该案例入选由中国经济信息社与无锡市政府联合评选、发布的“无锡物联网应用2016年度十大案例”。
智能调压，“远程控制”实现现场无人值守
走进无锡市滨湖区苏锡路的高中压调压站，位于场站东西两角安装着2个360度旋转高清摄像头，在四面围墙上方布置了4对光电探测器时刻注视着场站内的一切。
“天然气具有易燃易爆特性，场站安全管理至关重要。高清摄像头的可视化监控与光电探测器的红外线感知报警为场站安全监管设置双重防线。”无锡华润燃气技术部李龙俊说，当我们走进场站大门，光电探测器的感知信号会第一时间传回调控中心后台，周界报警立即响起提醒工作人员场内发生异常情况，同时高清摄像头捕捉的图像为场站提供可视化管理，我们的一举一动都在工作人员监控范围内。
在场站中央竖立着直径约40cm的黄色进气管道，一端接着上游管线，另一端在经过过滤器后通向调压室。在面积不足20平方米的高中压调压室内，双路管线横向并列摆放。“每个调压站都配置双路管线，但只有单路运行，主路管道运行时，副路管道就处于备用状态，在主路管道进行巡检维修、突发障碍情况下，副路管道可立即启用，以确保供气的连续性。”李龙俊说。
在主路管线上顺次连接着进气压力传感器、调流阀、过滤器、调压器、流量计、出气压力传感器等几大关键部件，所有设备均处于正常运转状态。在主路高压管道的进口处，压力表显示当前进气压力为2.2MPa，电动球阀的阀位处于98％开度，经调压器降压后，中压管道上流量计显示当前出气的流量为17296Nm3／h，出口压力表显示当前的出气压力为0.34MPa，实现从高压到中压的成功降压。
在调压室旁边的小屋内，靠墙而立摆放着两个高约2米的机柜，其中一个是动力柜，另一个是远程终端RTU。“RTU主要由CPU模块、模拟量I／O模块、数字量I／O模块、通信模块等几大板块组成，管线上的压力、流量、阀位开度等参数通过有线传输方式，以模拟或数字量信号传输到RTU上，然后再利用GPRS通信技术将数据发送到智能供气平台。”李龙俊说。
在调控中心的电脑显示屏上，一幅城市燃气管网覆盖全景图展示着各主要节点的进出气压力、瞬时流量数据。点进苏锡路高中压调压站，集管线工艺流程、设备配置、数据监测三要素为一体的工程图清晰地勾勒出调压站设备结构和运行状态。点击工程图上的每项设备都能查看其设备属性和工作状况。该平台实现集场站安全防护、管线运行实时监测、危险预警和报警、远程在线调控等多种功能，为调压站提供了全方位、全天候、全流程的监管服务。
走出场站锁上大门，整个调压站又重归一片寂静。无锡华润燃气基于物联网技术构建的调压站智能监测与辅助控制系统，实现调压站真正意义上的“无人值守”。
“天然气管网系统是一个大通道，任意一个调压站的压力发生变化后，可能会带来周边多个调压站压力的连锁反应，牵一发而动全身。因此，压力的调节通常需经多个调压站合作完成，由于不同调压站之间的距离相隔远，以人工为主的传统压力管控方式，持续周期长，耗时耗力，又无法实现快速反应。”无锡华润燃气技术部经理朱大令说。
据朱大令介绍，以前公司调压班组的20名工作人员主要负责9个高中压站的管护工作，包括压力调节、故障处理、设备检修等，现在基于物联网技术，将传统意义上的调压设备自动化，实现自我感知、自我判断与人工决策、远程控制相结合，工作人员可远程调节压力，工作效率有效提升。
系统集成，“多级联动”智能优化供气方案
一座城市的天然气管网输配系统主要由门站、各级调压站和管网三部分组成，调压站作为天然气管网体系的核心和枢纽，具有汇集气源、调节压力、分配流量的作用，其运行状态的变化，直接关系到整个天然气输配系统的稳定与安全。
目前，华润燃气在无锡的管网总长6000多公里，其中2个门站分别接受西气东输、川气东送的气源；各级调压站包括2座高高压调压站、9座高中压调压站、3座中中压调压站、500多座中低压调压站，其中工业用户333户，民用区域调压柜200多个；在130公里的高压管线上，每隔8公里建有一座高压阀室，共计17座。
“一座座调压站就像一个个武装完备的战士，随时都能投入到战争中去，但他们缺乏一位领军作战的元帅，孤军奋战只能降低整个天然气管网输配系统的效率。主帅出征，全营联动才能克敌制胜。”朱大令所说的领军元帅，就是无锡华润燃气正在探索建立的“自适应智能供气系统”。
无锡华润燃气副总经理张红琴说，“智能监管与辅助控制系统虽实现了燃气管线压力数据的实时监测，危险预警和及时报警等功能，但压力调节仍然是工作人员通过网络远程对流量阀的阀位控制实现的，调节的幅度完全凭借操作人员的工作经验，且各调压站之间未能实现有效联动，只能由工作人员单独分开操作。让整个天然气管网输配系统从自动化向智能化转型，关键是在系统集成，“自适应智能供气系统”是“智能监管与辅助控制系统”的升级版，真正实现自我感知、自我判断、自我决策和自我调节，最终形成最优化供气方案。”
2016年6月，“无锡华润燃气自适应智能供气系统”作为企业科技项目在华润集团总部获批立项，自适应智能供气系统软件开发与硬件提升同步展开，无锡市凤翔路高中压站作为第一个改造试点已进入全面施工阶段，苏锡路高中压站、钱桥高中压站等改造工作预计将在2016年底完工。
