CN116862710A - 一种智慧燃气管理平台 - Google Patents

Abstract

本发明是一种智慧燃气管理平台，包括生产现场检测系统、多维度智能巡检系统和远程设备控制系统；生产现场检测系统包括智慧燃气模块、智慧管网模块和智慧燃气应急模块；智慧燃气模块包括5G视频监控系统、SCADA数据采集系统和GIS系统，智慧管网模块包括智能阴保、压力检测、管道哨兵和远程抄表终端，智慧燃气应急模块包括指挥调度中心、立体式应急抢险体系；多维度智能巡检系统包括智能巡检巡查系统、无人机巡检和防爆机器人巡检；远程设备控制系统包括远程阀门控制和通风设施远程控制。本发明利用5G优势技术，着重解决燃气智能化不高、智能建设标准不统一、底层智能基础设施投入不足及共享数据库建设不够完善、精细化管理缺失等问题。

Description

一种智慧燃气管理平台

技术领域

本发明涉及城市燃气整体智能化运营的技术领域，尤其涉及一种智慧燃气管理平台。

背景技术

我国的城市燃气整体智能化运营水平仍处于智慧燃气的发展起步阶段，与能源互联网意义上的智慧燃气存在一定差距。燃气除了注重输配相关的运营，将更注重下游应用的拓展。伴随着中国城镇燃气近年来的高速发展，智能化发展诉求也越来越强烈。

在燃气智能化建设的过程中，仍存在许多瓶颈问题急需得到行业的重视及解决，主要体现在：

(1)智能建设标准不统一，亟须推进智能化标准体系建设。

(2)底层智能基础设施投入不足及共享数据库建设不够完善，现有设施亟待升级改造。虽然近几年随着信息通讯技术的高速发展，信息通讯和智能感知设备的成本不断降低，但是全面覆盖地实现智能化感知，仍需一笔巨大的投入。共享数据库建设仍不够完善完整，影响智能化深度应用。在我国天然气的使用已有20多年之久，近几年迎来了高速发展阶段，这也造成急速增长的运营规模、庞大的数据信息与落后的生产运营管理方式，以及越来越高的用户体验的矛盾。

(3)智能信息平台仍待进一步完善，核心系统国产化亟待进一步加强。随着近几年信息技术的高速发展，优秀的信息化平台管理越来越成为实现智慧燃气的关键。当前，一般燃气企业都建立了以SCADA、GIS、企业资产管理、应急调度、客户服务等信息化系统为代表的信息化系统，初步实现了燃气信息数字化，但在平台统一、统筹规划、共享管理、智能支持、国产化等方面仍有不足。

(4)数据安全保障亟需加强，由于燃气行业的特殊性，涉及到地理信息、管网分布信息、人口信息、国有资产信息等多种敏感数据源，因此对涉及数据采集、数据分析、数据转化和业务数据在内的智慧燃气平台系统的安全和隐私保护力度显得尤为重要。如何保障信息安全，成为智慧燃气长效发展的关键问题。

(5)供气和用气安全管理难度大，安全是燃气行业最为关注的问题之一，管网腐蚀、漏气、压力过大、温度过高及用户的不安全用气等行为，极易导致燃气泄漏甚至爆炸；如何预防和消除这种危险，需通过实时远程监控及时发现与解决安全关联隐患具有很大的挑战。

(6)设备管理、故障定位难，燃气公司感知设备种类繁多，包含居民户用燃气表、工商业燃气表/流量计、管网压力计等设备，并且同一类型设备由不同厂家提供，导致其品牌、型号、协议等特征均不同。如何在一个界面上统一管理这些孤立的设备，将给燃气公司带来很大的开发成本。此外，终端硬件射频不达标、网络信号差、终端集中触发冲击、业务流程操作不合规等事件都会导致业务失败，如果不能为客户呈现一个可查询、可管理的故障定位界面，将阻碍智慧燃气进程的规模发展。

