“互联网+”技术在老旧居民区天然气安全管控中的应用

2022-08-24张峻铭

城市建筑空间 2022年7期

张峻铭

（重庆燃气集团股份有限公司大渡口分公司，重庆 400080）

0 引言

近年来，随着国家大力倡导发展绿色能源，天然气的使用和消耗逐步增长，从2003年到2018年，天然气在全国能源消耗占比从3.0%上涨到7.8%。天然气已成为我国不可或缺的能源组成部分，特别是在民用燃气方面，因天然气安全可靠、经济实惠，成为我国居民的首选。

但天然气作为城镇居民能源广泛使用，天然气安全事故也逐渐增多，其中以户内天然气泄漏引起火灾、爆炸居多。根据中国城市燃气协会发布的《2019年全国燃气爆炸数据分析报告》显示，2019年全国燃气事故722起，其中室内燃气事故463起，室外燃气事故259起，造成63人死亡、585人受伤，对人民群众的生命财产安全造成极大损害。在这些燃气事故中，居民室内燃气爆炸达301起，占比65%，其中老旧居民区因燃气管道设计理念落后、调压设施设备工况不佳、用气环境不理想等是导致燃气事故频发的主要原因。当前如何建立老旧居民区天然气使用安全长效机制，保障安全平稳供气，将老旧居民区天然气输配、使用可能产生的风险进行有效管控，切实降低天然气的事故率，是城镇燃气从业者亟待解决的问题。

2021年修订发布的《安全生产法》规定，目前的安全工作应优先采用先进的监管手段预防风险，鼓励将“互联网+监管”“互联网+执法”系统投入实际应用，利用信息化、大数据及人工智能等先进技术推动安全生产，形成安全长效机制。

为有效选择监管手段，本文将探讨如何充分利用“互联网+”技术，提高城镇燃气企业在老旧居民区燃气输配、用气隐患排查、用气安全宣传等方面的工作水平，助于建立老旧居民区天然气供用的安全长效机制。

1 老旧居民区使用天然气系统现状及主要安全隐患

1.1 近年全国燃气爆炸事故分析

在《2019年全国燃气爆炸数据分析报告》统计引发泄漏原因如图1所示。而很多老旧居民区建筑因修建时间过早，厨房结构不利于通风，极易造成泄露天然气聚集而达到爆炸极限，进而引发燃爆。

图1 引起室内燃气泄漏主要原因

而室外泄漏原因中，第三方破坏占比超过80%。老旧居民区天然气管道因其建设期早，早期设计理念及材料选择大多情况下达不到目前的安全要求，且老旧小区强弱电、供水等管道错综复杂，天然气管道也很难与其保持安全距离，甚至存在与埋地电线紧贴的情况。

1.2 老旧居民区室外天然气系统隐患现状

1.2.1 埋地管道

作为使用天然气较早的城市，重庆市有大量地下输气管线，根据2017年重庆市第一次地理普查工作显示，截至2017年5月，重庆市地下管线长度达67 857km。以大渡口区为例，因区内老旧居民区供气管道建设时间早，部分管道已处于超期服役状态，而老旧居民区的天然气埋地管道因年代久远、资料缺失、地下管道错综复杂等原因，维护管理工作难度极大。又因老旧埋地管道多采用钢制管道，牺牲阳极等保护措施缺失，锈蚀严重。在重庆燃气集团大渡口分公司2014—2019年的抢险工作中，埋地管道锈蚀漏气就有125起，有很大的安全监管漏洞和风险。

1.2.2 调压设备

近年来城镇燃气企业对超期服役调压设备进行更换，但依然存在部分设备保护欠佳、安装位置不合理、落地调压箱无防雷保护等隐患。另外目前调压设备的检维修工作依然人工完成，公司抽样监督，无法保障调压设备每次检维修的质量。

1.2.3 短桩与引入管

在老旧居民区中，因其建筑结构问题，常有楼栋引入管、短桩被底楼住户圈占，又因老旧建筑外排水系统排水不畅，短桩泡水情况严重，极易引起锈蚀漏气。部分老旧建筑引入管较高，遇地面塌陷、热胀冷缩等原因易出现变形漏气。短桩、引入管的日常检查维护由工人独立完成，未形成有效监管模式，可能出现短桩、引入管漏气但长期无人发现的情况。

