該案例入選由中國經濟信息社與無錫市政府聯合評選、發布的“無錫物聯網應用2016年度十大案例”。
智能調壓，“遠程控制”實現現場無人值守
走進無錫市濱湖區蘇錫路的高中壓調壓站，位于場站東西兩角安裝著2個360度旋轉高清攝像頭，在四面圍墻上方布置了4對光電探測器時刻注視著場站內的一切。
“天然氣具有易燃易爆特性，場站安全管理至關重要。高清攝像頭的可視化監控與光電探測器的紅外線感知報警為場站安全監管設置雙重防線。”無錫華潤燃氣技術部李龍俊說，當我們走進場站大門，光電探測器的感知信號會第一時間傳回調控中心后臺，周界報警立即響起提醒工作人員場內發生異常情況，同時高清攝像頭捕捉的圖像為場站提供可視化管理，我們的一舉一動都在工作人員監控范圍內。
在場站中央豎立著直徑約40cm的黃色進氣管道，一端接著上游管線，另一端在經過過濾器后通向調壓室。在面積不足20平方米的高中壓調壓室內，雙路管線橫向并列擺放。“每個調壓站都配置雙路管線，但只有單路運行，主路管道運行時，副路管道就處于備用狀態，在主路管道進行巡檢維修、突發障礙情況下，副路管道可立即啟用，以確保供氣的連續性。”李龍俊說。
在主路管線上順次連接著進氣壓力傳感器、調流閥、過濾器、調壓器、流量計、出氣壓力傳感器等幾大關鍵部件，所有設備均處于正常運轉狀態。在主路高壓管道的進口處，壓力表顯示當前進氣壓力為2.2MPa，電動球閥的閥位處于98％開度，經調壓器降壓后，中壓管道上流量計顯示當前出氣的流量為17296Nm3／h，出口壓力表顯示當前的出氣壓力為0.34MPa，實現從高壓到中壓的成功降壓。
在調壓室旁邊的小屋內，靠墻而立擺放著兩個高約2米的機柜，其中一個是動力柜，另一個是遠程終端RTU。“RTU主要由CPU模塊、模擬量I／O模塊、數字量I／O模塊、通信模塊等幾大板塊組成，管線上的壓力、流量、閥位開度等參數通過有線傳輸方式，以模擬或數字量信號傳輸到RTU上，然后再利用GPRS通信技術將數據發送到智能供氣平臺。”李龍俊說。
在調控中心的電腦顯示屏上，一幅城市燃氣管網覆蓋全景圖展示著各主要節點的進出氣壓力、瞬時流量數據。點進蘇錫路高中壓調壓站，集管線工藝流程、設備配置、數據監測三要素為一體的工程圖清晰地勾勒出調壓站設備結構和運行狀態。點擊工程圖上的每項設備都能查看其設備屬性和工作狀況。該平臺實現集場站安全防護、管線運行實時監測、危險預警和報警、遠程在線調控等多種功能，為調壓站提供了全方位、全天候、全流程的監管服務。
走出場站鎖上大門，整個調壓站又重歸一片寂靜。無錫華潤燃氣基于物聯網技術構建的調壓站智能監測與輔助控制系統，實現調壓站真正意義上的“無人值守”。
“天然氣管網系統是一個大通道，任意一個調壓站的壓力發生變化后，可能會帶來周邊多個調壓站壓力的連鎖反應，牽一發而動全身。因此，壓力的調節通常需經多個調壓站合作完成，由于不同調壓站之間的距離相隔遠，以人工為主的傳統壓力管控方式，持續周期長，耗時耗力，又無法實現快速反應。”無錫華潤燃氣技術部經理朱大令說。
據朱大令介紹，以前公司調壓班組的20名工作人員主要負責9個高中壓站的管護工作，包括壓力調節、故障處理、設備檢修等，現在基于物聯網技術，將傳統意義上的調壓設備自動化，實現自我感知、自我判斷與人工決策、遠程控制相結合，工作人員可遠程調節壓力，工作效率有效提升。
系統集成，“多級聯動”智能優化供氣方案