因此，面对我国智慧燃气的发展需求，突破行业共性技术难题，推动在线燃气计量、监测技术的提升，推动信息化技术与燃气行业的深度融合，促进从智慧燃气到智慧能源多领域的快速发展，满足行业发展、社会应用以及国家战略的共同需求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种智慧燃气管理平台。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种智慧燃气管理平台，包括生产现场检测系统、多维度智能巡检系统和远程设备控制系统；

生产现场检测系统包括智慧燃气模块、智慧管网模块和智慧燃气应急模块；智慧燃气模块包括5G视频监控系统、SCADA数据采集系统和GIS系统，智慧管网模块包括智能阴保系统、压力检测系统、管道哨兵系统和远程抄表终端，智慧燃气应急模块包括指挥调度中心、立体式应急抢险体系；

多维度智能巡检系统包括智能巡检巡查系统、无人机巡检系统和防爆机器人巡检系统；

远程设备控制系统包括远程阀门控制系统和通风设施远程控制系统。

5G视频监控系统通过在视频监控设备中内嵌5G模组，通过5G传输系统将视频监控信号进行传递及汇总，对燃气进行安全监控；SCADA数据采集系统主要对输配系统进行遥测、遥控、遥调、遥信，实时监控燃气管网以及场站的运行参数，包括管网压力、温度、流量、阀门开关。

智能阴保系统采用阴极保护测试桩进行阴极保护参数的自动采集，并将采集的系统数据实时回传至系统服务器，在服务器端对所采集的数据进行智能分析、评估和预警，根据评估结果，自动调节阴保系统运行参数。

压力检测系统对中压管网压力监控进行网格化的管理，在原有6个压力监测点的基础上增加压力监测点，实现本地管道压力采集，对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计。

管道哨兵系统通过采用红外线遥感和低功耗无线远传技术，在管道上方和阀井内埋设了管网哨兵，对燃气中低压管道所选区域进行实时全面监控，一旦发生泄漏及施工挖掘振动快速、准确的报警定位。

远程抄表终端基于NB-IoT网络实现数据远传采集，基于NB-IoT技术，实现表具数据与抄表系统的联通，通过后台监管表具数据。

指挥调度中心对各生产、业务端数据、图形、图像、视音频实时掌控，协调调度、统一支配资源，保证生产、业务、应急的高效运行；立体式应急抢险体系基于5G技术完成应急抢险处置过程中的视频、语音传输，实现方位立体式应急抢险。

多维度智能巡检系统搭建智能机器人巡检系统，预设巡检路线，自主移动、自主巡查、自主避让地面障碍，自动传输设备检测数值，发现异常自动上报，完成燃气场站巡检操作；采用激光泄漏检测车及多功能燃气管网检测仪进行车辆、人员可到达区域管线巡检，并结合无人机搭载激光检测仪进行人员无法到达区域管网、场站泄漏检测、第三方破坏；自动检测有无燃气泄漏，发现漏点及时上报处理；利用系统预设算法分析确保工艺设备、管道运行状态正常，提前发现异常状态并进行预警。

远程阀门控制基于5G技术搭建阀门远程控制系统，可快速完成阀门启闭工作。

通风设施远程控制基于5G技术低延时性，将燃气设备设施所处封闭空间通风系统与燃气泄漏智能检测系统联动，一旦检测出燃气出现泄漏，系统将立即开启强排风系统，保证封闭空间内的天然气浓度低于爆炸下限。

本发明的有益效果是：本发明充分利用5G优势技术，着重解决燃气智能化不高、智能建设标准不统一、底层智能基础设施投入不足及共享数据库建设不够完善、精细化管理缺失等问题，不断扩展各类5G设备及采集传感器的安装范围，并建立统一的数据采集平台和功能全面的应用分析平台，为燃气安全高效运行，提供坚实的技术保证，有效带动能源生产和消费模式创新，为能源革命注入强大动力。

附图说明

图1为本发明智慧平台的示意图；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种智慧燃气管理平台，如图1所示，包括生产现场检测系统、多维度智能巡检系统和远程设备控制系统；

