)应用的标准化业务管理平台软件，实现从现场
工艺数据监控(例如管网SCADA系统监控)，到安
全管理运行业务(例如应急调度指挥)，再到支撑性
运行管理业务(例如安全管理流程预案、安全检查、
教育培训等)的全方位信息共享管理平台，提高各
部门运维管理人员的工作效率。
②通过平台建设，实现标准化的统一的应急
指挥和管理策略，使各种应急管理信息和数据实现
共享化、可视化，进一步提升应急管理指挥调度中心
的指挥协调能力。
③通过平台建设，在管网安全管理的过程中
融人物联网信息化智能化技术，对重要的安全数据
进行历史数据分析与预判，完善安全管理机制，自主
智能地明确给出应急管理策略(安全管理平台支撑
体系)，这是管道燃气企业安全管理的新思路旧J。
3智慧化燃气安全管理平台的构建
智慧化燃气安全管理平台按照3层网络架构
(现场数据采集层、数据信息处理中间层以及业务
管理应用层)来构建。现场数据采集层利用数据采
集工作站从生产工艺现场的各种监控系统收集数据
信息，并向上提供给数据信息处理中间层。数据信
息处理中间层在得到海量的现场数据以后，通过协
调各种数据服务器和应用服务器，完成各种数据清
洗、过滤以及应用策略等支撑性工作。顶层的业务
管理应用层通过安全管理系统应用服务器，与数据
信息处理中间层的各种数据服务器和应用服务器进
行数据与信息的交互，从而实现公司内各种管理业
务。运维和管理人员通过各终端设备以及监控大屏
幕完成与业务管理应用层页面的人机交互，进而实
现整个安全管理平台的功能。智慧化燃气安全管理
平台架构见图1。
3．1现场数据采集层
①消防监控系统现场工作站：完成工艺现场
业务管理应用层
移动集团和下属公司调度指挥中心
终端计算机终端大屏幕
T } }
网络防火墙
l
安全管理系统应甩服务器
有线网络(企业VPN)
数据信息处理中间层
I实时数据l l业务知识数l l地图应用l l移动应用I
I服务器l l据库服务器l I服务器l l服务器l
l l l l
网络中心交换机
有线网络(企业VPN)
现场数据采集层
现场数据采集汇总工作站
ll通信罔关II通信网关l|通信网关l3l Il I I I I
l消防监控{|泄漏检测||火灾检测|I管罔$C．．ADAI
l系统现境I I搬警系统，1l报警系统II系统现场工l
I工作站l|现场工作站|l现场工作站I| 作站l
图1 智慧化燃气安全管理平台架构
消防系统的实时监测与控制，同时通过通信网关l
将现场消防数据传输给现场数据采集汇总工作站。
②通信网关1：完成通信协议转换的功能，将
消防监控系统现场工作站的通信接口数据转化成与
现场数据采集汇总工作站的通信接口能够兼容的数
据。
③泄漏报警系统现场工作站：完成工艺现场
的燃气泄漏检测与报警功能(例如凝水缸及阀门井
的泄漏检测与报警)，同时通过通信网关2将现场
的泄漏检测报警数据传输给现场数据采集汇总工作
站。
④通信网关2、通信网关3：与通信网关l的
功能相似。
⑤火灾检测报警系统现场工作站：完成工艺
现场的火灾检测与报警功能，同时通过通信网关3
将现场的火灾检测报警数据传输给现场数据采集汇
总工作站。
⑥管网SCADA系统现场工作站：完成工艺
现场(例如各个气源站、主干管网和分支管网的管
·B 30·
WWW．gasheat．cn 谢或馨，等：智慧化燃气安全管理平台建设第39卷第2期
道及其设施、各调压站)的燃气压力、温度等数据监
测与控制功能，将实时数据上传至现场数据采集汇
总工作站，同时接收来自于现场数据采集汇总工作
站的设定数据(例如压力报警阈值等)。由于管网
SCADA系统现场工作站与现场数据采集汇总工作
站通信接口相互兼容，因此，不需要通信网关进行数
据转换。
⑦现场数据采集汇总工作站：接收并汇总各
个现场数据监控子系统工作站的实时数据，并进行
一定的数据清洗、整合、过滤后，通过有线网络，基于
企业VPN(虚拟专用网络)进行数据加密通信后，再
传输给数据信息处理中间层的实时数据服务器。在
实际网络部署过程中，图1中显示的相同类型的现
场数据采集汇总工作站采用了模块化设计，共有两
个：一个位于滨海燃气集团总部，另一个位于集团下
属的塘沽燃气有限公司。随着系统不断地投人使
用，后期会逐步扩展到其他下属子公司。
3．2数据信息处理中间层
数据信息处理中间层主要由网络中心交换机、
实时数据服务器、业务知识数据库服务器、地图应用
服务器、移动应用服务器构成。其作用是对下收集
现场数据采集层数据并进行数据储存、分析和处理，
对上提供业务管理应用层所需的数据服务。各个服
务器都部署于集团网络中心机房，相互之间通过网
络中心交换机进行数据与信息的交换与协调。
①网络中心交换机：对各个服务器之间的数
据传输进行互联、协调、储存和转发。现场数据采集
层的数据通过企业VPN网络将现场实时数据传输
到数据信息处理中间层的实时数据服务器也是通过
交换机进行的。
②实时数据服务器：主要是针对工艺现场的
各种数据进行储存、转发和分析。在收到业务应用
管理层的安全管理系统应用服务器的数据请求时，
