燃气泄漏检测信息系统在管网检漏的应用

摘 要

摘要：将车载FID检测技术与GPS定位系统及GIS地理信息系统结合起来，开发出城市燃气管网泄漏检测信息系统，可完成巡检任务的安排、下达，管网泄漏点的定位、查询、报警，检漏车路径、
摘要：将车载FID检测技术与GPS定位系统及GIS地理信息系统结合起来，开发出城市燃气管网泄漏检测信息系统，可完成巡检任务的安排、下达，管网泄漏点的定位、查询、报警，检漏车路径、位置的监控，检漏报表的分析、输出等任务。
关键词：FID检测；全球定位系统；地理信息系统；燃气泄漏检测信息系统：管网检漏
Application of Gas Leakage Detection Information System in Leakage Detection of Gas Network
LOU Guiyun
Abstract：A gas leakage detection information system for urban gas network is developed by combining vehicle-mounted flame ionization detector(FID)detection technology，global positioning system(GPS)and geographic information system(GIS).It can achieve the arrangement and assignment of patrol inspection task，the location，inquiry and alarm for leakage points，the monitoring of track and location of leakage detection vehicles，the analysis and output of leakage detection reports anll so on.
Key words：flame ionization detector(FID)；global positioning system(GPS)；geographic information system(GIS)；gas leakage detection information system；leakage detection of gas network
1 概述
    传统的燃气管道泄漏检测采取人工巡检方式，该方式工作量大，操作繁琐，巡检效率较低，巡检信息化程度不高。燃气检漏车的应用把车载FID检测技术与汽车的机动性结合起来，检测灵敏度高，应急反应速度快，可以解决燃气管网安全管理工作量巨大的问题[1]。当需要建立整个城市的燃气管网泄漏早期预警系统时，车载FID检测系统也只能作为整个系统中的一个关键信息节点。只有将车载FID检测技术与GPS定位系统及GIS地理信息系统结合起来，才能形成整个城市燃气管网泄漏早期预警系统[2～5]。
2 燃气检漏车在我公司的应用现状
    我公司于2007年底开始试用首台燃气检漏车，该检漏车配备火焰离子(FID)检测仪。巡检时，检漏车以15～20km/h的速度在敷设有燃气管道的路面上行驶，通过车前端安装的8个泵吸采样探头，吸入被测气体，被测气体通过灰尘过滤器和水气过滤器，进入氧化室，最后进入FID燃烧室进行对比检测，得出检测结果。该巡检方式不同于过去常用的打孔的人工巡检方式，后者费时费力且不利于人体健康，而检漏车的采用大大提高了巡检的效率，过去人工巡检需要几天才能完成的工作，现在只需要几小时就可以顺利完成。此外，打孔巡检时往往需要凭借人的嗅觉去判断是否有漏气，随机性较高，而车载巡检系统的检测灵敏度较高，可以检测出空气中体积分数为1×10-6的可燃气体。
2.1 巡检样板制定
    目前，我公司共有次高压管道193km，中压及低压管道逾6600km。对如此庞大的管网系统，制定合理的巡检样板(即为便于管网巡检所划分的管线区域)是燃气检漏车工作成功的关键。为此，公司各管道管理站技术人员综合分析管道分布情况、道路交通情况，并深入现场调查研究，再结合原有人工巡检样板，根据实际巡检情况不断调整，共编排道路样板和街坊样板270个，其中次高压管道巡检样板5个，中压及低压管道巡检样板265个。结合公司GIS地理信息系统，将270个巡检样板以不同颜色标注于GIS地图上，初步建立与检漏车相匹配的巡检样板管理模型，为系统软件的开发奠定了基础。
2.2 巡检制度制定
   检漏车使用初期，编制了一系列的检漏车操作规程，并对相关人员进行培训。经过近两年的实践，为了精确定位地下燃气管道的泄漏点，要求检漏车在以下条件下巡检：
   ① 泵吸采样探头安装高度距离地面150mm；
   ② 燃料瓶、标准瓶出口压力为0.095～0.110MPa；
   ③ 巡检时车速必须保持在15～20km/h；
   ④ 检漏车车内温度必须控制在(25±10)℃，以满足仪器正常运行；
   ⑤ 检漏仪的燃气报警下限(体积分数)设定值：天然气区域为10×10-6，人工煤气区域为5×10-6。
   截至目前，我公司共配备6台燃气检漏车。到2009年底，检漏车对我公司所管辖的虹口、闸北、杨浦、宝山、嘉定、普陀的次高、中、低压地下燃气管道共巡检了21905km里程，其中，道路上的燃气管道巡检11947km里程，街坊内的燃气管道巡检9958km里程，共查出泄漏点313处。
3 燃气泄漏检测信息系统的开发
   检漏车的引进虽然变革了传统的人工巡检方式，在极大程度上提高了巡检的工作效率以及检漏的准确率，但是其巡检样板的制定、对泄漏点的定位以及各类报表的生成仍然需要工作人员手工完成，无法实现对车辆巡检情况的实时监控、泄漏点的实时定位，泄漏点在GIS地图上的自动标注等。因此，只有将车载FID检测技术与GPS及GIS结合起来，才能实现整个城市燃气管网泄漏检测系统的信息化。
利用公司现有的数据和软件平台，将车载FID、车载GPS、GIS信息系统三者相结合，构建起市北公司燃气管网泄漏的早期预警系统。其工作原理为FID检漏仪检测到管网泄漏点后，系统将完成两项任务，一方面自动读取车载检漏仪所采集到的数据，将其写入数据库；另一方面，安装在检漏车上的GPS定位仪自动记录泄漏点的空间坐标，并转换为上海城市坐标，供安装于车载笔记本电脑上的GIS系统使用。GIS系统将GPS传送的空间坐标以及FID采集到的泄漏数据整合，进行专业分析、专题显示，形成相关的报告报表。图1表示了整个系统的功能结构。
 