生产现场检测系统包括智慧燃气模块、智慧管网模块和智慧燃气应急模块；智慧燃气模块包括5G视频监控系统、SCADA数据采集系统和GIS系统，智慧管网模块包括智能阴保、压力检测、管道哨兵和远程抄表终端，智慧燃气应急模块包括指挥调度中心、立体式应急抢险体系；

多维度智能巡检系统包括智能巡检巡查系统、无人机巡检和防爆机器人巡检；

远程设备控制系统包括远程阀门控制和通风设施远程控制。

智慧平台构件5G燃气专网，总体分为接入设备侧、无线传输侧、安全隔离侧和业务侧四个区域。接入设备侧通过5GCPE或内嵌5G模组接入各种燃气设备终端，包括5G摄像头、无人机、机器人、传感器等。无线传输侧提供端到端的E2E切片、安全隔离、可保障SLA和分布式架构MEC服务，5G燃气切片专网包括5G无线网络(空口加密)、承载网、核心网，核心网在数据面通过UPF下沉的方式，为燃气提供专属的边缘网关。安全隔离侧包括防火墙、安全网关、5GMEC等。业务侧为燃气应用系统，例如燃气储运系统、管道输配系统等。

系统由终端接入安全、传输通道安全和应用安全三部分组成。

终端接入安全通过验证燃气专用设备接入5G接入号码、接入终端的MAC地址验证方式来实现。接入设备可通过CPE或5G模块接入，在接入的无线网络处，通过对终端的授权认证，只有合法的终端才能接入专属DNN(APN)从而进入专用的切片网络内。而且5G具有的空口加密技术可在无线网络环境下，屏蔽非授权终端接入，大大降低外部安全威胁对内部系统的影响。

传输通道安全主要基于5G网络的FleXE硬通道技术，FleXE硬通道可实现从接入的燃气专用设备到燃气UPF之间的端到端，与普通用户产生的流量隔离，实现无线网络和有线网络的端到端的传输安全。

应用安全由等保安全和应用数据安全两部分构成，等保安全包括网络设备、安全设备、服务器设备、终端设备、应用系统、数据对象和其他设备等；涉及的安全控制点包括身份鉴别、访问控制、安全审计、入侵防范、恶意代码防范、可信验证、数据完整性。应用数据安全包括数据保密性、数据备份与恢复、剩余信息保护和个人信息保护等范畴，以确保在应用过程中燃气的数据和应用分析结果的安全不泄漏。

5G视频监控系统通过在视频监控设备中内嵌5G模组，通过5G传输系统将视频监控信号进行传递及汇总，对燃气进行安全监控。通过5G智能视频采集和智能分析技术，突破其他通信手段带来的高延时，画面卡顿不清晰，无法保证现场指挥的有效性、可靠性和一致性问题，对场站实时高质量，高清晰视频回传、实时现场直播，减少光纤铺设成本，实时查看场站状况，第一视角感知场站风险事件，身入其境指挥调控，科学高效的开展现场指挥工作，保证燃气安全运行。

