一、引言

随着城市规模的不断扩大，燃气管网迅速延伸，拓扑关系越来越复杂，燃气供气量越来越大，同时城市燃气用气量的波动也越来越明显，因此燃气的调度指挥工作难度也越来越大。过去所采用的GIS(地理信息系统)、SCADA(数据采集与监视控制系统)、GPS(全球定位系统)、客服系统及其辅助决策系统等信息化系统，在提高管理水平、经济效益和工作效率上的确起到了一定的作用，但是这些系统由于建立的年代不同，缺乏总体规划，没有统一标准，导致各个系统相互独立，形成了一个个“信息孤岛”，而调度人员在进行调度指挥时需要同时用到几个系统，增加了操作的复杂性，降低了工作效率。笔者主要针对这一问题通过对系统集成进行研究，提出采用SOA(面向服务的体系架构)，将已有的与燃气调度密切相关的系统进行集成并在GIS基础上进行各类信息展示、生产调度管理和应急指挥，以达到高效、及时、准确的智能化调度的目的。

二、系统集成方式

SCADA能够对门站、储配站、调压站、流量站等进行数据采集和监控，并能在发生异常情况时自动报警，而当发生报警时调度人员需要立即知道异常情况发生的位置。客服系统收到报修信息时，调度人员需要快速地知道等待修理的部位。GPS车辆定位系统能够对巡检车辆和抢修车辆进行定位，而在巡检和抢修的过程中执行人员需要知道车辆的最佳行驶路线。从上述情况可以看出，燃气调度问题大部分都与地理位置密切相关。笔者认为应把燃气GIS作为基础平台，其他与地理位置密切相关的调度系统通过SOA与GIS平台整合，就像一台电脑一样，电脑主板是一个基础平台，内存、光驱、硬盘、显卡等部件都插在主板上，各部件之间协同工作，共同构成一个整体。

SOA是一种软件系统架构，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过其间定义良好的接口和契约联系起来。它独立于现实服务的硬件平台、操作系统和编程语言。在SOA的实施过程中，需要对已有的GIS、GPS、SCADA系统或应用封装成能够在SOA环境下运行的系统，经过封装的应用系统可以在注册服务中心发布，当使用者需要调用服务时，通过服务注册中心来查找和申请所匹配的服务，根据获取的相应接口、合作契约以及地址等相关信息发起链接，然后使用者就可以绑定并去调用该服务。

三、智能化调度系统功能

(一)燃气GIS平台基础功能

1.智能化位置查询。

空间定位是GIS的基本功能，而随着城区扩大及管网的不断延伸，燃气调度人员对智能化空间定位的需求不断提高。智能化的空间定位不仅能够通过坐标和燃气输配设备的编号进行定位，而且能够通过道路的名称及道路交叉路口的信息进行定位，并且能够通过构造表达式查出满足给定条件的要素位置。

2.燃气管网要素信息查询。

通过在管网图上单击鼠标等简单操作，能够以弹出窗口的形式显示指定燃气管网配件的空间信息和属性信息，包括位置坐标、管径、材质、建设时间等信息。

3.空间分析。

剖面分析：为了方便考察多条管线在垂直方向或沿管线方向剖面的空间位置关系，能够根据所选择的位置自动绘制横剖面或纵剖面。

连通性分析：通过在管线图中的管线上任意选择两点，系统能够高亮显示这两点之间的所有联通路径。

流向分析：可以显示出管道内燃气的流向，包括单管流向和多管流向，通过成本计算设计出最优输送流向，并计算该流向下相关生产调度参数。气源追踪：根据选定的用户追踪到上游的供气站点或阀门；或者根据设施的关联关系确定选中的燃气管道的气源。

4.区域统计。

统计出整个燃气管网或是按照在操作屏幕上选定的矩形、圆形、不规则多边形等区域内的管线长度、闸阀个数和服务的户数等，并且能够定制统计。例如，按照管线的类别分类统计出燃气管线的长度。

5.地图打印。

燃气GIS本身就属于AM/FM的范畴，具有强大的自动成图和设施管理功能。以GIS为平台的调度系统能够方便地实现对燃气管线专题地图的打印。

(二)实时数据采集与监控智能反映

在GIS的平台上可以显示静态的地形图和燃气管网图，而SCADA能实时地显示燃气输配设施的各项数据、运行状态等信息，因此两者功能互补。在系统整合后，能够实时地将管网设施运行的压力、温度及流量在GIS平台上同步显示，并且当SCADA发生报警时，能自动在地图中定位，既具有GIS的位置直观性，又具备SCADA的数据实时性，为优化调度提供了全面的参考。将管网的结构参数和状态参数融为一体后，还可以利用GIS数字高程模型，模拟管网压力分布状态，并用二维或三维图形直观显示出来。

(三)管线巡检

巡检员通过使用具有GPS模块的手机巡检终端记录航点和航迹来保存巡线轨迹。GIS平台可以实时显示巡检员的位置及巡检轨迹，并能够了解各个巡检人员发现故障点的位置和故障的具体情况等。

(四)智能应急抢修

当客服系统收到抢修信息后能够根据空间定位信息自动在GIS平台上进行定位并报警，一方面可以根据需要生成关阀方案，如果关阀失败能继续生成二级关阀方案，并生成停气影响的区域和影响的户数，另一方面通过获取装有GPS终端抢险车的位置然后计算出到达抢修地点的最佳车辆和最佳行驶路线，方便调度中心指挥抢险车辆迅速到达事发现场实施抢修，并且对历史数据进行记录。

(五)辅助决策

辅助决策功能在GIS平台提供燃气管网设备位置和属性信息，SCADA在提供管网运行工况的实时数据的基础上，建立相应的数据模型，对燃气管网的压力分布进行分析和模拟以优化储气和调峰；对燃气用户的用量进行预测以制定合理的供气计划；对燃气管网的压力、流量等进行分析从而及时发现泄漏，减少灾害事故的发生和泄漏的损失；对管网的安全运行进行评估以合理制定设备维修和更新计划。

四、结论

实践证明，以GIS为基础平台的多系统整合智能化调度系统解决了以往各系统独立运行所导致的调度工序繁杂、数据共享差及互用性差等问题。在提高燃气生产调度水平，减轻调度人员工作量的同时提升了应对突发事件的处理能力和响应速度。同时，燃气调度系统的建设是一个长期的过程，只有对系统不断进行完善、对燃气管网数据及时更新才能更好地实现其智能化调度的价值。

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(本文作者：马季林 天津市燃气集团有限公司工程师)