为其提供实时数据和历史数据分析曲线等数据服
务。安全管理系统应用服务器可以通过多种数据服
务方式(如API、OPC、WCF等)来访问实时数据服
务器。
③业务知识数据库服务器：业务知识数据库
服务器(主要是ORALCE数据库)主要针对业务管
理应用层的安全管理系统应用服务器，在收到后者
的数据请求时，为其提供支撑性业务管理(例如安
全管理流程、安检管理规程、办公管理业务流程、教
育培训业务流程等)的知识库类型的数据服务。
④地图应用服务器：主要提供地图数据服务。
在收到数据请求时，为业务管理应用层的安全管理
系统应用服务器提供GIS数据服务。结合安全应急
的实际应用需求，为在业务管理应用层实现综合展
示燃气管道设施分布、危险区域分布、消防设施分
布、应急资源分布、监控报警设施分布、人员疏散路
线等信息展示提供支撑性的地图数据。
⑤移动应用服务器：主要是作为整个平台与
移动网络的接口服务器来使用，当业务管理应用层
的移动终端通过安全管理系统应用服务器进行数据
访问时，移动应用服务器提供了与移动网络进行交
互的服务支撑。
3．3业务管理应用层
业务管理应用层主要由安全管理系统应用服务
器、网络防火墙、移动终端、集团和下属公司计算机
终端、调度指挥中心大屏幕等模块构成。业务管理
应用层的功能是为运维管理人员提供人机交互页
面，是各个职能部门的运维管理人员进行各项业务
操作的窗口，通过运维管理人员的操作完成各种工
作。其中，安全管理系统应用服务器与网络防火墙
部署于集团网络中心机房；移动终端、集团和下属公
司计算机终端同属于运维管理人员的操作终端，部
署于各运维管理人员的办公区域或者移动手机端；
调度指挥中心大屏幕部署于集团应急管理与调度指
挥中心，是进行应急管理与调度指挥的操作终端。
①安全管理系统应用服务器：此服务器是整
个智慧化燃气安全管理平台的核心，平台软件就部
署在这个服务器上。它是业务管理应用层实现业务
功能的核心，所有的业务应用包括现场生产工艺监
控的操作、安全管理业务操作以及其他各项支撑性
业务操作，都是在这个服务器上运行的平台软件来
实现的。在基于有线网络并通过企业VPN接人数
据信息处理中间层的网络中心交换机，获取各类数
据的基础上，平台软件在人机交互方面提供了3种
类型的操作功能：工艺现场实时数据监控、支撑性业
务管理操作、安全应急管理操作。
工艺现场实时数据监控是在实时数据服务器的
支撑下，将现场工艺的各种实时数据在前端显示页
面整体性地全方位呈现，必要时在地图应用服务器
的支撑下，将实时数据呈现在GIS地图上，同时将各
类报警信息推送给前端显示浏览框。
·B 31·
第39卷第2期煤气与热力www．gasheat．en
支撑性业务管理操作是指通过提供给运维管理
人员的各种操作页面完成各项集团及下属公司支撑
性业务，包括办公管理、文档管理、教育培训、安全监
督评价等。
安全应急管理操作主要包含应急日常管理、应
急信息资源管理、应急培训演练、辅助应急指挥、预
测预警等操作功能。
②网络防火墙：为整个智慧化燃气安全管理
平台软件及数据信息提供了保护。它在企业内部网
和Intemet外部网之间构造一个保护装置，强制所
有的外部访问和连接都必须经过这个保护装置，并
在此进行连接和安全检查，只有合法的数据包才能
通过，从而保护企业内部网免遭网络攻击。
③移动终端：为了更好地开展安全管理和应
急指挥业务，平台设计开发了移动端的APP应用，
在发生燃气安全事故时，集团领导和应急调度指挥
人员赶往事故现场的同时，可第一时间通过手机端
的APP操作进行现场的指挥和协调，为应急抢险赢
得时间。
④集团和下属公司计算机终端：是集团和下
属公司的各种运维管理人员的计算机操作终端的统
称。每个运维管理人员都可以通过自己的办公计算
机登人智慧化燃气安全管理平台页面，在人机交互
页面的交互下完成自己所需的业务操作。
⑤调度指挥中心大屏幕：调度指挥中心大屏
幕是一个特殊的操作终端，其通过网络防火墙接人
安全管理系统应用服务器，以特殊的账号类型登人
智慧化燃气安全管理平台人机交互页面，登入后，在
大屏幕上主要展示和完成与安全应急调度指挥相关
的数据和业务工作。
参考文献：
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(上接第B11页)
4结论
①LNG储存容器液体泄漏过程是一个非稳
态过程，应同时考虑蒸发现象、液面降低及其导致的
气相空间体积增大对容器内各参数及泄漏率的影
响，以构建容器非稳态泄漏模型。
②非稳态泄漏模型的有效性通过计算实例得
到了验证，并且得知由于小孔泄漏速度较低，蒸发速
度较快，通过蒸发过程可以将容器内压力维持在初
始压力附近，因此可以忽略泄漏过程中的压力变化。
据此提出了压力容器和常压容器泄漏率的简化计算
方法，压力容器的泄漏率为定值，常压容器的泄漏率
随时间线性变化。
参考文献：
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