SCADA数据采集系统主要对输配系统进行遥测、遥控、遥调、遥信，实时监控燃气管网以及场站的运行参数，包括管网压力、温度、流量、阀门开关。

目前，SCADA系统24小时实时监控近16000多个数据点。为保证SCADA系统通信稳定性和可靠性，SCADA系统通信物理网络设计如下：

(1)主调度中心和备用调度中心之间使用光纤专线用于数据同步；

(2)输配系统各站点通信采用双备通信方式以保证可靠性，采用电信5GVPDN+光纤传输网络；

(3)电信5GVPDN需要同时接入到本站主调度中心和二站备用调度中心，接入到主备调度中心采用不同IP地址；

(4)5GVPDN的认证服务由系统运营商中国电信负责；

(5)考虑在边界增加工业防火墙进行物理防护，并对网络、计算环境、主机等进行安全相关软硬件部署；

SCADA系统中通信管理软件负责在调度中心和求各站点之间进行数据传输，并对数据帧进行分析、解包、封装、协议转换和转发，是SCADA系统数据传输的纽带和核心。通信管理软件稳定运行是SCADA系统可用性、完整性、真实性和实时性的重要保障，构建高速的通讯链路为通讯软件提供通道支撑。由于场站采用双线路通信方式(冗余)，监控的站点数据采集量大、实时性要求高，对该站点要实施远程调度及快速人机交互功能等特点，因此对管理软件及通讯链路要求很高。为满足燃气管网SCADA系统输配调度管理功能要求，通讯软件设计具有以下功能：

支持多站点、多变量采集功能，每个站点相互独立，不会因为站点多而影响到数据扫描周期；通信协议采用通用的MODBUSTCP/IP协议；当主通信信道出现故障时，通信管理软件能自动切换到备用通信信道；当主通信服务器出现故障时，通信管理软件能自动切换到备用通信服务器上；通讯管理软件将采集的实时数据同时同步至备调度中心通讯软件服务器中；支持数据补传和报警主动上传功能；为保证控制阀门指令实时性，通信管理软件优先处理控制和某些交互指令指令。

智能阴保采取全智能阴极保护测试(地下和地上)桩技术改造，以实现阴极保护参数的自动采集与采集系统数据实时回传至系统服务器，在服务器端对所采集的数据进行智能分析、评估和预警，根据评估结果，自动调节阴保系统运行参数，使阴保系统达到最佳运行工况、管道处于最佳保护状态；根据阴保系统实时保护情况，AI智能阴保测试及评估系统能出具实时阴保系统分析报告，使管道管理者及时掌握管道的阴保状况，实现管道阴极保护数据的自动化采集、智能化分析和自动化调控，大大节约人力资源，并提高监测数据的准确性。

压力检测调度中心建设中压管道压力数据实时采集系统，对中压管网压力监控进行网格化的管理，在原有6个压力监测点的基础上增加压力监测点，实现本地管道压力采集,从而对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计，为管网平衡、安全运行提供必要的辅助决策信息。通过SCADA系统实时数据监视功能，能及时发现中压燃气管网运行过程中故障和事故，提高应急响应能力，降低事故影响程度。同时通过SCADA系统远程自动管理工具，对供气范围内管网气量进行输配调度管理，保障用气安全。该系统的建设，产生巨大的社会效益，提高市民对燃气供应的满意度。

调度中心实时采集本地监测站的运行参数，新增站点实现对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计，为管网平衡、安全运行提供必要的辅助决策信息：

对高、中压各站点数据的实时采集、处理和存储；实时和历史数据趋势图、棒状图和其它画面显示；对现场工艺变量、全线工艺设备运行状态进行监视；系统建立调度中心远程控制、本地站控、现场手动控制的三级控制模式。对于有人职守的场站，以调压站本地站控为主，现场手动控制为辅，远程控制作为备用控制，但本地操作需要提前通知调度中心管理人员；对于无人职守场站、管道阀室等控制以调度中心控制为主，现场手动控制为辅。中心控制和本地站控都指用计算机软件控制，现场手动控制指现场直接人工操作设备。

远程下达调度和操作命令；进行报警和事件管理；实现各种报表生成和打印；实现网络监视和网络设备管理；应用数据服务器实现SQL/ODBC关系数据库链接；可进行相关的参数设定；系统可依据5G网络自诊断；对输配调度管理系统提供基础数据；主调度中心与容灾备用调度中心同步和故障切换。

系统的主要技术创新点：

1)系统采用主(容灾中心)的分布式SCADA系统软件，B/S(浏览器/服务器)架构；

2)站点SCADA支持离线组态(即操作必须暂停执行)和在线组态(不影响操作的情况下，允许对全部或部分应用程序进行修改)；

3)站点具备数据补传功能，对带有时间标签的变量可以补传到SCADA历史库中，进行趋势显示、比较和归档管理；

4)系统采用先进冗余技术，并进行多层冗余，包括两个中心冗余、服务器互为冗余、通讯链路互为冗余；

5)主调度中心和备用调度中心互备(容灾)时，SCADA系统应具有先进的集群技术，支持远程的数据实时同步和复制且保证大量数据通过“数据压缩”技术实现，充分保证系统的高可靠性和远程数据同步、共享的要求；