1.2.4 户外气表隐患

在现有老旧居民区燃气改造中，常采用将既有燃气引入管、室内立管舍弃，转用户外集中挂表，再通过金属软管或钢制管道将天然气输入室内的方法。但长久来看，室外采用的金属软管或钢制管道因在楼栋外墙，常年无法监控，若有漏气也无法及时得知。

1.3 老旧居民区室内天然气系统隐患现状

1.3.1 室内立管

因老旧居民区装修忽视GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》（2020年版）等要求，常有室内立管被包的现象，又因老旧居民区基本没有生活阳台，厨房结构不佳，潮湿的环境导致室内立管极易老化、锈蚀。

1.3.2 连接软管

在老旧居民区中，因通气时间较早，各地标准较低，常用塑料胶管或皮管作为连接天然气灶具、热水器的管道。按照国家标准，此类管道需每2年更换并用管箍密封。但因老旧居民区用户普遍缺乏安全意识，长期未更换胶管或未用管箍，造成天然气泄漏，此类隐患也是在入户安全检查中出现频次最高的用气隐患。

1.3.3 天然气使用器具

按国家技术标准要求，天然气灶具、热水器一般宜8年更换一次，且不建议使用直排式热水器，但在老旧居民区中，受限于居民安全意识及经济条件，常有天然气灶超期服役，不带熄火保护装置，热水器的隐患更为突出，直排式热水器占比高达80%以上，以重庆市大渡口区居民入户安检数据为例，2019年，燃气公司入户安检105 826户，发现有一级用气安全隐患4 497户，其中涉及热水器隐患有3 165户，占据大渡口区居民用气安全一级隐患的70.4%，这些隐患中又以直排式热水器烟道破损、未伸出户外居多，极易引起天然气泄漏、一氧化碳中毒等事故。

1.3.4 天然气计量设施安装不合理及老化

因老旧居民区的结构原因及早期天然气工程设计标准较低，目前部分老旧居民区表具安装位置不合理，有一定安全隐患。在对老旧居民区的入户安全检查中，常发现用户将表具包在橱柜内的现象。又因气表皮膜老化引起漏气、气表连接口橡胶圈老化导致接口处泄漏，存在严重的漏气、爆炸风险。

1.3.5 天然气使用环境

因老旧居民区建筑设计并未考虑天然气管道空间及天然气使用的需要，且老旧居民区用户更改建筑既有结构的情况时有发生，老旧居民区的天然气用气环境不佳，更有甚者改变房屋结构，致使用气房间与住人房间相连，或形成暗厨房，造成极大的安全隐患。

1.4 老旧居民区用户安全用气意识和知识较为欠缺

目前，城镇燃气企业及新一代天然气使用者的安全用气意识得到提高，企业也在给用户的通气、检查及各种安全宣传中积极普及安全用气知识，一定程度上提高了天然气用户的安全用气知识水平，并取得一定成效。但在老旧小区、老旧居民区中，因居民普遍有年龄偏大、租户占比较高、受教育程度偏低、经济水平不足等特点，用气安全意识普遍低下，对安全用气宣传接受度很低，甚至存在有部分居民长期拒绝天然气公司入户安检，存在较大的用气监管漏洞。

2 目前对老旧居民区的天然气系统整改对策及排查手段

在对老旧居民区天然气设施整改中，企业最优先选择的是表前设施，因为按国家对天然气设施产权划分要求，表前设施产权属于天然气经营企业。而这就涉及埋地管道、调压设备、短桩、引入管、室内立管及气表的整改。

2.1 埋地管道隐患整改

因老旧居民区所在位置一般地下管道过于错综复杂，修复既有埋地管道隐患难度过高，绩效比低，所以在目前对埋地管道整改中，一般采取建立新供气系统后剥离旧系统的方式。管道材料一般分为钢制管道及聚乙烯管材，根据一般要求，聚乙烯管材抗腐蚀能力较强，使用年限较长，施工难度较低，所以在能达到聚乙烯管材埋深要求的老旧居民区，一般宜采用聚乙烯管材。如采用钢制管道，则应做好阴极保护措施，并在后期做好防腐层检测，严防管道锈蚀泄露。