张红琴说，“自适应智能供气系统”在整个无锡市天然气管网体系上的运用将是一个庞大的系统工程，需要在多个方面进行突破。目前，无锡华润燃气的落脚点主要放在增加覆盖率、加快改造进度和降低运营成本三方面。
一是建立从门站、各级调压站、阀室到终端用户的多级智能监控网络。随着无锡城市的发展与天然气用户需求的持续增加，供气不平衡问题已成为燃气管网运行和管网安全的切痛之点。终端用户的压力波动直接反应着供气安全，压力太低会导致脱压无法正常使用，压力太高会造成超压易发生燃气泄漏。
终端用户的数据反馈是前端管线压力调节参数的重要来源，建立完整的数据智能采集网络对于管线自适应调整至关重要。
“无锡华润燃气智能监管网络正加快向小区和大型综合体覆盖。目前，对于新建供气达300方的小区民用区域调压柜均安装智能监管系统，大型综合体工商用户的接入量每年也在以60个左右站点的速度增长，从大到小，由点及面，最终实现智能监管网络的全覆盖。”朱大令说。
二是利用智能化远程调压限流技术实现高中压站的智能化。当前中高压调压站的工作原理是以压力传感器、流量计等各类传感器实时采集的数据为依据，操作人员通过网络远程控制流量阀的阀位开度实现流量调节和压力控制。但压力是天然气管线运行最重要的参数，在不同压力状态下，即使电动阀的阀位开度相同，流量也会不同。因此，以流量为主的调节手段精准度偏低。
“高中压调压站智能化改造的核心工程是对调压器的改造升级。经改造后的智能化调压器可根据不同场景自动调节阀位开度，随机调整调压器的出口压力和限制调压器的瞬时流量，最终实现管网的自动调压。这让企业多元化供气方案成为可能，举例来说，在晚上用气波波谷时，天然气管网的压力偏高，通过终端用户的数据反馈，系统平台发号施令，各调压站自动降压，多级调压站联动反应最终使整个管网达到供气平衡。”朱大令说。
三是积极创建企业标准降低运营成本。与电力行业的智能化相比，天然气行业起步较晚，行业标准缺失。制定技术标准是促进产品规模化生产和降低成本的有效手段。目前，无锡华润燃气已制定了《智能燃气表技术标准》和《低功耗压力监测设施技术标准》两项企业标准，其中智能燃气表技术标准已被深圳燃气、镇江华润燃气、南京华润燃气等多家企业作为蓝本使用，低功耗压力监测技术标准在华润集团内部得到推广。
“以前一只智能燃气表的采购价格是310元，现在采购成本下降到200元左右，降幅超三成，这与标准化生产密切相关。成本的降低有利于应用的推广，积极推进自适应智能供气系统相关技术标准的制定，包括智能化远程调压限流技术等，具有重要意义。”朱大令说。
“自适应智能供气系统”应用前景广阔
调研显示，无锡华润燃气自适应智能供气系统是依托物联网技术的智能化供气系统解决方案，能有效减少运行维护工作量、降低运行维护成本、提高天然气管网输配效率和安全管理水平，实现天然气管网的自动调压，让“削峰填谷”真正成为可能。
“各类调压站在具备智能优势的同时，全面融入低功耗压力监测设施技术，让智能供气系统从单一依赖外供电模式向外供电、锂电池供电、太阳能供电等多种模式扩展，有效解决偏远地区的缺电难题。”朱大令说。
无锡华润燃气将低功耗压力监测设施技术全面应用到调压柜、调压计量箱、阀门井、低压管网末端、阴极保护、商业和公福用户等领域。通过降低接入设备功耗、优化数据采集传输模式等多种手段成功降低系统整体功耗。
一是降低接入设备功耗。无锡华润燃气全面使用低功耗的硬件设备，压力变送器的功耗小于360mW，泄漏报警的功耗小于600mW微电机阀的工作电流小于50mA。
二是优化数据采集传输模式。在外供电模式下，数据采集终端处于实时工作状态，数据实时采集和上传，存储容量仅为5天历史数据。而在锂电池供电状态下，数据采集终端每个通道独立开通，采用分时段分频次自定义上传策略，在1－60分钟内可设置，数据存储容量大于15天历史数据，终端采集或上传数据结束后进入休眠模式，休眠工作电流不大于40uA。锂电池为可充电电池且一次放电使用时间大于1年并在3年内电池容量可满足使用要求，供电持续时间长，更换方便。
朱大令说，“自适应智能供气系统”为平衡管网供气、控制和管理燃气用量提供有效手段，显著提升公司管理效率，对公司在天然气管网上可持续运行能力带来长期效益。该系统在无锡试点成功后将首先在集团内部推广，未来有望在电力、石油、化工、城市供水、供热、供气等行业得到广泛应用。
企业简介：无锡华润燃气有限公司成立于2005年9月，是华润燃气控股有限公司与无锡市市政公用产业集团有限公司合资企业，主要从事天然气设计、安装，燃气设备和器具的生产、加工、销售、维修，汽车加气以及道路危险货物运输等业务。目前，天然气管网总长度已达6000多公里，供气能力近300万标立方米／天，管道燃气民用户达到100余万户，管道燃气工商业用户达到3000多户，年销售收入20多亿元，城市燃气管网覆盖全市七个区，形成锡城东南西北“一中心、四片区”健全的服务网络。无锡华润燃气“城市燃气智能管理平台”曾被江苏省住房和城乡建设厅授予第三批“江苏城建示范工程”，获得全国企业管理现代化创新成果二等奖及省企业管理现代化创新成果一等奖等。无锡华润燃气还被人力资源和社会保障部、国务院国资委评为“中央企业先进集体”。 来源：新华网