6)主备调中心可自动切换，当主调中心在事故状态下，系统所有的通讯和数据迅速切换至备调度中心进行继续的监管，主调中心恢复时自动切换回主调度中心；

7)中心采用周期扫描，即按固定周期有规律的多线程同时通讯，集中更新数据，数据库中的每个点根据其性质不同为它们定义不同的扫描周期。系统中有突变事件或特殊请求发生时(如发布操作命令、ESD、状态变化、对某一局部重点监控、发生报警等)，系统将中断周期扫描，采用其它扫描方式工作，优先保证重要数据/命令的传输，确保系统的实时性、可用性。

管道哨兵能够对燃气中低压管道所选区域进行实时全面监控，一旦发生泄漏及施工挖掘振动能够快速、准确的报警定位，同时能够提高天然气输气管线的现代化管理水平，减少巡线的工作量，控制因腐蚀、暴力施工导致的泄漏造成的重大事故，对管道泄漏及施工振动情况进行全面监测。通过部署管网哨兵实现对燃气中低压管道高危隐患区域天然气管线的全面实时监控。并在接入燃气一体化大数据分析平台，利用大数据及人工智能分析管理方式，对燃气中低压管道及周边阀井等重点高后果区数据进行集中管理，对管道泄漏及施工振动情况进行重点监测。

远程抄表终端基于NB-IoT网络实现数据远传采集，基于NB-IoT技术，实现表具数据与抄表系统的联通，通过后台监管表具数据，减少抄表人力资源，提升工作效率，与此同时为企业运营决策提供基础数据支持。

NB-IoT省电模式支持PSM、DRX、eDRX三种，根据设备终端支持的类型进行选择：

(1)PSM模式：设备在数据连接终止或周期性TAU完成后进入PSM状态，PSM态的设备处于休眠状态，不再侦听信号。平台的下行数据不会立即下发，缓存直到设备退出PSM态才会下发。

(2)DRX模式：非连续接收模式，由于DRX周期短，平台下行数据可以立即下发(如果设备在注册时BindingMode支持Qmode,则按Qmode方式下发指令，即采用空闲时间窗进行激活态到休眠态的切换)。

(3)eDRX模式：增强型非连续接收，DRX周期更长，对时延要求高，需要根据设备是否休眠选择消息缓存或者立即下发。

根据不同的仪表类型，对数据远传终端进行参数配置，使其适用于特定类型的仪表。数据远传终端实时采集仪表数据，其中包括表读数、用气量、压力、温度、电池电量、市电是否断开等参数。通过无线网络将采集到的数据经由特定网络及物联网专用平台，发送给智慧抄表管理平台

调度指挥中心作为燃气企业管理核心组成部分，是燃气企业各项数据汇集的关键节点，起着对内对外联系与协调的作用，是整个燃气企业的总指挥，在应急抢险工作中更是起到至关重要的作用。

基于5G技术搭建各大主流监控平台、业务操作系统对接渠道和高速传输渠道，实现日常生产环节、业务数据的实时调取与高效传输，通过调压站、管网、车辆无人机、安全帽等监控设备的实时调取场站、管网、设备、及应急抢险现场视频画面，以极致高清的画质在调度指挥中心大屏进行呈现、切换；指挥调度中心对各生产、业务端数据、图形、图像、视音频实时掌控，合理地协调调度、统一支配资源，保证生产、业务、应急的高效运行；立体式应急抢险体系基于5G技术完成应急抢险处置过程中的视频、语音传输，实现方位立体式应急抢险。