2.2 老旧调压设备更换

针对调压设备问题，以重庆燃气集团为例，要求各天然气经营公司对超过12年服役期的调压设备进行集中更换。一般均采用原地更换调压箱（柜）的方式，停气后切割老调压箱（柜）并移走，再重新将新调压箱（柜）与原管道进行焊接。

2.3 引入管、室内立管改造

在对引入管、室内立管改造中，因老居民楼建筑结构不适合室内立管，用户不愿破坏装修等原因，一般会采用户外集中挂表或室外立管的方式进行改造。同埋地管网改造相同，同样是新建系统后剥离旧系统。但因老旧小区环境复杂，室外立管施工和集中挂表同样扯皮多、施工难。

2.4 更换气表

为杜绝超期服役气表老化漏气、难以精确计量等，一般天然气经营企业会按期更换超期服役气表，民用气表一般使用年限为8～10年。目前更换气表以远传表为主。

2.5 对天然气用户使用情况进行安全检查

根据《城镇燃气管理条例》的第十七条规定，天然气经营企业应对用户的燃气设施定期进行安全检查，按CJJ 51—2016《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》的3.5.1条规定，城镇天然气经营企业应组织工作人员每2年对居民用户进行一次入户安全检查，包括天然气管道、设施验漏等，并对存在的用气安全隐患履行告知义务，及时指导并督促用户整改。

2.6 开展安全用气宣传教育工作

为提高老旧居民区天然气用户的安全意识及安全用气知识，各天然气经营企业均开展了各式各样的宣传教育工作，以重庆燃气集团大渡口分公司为例，每年开展安全教育入社区活动，并在老旧居民区栋入口处张贴安全用气温馨提示牌和正确使用热水器海报。

3 利用“互联网+”技术提高老旧居民区天然气系统安全和使用安全

3.1 “互联网+”在城镇天然气行业的运用可行性

“互联网+”技术即指互联网思维的进一步实践成果，推动经济形态不断发生演变，从而提高传统行业的生命力，为传统行业的工作模式改革、创新、发展提供网络平台。

而天然气经营作为最传统的行业之一，其目前的经营模式转变仍较为缓慢。对天然气输配、使用带来的风险管控手段也较落后。特别是对老旧居民区天然气使用安全管控方面，天然气经营企业尚未及时了解用户需求，未充分利用数据、网络与天然气用户进行有效交互，使企业耗费经济与人力投入，却无法取得良好的安全管控效果。

其实同其他行业一样，作为提供燃气能源的服务企业，如若能及时取得各项供气数据，建立与天然气用户的交互网络，利用交互网络、大数据提供的信息及时对各项安全风险进行管控，即可取得良好的效果。整体而言，城市天然气经营企业有极其庞大的业务数据与客户信息，只是一直未对数据进行整合分析。利用大数据技术，结合互联网平台和越来越成熟的数据交互模式，“互联网+”在城市天然气行业的运用将非常可行。

3.2 利用分段计量数据联网比对等手段实现对埋地管网安全实时监控

在传统天然气埋地管道安全管理工作中，一般通过管道巡线人员寻找管网泄漏点，或通过巡检车、无人机等方式对埋地管道进行长期巡检，因埋地管道长度过长，目前普遍存在人力配比不足的情况。又因埋地管道情况时有变化，巡检中并不能100%的探寻到漏气点。

针对老旧居民区埋地管网的漏气检测，可尝试以分段计量数据联网比对的方式，在远端实时监控，达到全时监控老旧居民区埋地管道、室内立管等天然气设施的目的。

具体实施方案为：以通过增加支阀的方式，形成单位区域，统一管理。一是在单位区域的支阀中，添加计量设备并接入物联网，即时回传天然气使用量V1；二是在支阀后的各个调压装置中添加计量设备并接入物联网，即时回传天然气使用量V2；三是目前各个用户终端的远传气表接入物联网，即时回传天然气使用量V3。若管道无泄漏，则应满足同等时间下，V1=V2=V3；若调压设备前端管道有泄漏，则V1＞V2=V3；若调压设备后端管道有泄漏，则V1=V2＞V3；若调压设备前后管道均有泄漏，则 V1＞V2＞V3。

当这3个天然气量通过物联网反馈到天然气经营企业的安全预警系统中，如出现漏气情况能及时报警，企业即可安排管道巡检人员前往排查。极大降低埋地管道泄露未能及时发现的风险，也在一定程度上节约巡检人力。具体工作流程如图2所示。但此方案的开展需要较大的前期投入，一般可选择需要进行设备更换、埋地管网改造的小区实施。