一座城市的天然氣管網輸配系統主要由門站、各級調壓站和管網三部分組成，調壓站作為天然氣管網體系的核心和樞紐，具有匯集氣源、調節壓力、分配流量的作用，其運行狀態的變化，直接關系到整個天然氣輸配系統的穩定與安全。
目前，華潤燃氣在無錫的管網總長6000多公里，其中2個門站分別接受西氣東輸、川氣東送的氣源；各級調壓站包括2座高高壓調壓站、9座高中壓調壓站、3座中中壓調壓站、500多座中低壓調壓站，其中工業用戶333戶，民用區域調壓柜200多個；在130公里的高壓管線上，每隔8公里建有一座高壓閥室，共計17座。
“一座座調壓站就像一個個武裝完備的戰士，隨時都能投入到戰爭中去，但他們缺乏一位領軍作戰的元帥，孤軍奮戰只能降低整個天然氣管網輸配系統的效率。主帥出征，全營聯動才能克敵制勝。”朱大令所說的領軍元帥，就是無錫華潤燃氣正在探索建立的“自適應智能供氣系統”。
無錫華潤燃氣副總經理張紅琴說，“智能監管與輔助控制系統雖實現了燃氣管線壓力數據的實時監測，危險預警和及時報警等功能，但壓力調節仍然是工作人員通過網絡遠程對流量閥的閥位控制實現的，調節的幅度完全憑借操作人員的工作經驗，且各調壓站之間未能實現有效聯動，只能由工作人員單獨分開操作。讓整個天然氣管網輸配系統從自動化向智能化轉型，關鍵是在系統集成，“自適應智能供氣系統”是“智能監管與輔助控制系統”的升級版，真正實現自我感知、自我判斷、自我決策和自我調節，最終形成最優化供氣方案。”
2016年6月，“無錫華潤燃氣自適應智能供氣系統”作為企業科技項目在華潤集團總部獲批立項，自適應智能供氣系統軟件開發與硬件提升同步展開，無錫市鳳翔路高中壓站作為第一個改造試點已進入全面施工階段，蘇錫路高中壓站、錢橋高中壓站等改造工作預計將在2016年底完工。
張紅琴說，“自適應智能供氣系統”在整個無錫市天然氣管網體系上的運用將是一個龐大的系統工程，需要在多個方面進行突破。目前，無錫華潤燃氣的落腳點主要放在增加覆蓋率、加快改造進度和降低運營成本三方面。
一是建立從門站、各級調壓站、閥室到終端用戶的多級智能監控網絡。隨著無錫城市的發展與天然氣用戶需求的持續增加，供氣不平衡問題已成為燃氣管網運行和管網安全的切痛之點。終端用戶的壓力波動直接反應著供氣安全，壓力太低會導致脫壓無法正常使用，壓力太高會造成超壓易發生燃氣泄漏。
終端用戶的數據反饋是前端管線壓力調節參數的重要來源，建立完整的數據智能采集網絡對于管線自適應調整至關重要。
“無錫華潤燃氣智能監管網絡正加快向小區和大型綜合體覆蓋。目前，對于新建供氣達300方的小區民用區域調壓柜均安裝智能監管系統，大型綜合體工商用戶的接入量每年也在以60個左右站點的速度增長，從大到小，由點及面，最終實現智能監管網絡的全覆蓋。”朱大令說。
二是利用智能化遠程調壓限流技術實現高中壓站的智能化。當前中高壓調壓站的工作原理是以壓力傳感器、流量計等各類傳感器實時采集的數據為依據，操作人員通過網絡遠程控制流量閥的閥位開度實現流量調節和壓力控制。但壓力是天然氣管線運行最重要的參數，在不同壓力狀態下，即使電動閥的閥位開度相同，流量也會不同。因此，以流量為主的調節手段精準度偏低。
“高中壓調壓站智能化改造的核心工程是對調壓器的改造升級。經改造后的智能化調壓器可根據不同場景自動調節閥位開度，隨機調整調壓器的出口壓力和限制調壓器的瞬時流量，最終實現管網的自動調壓。這讓企業多元化供氣方案成為可能，舉例來說，在晚上用氣波波谷時，天然氣管網的壓力偏高，通過終端用戶的數據反饋，系統平臺發號施令，各調壓站自動降壓，多級調壓站聯動反應最終使整個管網達到供氣平衡。”朱大令說。