发生燃气突发事故以后，利用无人机飞对事故现场进行探测，检测泄漏浓度及扩散范围，更快确定警戒范围，同时对应急抢险现场进行现场直播，并基于5G技术讲无人机飞行画面与调度指挥中心、应急调度指挥车进行进行联动，为应急抢险决策提供依据，为应急抢险人员提供事故现场一线信息，大幅度提高应急抢险处置效率，同时也可对事故处置过程进行视频留存，方便后续事故调查及应急处置措施的更新。

燃气突发事故现场会出现地区偏远、信号微弱的情况，造成事故处置现场与应急指挥中心沟通脱节的现象。通过采购5G对讲机，突破了使用传统对讲机出现的信号覆盖范围小、通信距离有限干扰性强的限制，同时5G对讲机还能够通过自身集成化的信息处理，让信息获取更多的保护措施，避免信息泄漏问题的出现，保证应急指挥中心与应急救援小组的无障碍沟通，提高应急处置效率。

采用一体化设计，以安全帽为载体，基于5G技术实现了应急抢险人员的现场定位、视频监控、音视频调度、安全宣贯、危险源报警、危险呼救等诸多功能于一体。同时将智慧安全帽还连接至调度指挥中心，应急指挥小组可在后台实时看到抢险人员工作画面，近距离观察事故现场，及时发现发现问题、制定决策、发出整改指令，从而让远程监控和现场巡检实现相互配合，使应急抢险工作更加严谨高效。视频监控画面还可保存至调度指挥中心，作为后期事故调查、处置依据。

多维度智能巡检系统搭建智能机器人巡检系统，以现代技术预设巡检路线，自主移动、自主巡查、自主避让地面障碍，自动传输设备检测数值，发现异常自动上报，完成燃气场站巡检操作；采用激光泄漏检测车及多功能燃气管网检测仪进行车辆、人员可到达区域管线巡检，并结合无人机搭载激光检测仪进行人员无法到达区域管网、场站泄漏检测、第三方破坏；自动检测有无燃气泄漏，发现漏点及时上报处理；利用系统预设算法分析确保工艺设备、管道运行状态正常，提前发现异常状态并进行预警。

智能巡查巡检系统：为及时掌握一线巡查巡检动态，远程布置巡检任务，以提高巡查巡检效率，提升服务质量。通过应用5G技术、地理信息技术(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、北斗定位系统、智能终端等技术和设备，建立一套智能巡查巡检系统，通过智能终端完成日常巡查巡检作业，实现管道巡查巡检的可视化、精细化管理。

1)车辆智能巡线

为及时发现燃气管道泄漏事件，准确定位、实时汇报和快速处置，实现了管道巡检工作的电子化和智能化，结合北斗卫星、GPS、激光检测车，开发车辆监控调度管理系统。调度指挥中心后台通过车辆监控调度管理系统监控巡检车辆巡检轨迹及位置，一是提高管线巡检效率，二是在发生燃气泄漏紧急事故/事件后，应急指挥小组开展应急车辆调度工作。

2)平板智能巡线

为有效监控车辆无法到达路段管道周边施工活动和自然环境变化，及时跟踪和报告威胁管道运行安全的事件，应用4G网络传输技术、地理信息技术(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)，开发移动巡查终端——平板电脑，并将平板电脑集合至三维地理信息系统，使平板电脑能够查询管线设备信息查询，并具备巡查信息回访、巡查照片存档、设置巡检区域等功能，从而实现对管道周边施工活动和自然环境变化事件的有效监控。

无人机巡检能够实现远程智能化巡检系统，可实现大范围、远程化、自动化巡检，对燃气场站、管网是否遭受破坏、是否有泄漏进行快速摄像和故障监测，为管线管理和维护提供数据支持，并提供无人机远程指挥调度平台“α”以4G/5G移动网络为媒介，远程操控端和作业现场的无人机可实现异地互联，远程操控端可随时随地向作业现场的无人机下发作业任务和控制指令，作业现场的无人机实时回传无人机数据和现场画面，最终实现分布式无人机作业。

