1.背景

城市燃气管网作为城市的“生命线”，其安全运行至关重要。面对管网老化、城市建设及极端天气带来的泄漏、第三方破坏等多重风险，传统人工巡检模式已难以为继。为此，我们致力于构建一个“全覆盖、实时化、智能化、高效益”的安全监测体系。该体系旨在实现对关键管段与重点区域的全面覆盖，达成7x24小时不间断监测与秒级报警响应，并深度利用大数据与AI技术实现风险预警与智能决策。最终，通过这一系列举措，力求将重大泄漏发现时间缩短至3分钟以内，第三方破坏预警准确率提升至90%以上，并显著降低运维成本与应急响应时间，全面提升管网安全保障能力。

2.监测对象与风险分析

城市燃气管网系统结构复杂，其安全风险遍布于各个组成部分。首先，管网本体，即埋地或架空管道本身，长期面临着因材料老化、电化学腐蚀、焊缝缺陷以及自然灾害（如地质沉降、地震）引发的破裂风险，这是导致燃气泄漏的根本原因之一。

其次，管网附属设施，包括阀门、调压箱（柜）、法兰连接处等，作为管网的关键节点，其风险主要集中于设备故障、密封元件失效及人为误操作，极易造成局部泄漏与供气中断。

第三，由外部活动引发的第三方破坏是当前城市管网安全最突出、最频发的威胁，各类施工机械的盲目开挖、钻探作业极易直接损伤管道，造成突发性重大泄漏甚至爆炸事故。此外，对于穿越河流、铁路、高速公路的特殊管段以及位于商业区、居民区的人口密集区管段，一旦发生泄漏，不仅难以快速发现，且极易引发灾难性的次生后果，风险等级极高。

最后，相对密闭的场站与阀井内部，由于设备集中且通风不良，泄漏的燃气容易积聚，形成爆炸性气体环境，同时也存在人员窒息的风险。

3.技术方案：构建“感、传、知、用”四层体系

3.1感知层

根据风险等级和区域特点，部署多层次、立体化的监测传感器网络。

直接监测技术：

激光甲烷气体传感器：高精度、高灵敏度，适用于阀井、场站、人口密集区等重点区域的固定监测。可检测ppm级浓度。

可燃气体检测仪（催化燃烧式）：适用于可能存在LEL（爆炸下限）浓度气体的环境，如调压箱内。

管线压力/流量监测终端（RTU）：实时监测管网压力、流量异常波动，是判断大流量泄漏的关键指标。

智能阴保桩：远程监测管道阴极保护电位，评估防腐层状况，预防腐蚀泄漏。

间接监测与巡检技术：

分布式光纤声学传感（DAS）/光纤测温（DTS）：沿管道同沟敷设，可实现对整条管线>50公里的连续监测。能同时感知振动（第三方入侵）和温度（燃气泄漏吸热效应），定位精度高。

车载/机载激光甲烷遥测系统：安装在巡检车或无人机上，对地面以上空间进行快速、大范围扫描，发现微量泄漏。

人工巡检APP：为巡检人员配备智能终端，集成GIS地图、巡检任务、NFC打卡、隐患上报等功能。

视频智能分析：在重点高风险区域安装高清摄像头，通过AI算法自动识别机械施工、人员入侵、火焰烟雾等异常行为。

3.2传输层（数据通信）

根据场景选择最合适的通信技术，确保数据稳定、低延时传输。

NB-IoT/LoRa：适用于低功耗、广覆盖的传感器（如气体传感器、阴保桩），通信成本低。

4G/5G：适用于需要高带宽、低延迟的数据传输（如视频监控、DAS数据）。

光纤专网：适用于场站、关键管段与控制中心之间的高可靠性、大容量通信。

卫星通信：作为偏远地区或无信号区域的备份通信手段。

3.3平台层

构建统一的“智慧燃气安全监测平台”。

数据中台：

接入并融合所有感知层数据（气体浓度、压力、流量、振动、视频、GPS等）。

集成GIS地理信息系统、管网资产数据、用户数据、气象数据等。

提供统一、标准化的数据服务。

智能分析引擎：

泄漏定位与识别算法：综合分析压力骤降、流量异常、气体浓度报警、光纤温度异常等多源信息，精确定位泄漏点并排除误报（如沼气干扰）。

第三方入侵预警模型：基于DAS振动信号和视频分析，智能识别挖掘机、钻探等特定振动模式，并在破坏发生前发出预警。

风险预测与评估模型：基于管网年限、材质、腐蚀数据、历史维修记录、周边环境等，构建管网风险画像，预测高风险管段，指导巡检和维护计划。

事故模拟与扩散分析：在发生泄漏时，结合风速、风向、地形地貌数据，快速模拟燃气扩散范围，划定警戒区和疏散路线。

3.4应用层

为不同角色用户提供可视化、可操作的应用界面。

指挥中心大屏：全局态势一张图，实时展示全网运行状态、报警分布、资源位置。

Web端/移动端应用：

实时监控：各级管理人员可随时查看管网状态和报警信息。

报警管理：实现报警的接收、分级、推送（短信、App推送）、处置、闭环管理。

巡检管理：制定、下发、监督、考核巡检任务。

应急指挥：在事故发生时，一键启动应急预案，调度人员、车辆、物资，并利用事故模拟结果辅助决策。

资产管理与维护：基于风险评估结果，生成预防性维护计划。

4.管理体系建设

技术是工具，管理是核心。

组织架构与职责：成立专门的监测与调度中心，明确从接警、研判、派单、处置到反馈的全流程责任人。

制度与流程：

制定《安全监测系统运行管理制度》、《报警信息处置规程》、《应急预案》等。

建立“监测-巡检-维护-应急”的闭环管理工作机制。

培训与演练：定期对运维人员、调度人员、应急队伍进行系统操作和专业技能培训，并组织实战化应急演练。

第三方施工协同管理：与城建、规划部门建立信息共享机制，获取施工许可信息，对重点工地实施“旁站监护”。

方案通过先进传感技术、物联网通信、大数据与人工智能的深度融合，构建了一个全方位、多维度的城市燃气管网安全防护体系。它不仅是一个技术解决方案，更是一套涵盖技术、管理和流程的完整生态系统，为城市的可持续发展提供可靠保障。