图2 计量数据监控比对工作流程

3.3 利用电子标定、设备巡检APP等方式建立新的设备检维修工作模式

在目前调压设备、短桩及引入管检维修工作中，天然气经营企业普遍采用维修派工方式进行，在这种模式中，仅能依靠设备抽查等方式进行督促，缺乏对设备检维修工作质量的控制手段。

在部分寻求更有效的工作监督手段的企业中，已经开始使用设备电子标定后，利用带NFC功能的移动终端考察工作人员对调压箱（柜）等设备的检维修工作，另外在每个设备的检维修工作中配合设备巡查用的手机APP上传工作具体内容及照片，在一定程度上保证了工作进度与质量。

而企业也可通过手机APP下达每月或每周的设备巡检任务，可针对不同设备来下达具体工作任务。以调压柜为例，管理人员可在1月巡检任务中下达常规巡检清洁、检测运行压力、清洗过滤器等工作，下达任务后在工作人员的APP中就以“待完成任务”显示，并要求先持手机到达该调压柜后通过NFC签到开展每项具体工作，每完成一项工作均需拍照上传，全部完成后方能完成任务，交由管理人员审核。

此工作模式要求简单，执行难度低，可在短期内大幅提高工作人员对老旧居民区及末端调压设备的巡检工作完成度，但也存在前期需完成设备电子标定工作和为工作人员配备带NFC功能智能手机的问题，前期投入较高。

3.4 积极与天然气居民用户进行交互，实行“互联网＋”安检模式

在目前居民入户安检工作中，城市天然气经营企业一般可分为安检外包、兼职安检、集中安检3个方式，传统入户安检工作开展方式优缺点如表1所示。

表1 传统安检工作开展方式优缺点

在传统城市天然气经营企业居民入户安检工作方式中存在共同的缺点：①企业主观性过强，未调动用户参与，均以企业安检任务下发安排安检人员定时上门进行安检，实际入户率低；②安检周期为2年，并未形成安全长效机制。

而新的“互联网+”安检模式则是通过手机APP，充分调动客户能动性（见表2）。通过各种类型的活动、礼品派发及宣传引导客户安装使用“网上营业厅”微信小程序或企业专用APP等软件，通过普及APP，引导用户注册，并鼓励用户每月或每季度上传指定用气节点（厨房、燃气灶、热水器、气表等）照片，还可通过APP预约安检时间，提高安检入户率。

表2 安检APP在企业、用户端可实现的功能

而安全APP通过评估用户上传的用气节点照片、入户案件情况，通过合理的评估逻辑，可将用户的用气安全系数以分数的形式呈现到客户的手机端。而通过可视化的分数，用户可直观了解其天然气使用的安全状况。再通过APP提示的整改内容进行处理，可提高其用气安全系数，并在达到一定用气安全系数值后可领取一定奖励。通过这种直观的方法和用户本身的参与，可提高企业的入户安检工作质量，并在2年周期内得到更多用户反馈的用气环境和设施设备状态，提高对用户用气风险的管控力度和效果。

因“互联网+”安检模式需要普及用户安检APP安装量，需要较长时间，另外因要激励客户下载注册软件、提高安全评估系数奖励，需要一定的长期经济成本。

3.5 建立可燃气体泄漏报警器全面联网预警网络

天然气经营企业在针对部分事故风险较高、整改难度大的老旧居民区，可参考公安联防110报警系统，采购一批可网络报警的可燃气体泄露报警器，集中安装于该居民区的用气房间，通过物联网或其他方式将所有报警器运行数据及时传回企业主机。一旦出现居民室内燃气泄漏情况，该报警器除具备普通的切断、声光报警功能外，还能第一时间将报警信息回传至企业抢险调度室，调度室人员可通过企业收集的该户联系方式，及时与用户取得联系，并在第一时间通知维修抢险人员赶赴现场进行应急处理。

新建、普通小区天然气用户也可自行安装该类联网报警可燃气体泄漏报警器，由公司负责将其报警器接入报警网络中。此预警方法可在短时间内极大降低室内燃气泄漏后无人发觉的风险，对高风险的老旧居民区使用见效快，但也存在单户成本安装、使用维护成本较高的问题。