机器人巡检利用人工智能的最新技术和成果,基于先进的移动机器人平台系统，使用灵活方便的巡检机器人协助进行场站的日常巡检任务，采用5G技术，综合智能识别，大数据处理回传功能，实现低延时、高带宽的传输要求，实现流量计智能识别，红外测温，燃气泄漏检测，声音分析、高清视频监测。不需要对现有燃气设备设施进行改造，无需加装任何附加装置，可替代人工完成大部分巡检任务，有工作效率高、无疲劳、巡检质量稳定等特点。

燃气巡检机器人采用激光雷达+视觉+IMU融合方案能够弥补的激光雷达与摄像头各自的弱点，即使任何一个传感器发生故障，激光雷达+视觉融合SLAM+IMU系统也能正常工作。机器人的激光雷达+视觉SLAM+IMU融合方案能够适应更多复杂的环境，使SLAM能够在多种环境下工作。机器人前进过程中能使用激光雷达，摄像头，避障雷达等传感设备侦测前进道路上的障碍物，自动避开，实现转向，后退、前左转弯、前右转弯等避障控制功能，能够避免对于行人、设备等的碰撞。

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。目前只有燃气场站阀门可通过SCADA可后台监控阀门启闭状态，却无法完成阀门远程控制，需要人员现在完成阀门启闭工作，工作效率较低，尤其在燃气应急工作中，工作人员现场关闭阀门具有一定安全隐患。远程阀门控制基于5G技术搭建阀门远程控制系统，可快速完成阀门启闭工作，可大幅度提高燃气突发事件事故控制效率，保障用户与维修人员人身财产安全。远程可控阀门主要除用于紧急阀门启闭外，还可以根据实际生产需求远程控制阀门的启动、关闭、停止和阀门开度。

电动阀门远程控制系统主要由监控系统、5G通信平台、远程监控设备、现场控制设备组成。

DATA-9201测控终端是电动阀门远程控制系统中安装在监测现场的监控设备，可实现对电动阀门的远程控制。监测现场的电动阀门要求具备开度信号(4～20mA)输出和开到位、关到位无源开点输出。

燃气设备实施处于封闭空间时，一旦发生泄漏，需立即打开通风系统，避免封闭空间内天然气发生爆炸，造成人员伤亡和财产损失。通风设施远程控制基于5G技术低延时性，将燃气设备设施所处封闭空间通风系统与燃气泄漏智能检测系统联动，一旦检测出燃气出现泄漏，系统将立即开启强排风系统，保证封闭空间内的天然气浓度低于爆炸下限。

本发明具有以下优势：

1、通过5G高速率、低时延、大连接等特征，重点解决了采集数据丢失、数据泄露、数据采集不及时以及指令执行不及时的问题，保证数据的完整，执行可靠。此措施针对场站及设施、隐患点设施以及无人值守区域进行重点监护，一旦发生泄漏将第一时间在平台及终端发出报警指令，解决漏气形成密闭空间进而造成生命财产等次生重大事故，将隐患和险情控制在萌芽状态。

2、通过建立统一的标准，扩大设备安装范围，着重解决燃气智能化不高，智能建设标准不统一，底层智能基础设施投入不足及共享数据库建设不够完善，供气和用气安全管理难度大，设备管理难，精细化管理缺失等问题。通过建立一体化大数据分析平台，充分挖掘海量数据价值，探索用气规律，提供定制化的统一服务，提前预判隐患点及隐患等级，科学处置安全应急事故，合理配置气源调度，确保平稳有序供应，及时发现用气异常，降低用气输配成本和损失。

3、通过5G技术的引入，实现与燃气个应用场景的深度融合，减少了场站现场人员的配备，畅通了调度中心与现场指挥人、车、物等设施人机结合的实时展现和联动，提高了现场监测的效率和管理水平，保障了日常运行稳定和安全，提升了燃气突发情况下应急管理水平。