    该系统具有以下特点：
    ① 检漏车和公司各管理站的数据库共享统一的数据系统、管道数据、GIS平台数据。
    ② 可以实时读取FID检漏系统的检测结果，并将检测结果与GPS定位系统记录的检漏车空间位置进行合并，将漏点信息实时显示并存储在车载笔记本电脑上。
    ③ 可以实时监测和显示检漏车的位置偏差，监控检漏车的速度、工作时间、检漏的管道路径等，与工作计划进行对比，当超出范围时予以报警。
    ④ 现场记录的各种信息可以按公司要求同时回传到多个评估、管理、数据库等系统，如公司的风险评估系统，并与原有的各类系统兼容和连接。
4 燃气泄漏检测信息系统的功能
   ① 地图浏览
   系统采用公司原有的GIS平台数据，储存了输配管道及设备(包括调压器、阀门、凝水缸等)数据以及各类地形数据等，利用系统提供的放大、缩小、平移、定位、比例尺切换等浏览功能，可随意查看所有想了解的地图信息。图2是某区的地图信息。
 

   ② 制定巡检任务
   巡检前，管理人员选择要巡检的样板和巡检的日期，制定巡检任务。巡检人员只需根据当日巡检任务，选择要巡检的样板，即可了解当天所要巡检的地区范围及其所包含的管道。图3中所示区域是当天的巡检样板。
 

   ③ 管道巡检
   巡检人员根据系统制定的巡检任务，进行管道巡检。巡检过程中，系统实时读取FID检测仪器所检测到的气体体积分数数据，体积分数一旦超过安全标准，系统自动报警，并在GIS地图上以图表的形式标示出检测到的泄漏点。若巡检人员确认泄漏，只需输入相关信息，即可对该泄漏信息进行永久记录，并上报至信息中心。若燃气管道上发生占压、施工等情况也可在巡检过程中进行记录，并以图表的形式在GIS地图上标示。图4中的轨迹为巡检路线。

   ④ 巡检结果查看
   巡检完成后，管理人员可选择巡检人员与巡检日期，查看当天该人员所巡检的线路，以及巡检过程中所检测到的各类状况。如图5是某日的巡检情况。根据需要，管理人员还可以对泄漏点打印泄漏点报告单，见图6。泄漏点报告单详细地记录了泄漏点的位置、燃气体积分数的报警值以及最高值、泄漏所发现的时间、泄漏现场的GIS地图等信息，抢修人员可根据该泄漏点报告单确认泄漏的具体位置，进而对管道进行维修。
 

   ⑤ 统计报表
   根据巡检结果，系统自动进行统计分析，生成各类报表，例如：巡检日报表、巡检周报表、巡检月报表、不能出车记录表等。图7为巡检日报表。

   ⑥ 数据导入导出
   巡检车与公司信息中心之间，可使用数据导入导出功能对地图数据、巡检任务、巡检结果等数据进行传递。
   ⑦ 数据存档、备份
   巡检完成后，巡检人员可手动或设蚤系统自动对巡检的数据进行备份，生成备份文件，拷贝至移动硬盘、U盘等介质中进行保存。保存的数据包括：巡检人员、车辆运行速度、行驶里程、时间、检测结果等。其主要作用共有3点：
   a. 防止因物理介质损坏而导致数据丢失。
   b. 可将各巡检点的数据进行集中储存，以便于实现对数据进行统计、对比、分析等操作。
   c. 备份文件中数据信息按固定格式进行储存，可将该数据格式输入公司原有的各软件系统(如风险评估系统)，并将巡检结果在该系统中进行显示连接。
5 结论
   燃气泄漏检测信息系统的投入使用，实现了巡检任务的安排、下达，管网泄漏点的定位、查询、报警，检漏车路径、位置的监控，检漏报表的分析、输出。极大限度地提高了管网检漏的信息化管理水平，最大限度地减少漏检、错检，确保燃气管道长期高效稳定运行。
参考文献：
[1] 解辉，吕岩光，李红.燃气检漏车在城市燃气管网巡查的应用[J].煤气与热力，2008，28(8)：B29-B31.
[2] 孙立国，周玉文，部敬孝.车载FID市政管网燃气泄漏预警系统研究[J].煤气与热力，2010，30(2)：B24-B28.
[3] 林涛，谭羽非.GIS技术在燃气长输管道管理系统中的应用[J].煤气与热力，2007，27(3)：43-45.
[4] 郭章林，谷洪雁，刘海新，等.GIS在埋地燃气管道风险分析的应用[J].煤气与热力，2005，25(7)：33-35.
[5] 陈琴，张长华，鲍秀伟，等.基于GPS的抢修车调度管理系统[J].煤气与热力，2007，27(8)：54-56.
 
(本文作者：娄桂云 上海燃气市北销售有限公司 上海 200434)