三是積極創建企業標準降低運營成本。與電力行業的智能化相比，天然氣行業起步較晚，行業標準缺失。制定技術標準是促進產品規模化生產和降低成本的有效手段。目前，無錫華潤燃氣已制定了《智能燃氣表技術標準》和《低功耗壓力監測設施技術標準》兩項企業標準，其中智能燃氣表技術標準已被深圳燃氣、鎮江華潤燃氣、南京華潤燃氣等多家企業作為藍本使用，低功耗壓力監測技術標準在華潤集團內部得到推廣。
“以前一只智能燃氣表的采購價格是310元，現在采購成本下降到200元左右，降幅超三成，這與標準化生產密切相關。成本的降低有利于應用的推廣，積極推進自適應智能供氣系統相關技術標準的制定，包括智能化遠程調壓限流技術等，具有重要意義。”朱大令說。
“自適應智能供氣系統”應用前景廣闊
調研顯示，無錫華潤燃氣自適應智能供氣系統是依托物聯網技術的智能化供氣系統解決方案，能有效減少運行維護工作量、降低運行維護成本、提高天然氣管網輸配效率和安全管理水平，實現天然氣管網的自動調壓，讓“削峰填谷”真正成為可能。
“各類調壓站在具備智能優勢的同時，全面融入低功耗壓力監測設施技術，讓智能供氣系統從單一依賴外供電模式向外供電、鋰電池供電、太陽能供電等多種模式擴展，有效解決偏遠地區的缺電難題。”朱大令說。
無錫華潤燃氣將低功耗壓力監測設施技術全面應用到調壓柜、調壓計量箱、閥門井、低壓管網末端、陰極保護、商業和公福用戶等領域。通過降低接入設備功耗、優化數據采集傳輸模式等多種手段成功降低系統整體功耗。
一是降低接入設備功耗。無錫華潤燃氣全面使用低功耗的硬件設備，壓力變送器的功耗小于360mW，泄漏報警的功耗小于600mW微電機閥的工作電流小于50mA。
二是優化數據采集傳輸模式。在外供電模式下，數據采集終端處于實時工作狀態，數據實時采集和上傳，存儲容量僅為5天歷史數據。而在鋰電池供電狀態下，數據采集終端每個通道獨立開通，采用分時段分頻次自定義上傳策略，在1－60分鐘內可設置，數據存儲容量大于15天歷史數據，終端采集或上傳數據結束后進入休眠模式，休眠工作電流不大于40uA。鋰電池為可充電電池且一次放電使用時間大于1年并在3年內電池容量可滿足使用要求，供電持續時間長，更換方便。
朱大令說，“自適應智能供氣系統”為平衡管網供氣、控制和管理燃氣用量提供有效手段，顯著提升公司管理效率，對公司在天然氣管網上可持續運行能力帶來長期效益。該系統在無錫試點成功后將首先在集團內部推廣，未來有望在電力、石油、化工、城市供水、供熱、供氣等行業得到廣泛應用。
企業簡介：無錫華潤燃氣有限公司成立于2005年9月，是華潤燃氣控股有限公司與無錫市市政公用產業集團有限公司合資企業，主要從事天然氣設計、安裝，燃氣設備和器具的生產、加工、銷售、維修，汽車加氣以及道路危險貨物運輸等業務。目前，天然氣管網總長度已達6000多公里，供氣能力近300萬標立方米／天，管道燃氣民用戶達到100余萬戶，管道燃氣工商業用戶達到3000多戶，年銷售收入20多億元，城市燃氣管網覆蓋全市七個區，形成錫城東南西北“一中心、四片區”健全的服務網絡。無錫華潤燃氣“城市燃氣智能管理平臺”曾被江蘇省住房和城鄉建設廳授予第三批“江蘇城建示范工程”，獲得全國企業管理現代化創新成果二等獎及省企業管理現代化創新成果一等獎等。無錫華潤燃氣還被人力資源和社會保障部、國務院國資委評為“中央企業先進集體”。 來源：新華網