4、通过5G+无人机、智能机器人等场景应用，形成了手持、车载、无人机载以及机器人多角度、多维度、立体化的燃气巡检模式，实现全方位的泄漏检测新方案，重点解决人、车无法到达高压供气管道，架空管道，穿越河流、商业综合体以及其他隐蔽工程等不利区域检测。

5、通过5G+远程设备控制场景应用，实现了真正的无人值守，提高了值守的效率，降低了人员现场巡检的成本和安全风险，通过将泄漏报警主机与风机的联动，出现泄漏情况第一时间通过平台进行报警并短信通知相关人员，实现了智能化的场站管理运营模式，极大的保障了设备和场站的安全运行，提高了工作效率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智慧燃气管理平台，其特征在于，包括生产现场检测系统、多维度智能巡检系统和远程设备控制系统；

生产现场检测系统包括智慧燃气模块、智慧管网模块和智慧燃气应急模块；智慧燃气模块包括5G视频监控系统、SCADA数据采集系统和GIS系统，智慧管网模块包括智能阴保系统、压力检测系统、管道哨兵系统和远程抄表终端，智慧燃气应急模块包括指挥调度中心、立体式应急抢险体系；

多维度智能巡检系统包括智能巡检巡查系统、无人机巡检系统和防爆机器人巡检系统；

远程设备控制系统包括远程阀门控制系统和通风设施远程控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，5G视频监控系统通过在视频监控设备中内嵌5G模组，通过5G传输系统将视频监控信号进行传递及汇总，对燃气进行安全监控；SCADA数据采集系统主要对输配系统进行遥测、遥控、遥调、遥信，实时监控燃气管网以及场站的运行参数，包括管网压力、温度、流量、阀门开关。

3.根据权利要求2所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，智能阴保系统采用阴极保护测试桩进行阴极保护参数的自动采集，并将采集的系统数据实时回传至系统服务器，在服务器端对所采集的数据进行智能分析、评估和预警，根据评估结果，自动调节阴保系统运行参数。

4.根据权利要求3所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，压力检测系统对中压管网压力监控进行网格化的管理，在原有6个压力监测点的基础上增加压力监测点，实现本地管道压力采集，对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计。

5.根据权利要求4所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，管道哨兵系统通过采用红外线遥感和低功耗无线远传技术，在管道上方和阀井内埋设了管网哨兵，对燃气中低压管道所选区域进行实时全面监控，一旦发生泄漏及施工挖掘振动快速、准确的报警定位。

6.根据权利要求5所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，远程抄表终端基于NB-IoT网络实现数据远传采集，基于NB-IoT技术，实现表具数据与抄表系统的联通，通过后台监管表具数据。

7.根据权利要求6所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，指挥调度中心对各生产、业务端数据、图形、图像、视音频实时掌控，协调调度、统一支配资源，保证生产、业务、应急的高效运行；立体式应急抢险体系基于5G技术完成应急抢险处置过程中的视频、语音传输，实现方位立体式应急抢险。

8.根据权利要求7所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，多维度智能巡检系统搭建智能机器人巡检系统，预设巡检路线，自主移动、自主巡查、自主避让地面障碍，自动传输设备检测数值，发现异常自动上报，完成燃气场站巡检操作；采用激光泄漏检测车及多功能燃气管网检测仪进行车辆、人员可到达区域管线巡检，并结合无人机搭载激光检测仪进行人员无法到达区域管网、场站泄漏检测、第三方破坏；自动检测有无燃气泄漏，发现漏点及时上报处理；利用系统预设算法分析确保工艺设备、管道运行状态正常，提前发现异常状态并进行预警。

9.根据权利要求8所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，远程阀门控制基于5G技术搭建阀门远程控制系统，可快速完成阀门启闭工作。

10.根据权利要求9所述的一种智慧燃气管理平台，其特征在于，通风设施远程控制基于5G技术低延时性，将燃气设备设施所处封闭空间通风系统与燃气泄漏智能检测系统联动，一旦检测出燃气出现泄漏，系统将立即开启强排风系统，保证封闭空间内的天然气浓度低于爆炸下限。