近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化高速發(fā)展，城鎮(zhèn)燃氣管線的規(guī)?？焖偕仙?，由此引發(fā)的安全問題愈發(fā)突出，相關(guān)事故已成為繼交通事故、工傷事故之后的第三大殺手，極大影響了人民群眾生命財產(chǎn)安全。我國城市燃氣管網(wǎng)工程體量巨大，風險點多、監(jiān)管盲區(qū)多，一旦發(fā)生泄漏燃爆將會造成重大人員傷亡、經(jīng)濟損失及惡劣社會影響，還可能與其他城市生命線產(chǎn)生級聯(lián)耦合與外溢放大效應(yīng)，造成嚴重的鏈式災(zāi)害。
當前，燃氣燃爆可謂是世界性難題，國內(nèi)外并沒有可供借鑒的成熟防控經(jīng)驗。為切實做好城市燃氣安全風險防范，一方面，《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》得以修訂并實施，國家也出臺了一系列加強燃氣安全管理的要求，開展了城市燃氣管道老化更新改造、城鎮(zhèn)燃氣安全專項整治等行動；另一方面，必須大力開展安全科技攻關(guān)，依靠科學技術(shù)和裝備支撐，提升燃氣安全風險精準辨識、可靠監(jiān)測和快速預警的能力。
一是研究城市燃氣燃爆風險規(guī)律，精準找出城市燃氣燃爆的高風險區(qū)。開放空間的燃氣泄漏并不易引發(fā)燃爆問題。據(jù)統(tǒng)計，城市燃氣事故約70%是由中低壓管網(wǎng)微小泄漏造成，泄漏的燃氣在燃氣管網(wǎng)相鄰的空間如暗渠、雨污管網(wǎng)、電纜溝、窨井、地下半地下室等擴散集聚。長期微小泄漏難以發(fā)現(xiàn)，“小漏釀大災(zāi)”問題突出，首先要解決高風險區(qū)在哪里、在哪里監(jiān)測的問題，源頭是管線，燃爆問題卻發(fā)生在與之相鄰的空間。研究厘清燃氣泄漏燃爆發(fā)生的復雜過程和對地面建筑、人群等承災(zāi)體的影響后果，才能科學辨識燃爆高風險區(qū)域。為此，我們研制了大型全尺度城市地下燃氣管網(wǎng)災(zāi)害實驗平臺，借助這一平臺，可系統(tǒng)性開展燃氣泄漏擴散實驗研究和全尺度燃氣相鄰地下空間燃爆實驗研究，揭示燃氣在土壤和地下空間的傳播規(guī)律，結(jié)合城市燃氣管線和暗渠、雨污管網(wǎng)、電纜溝等數(shù)據(jù)找到可能的燃氣聚集區(qū)域，再建立地下空間燃氣燃爆毀傷模型，實現(xiàn)燃爆風險識別和風險大小的評估，繪制城市燃氣安全的風險熱力圖。
二是完善并更新風險監(jiān)測預警關(guān)鍵技術(shù)、傳感器和核心器件。解決了在哪里監(jiān)測之后，接下來就要解決如何監(jiān)測的問題。城市燃氣高壓管線一般有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但對于占比90%以上的中低壓管線，檢測方式目前仍主要依靠人工巡查。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，以往需要人工巡查燃氣泄漏的方式可以轉(zhuǎn)為在線監(jiān)測、車載掃描。由于地下燃氣管網(wǎng)相鄰的高風險空間數(shù)量巨大，全部監(jiān)測不現(xiàn)實，需要優(yōu)化布控技術(shù)，在控制風險的基礎(chǔ)上保障經(jīng)濟可行。不過，地下空間內(nèi)澇和腐蝕嚴重，監(jiān)測設(shè)備一旦布設(shè)后需要長期實時在線，要解決高精度、抗腐蝕、長壽命和免校準等問題。這使得常規(guī)半導體、催化燃燒等類型的燃氣傳感器難以長期穩(wěn)定運行，經(jīng)常維護或更換的成本很高，從而推動了利用紅外光譜吸收傳感技術(shù)的激光燃氣傳感器的發(fā)展，其穩(wěn)定性好、靈敏度高、不用經(jīng)常校準，成為當前優(yōu)選技術(shù)。目前，對應(yīng)燃氣吸收特征波長的高精度燃氣激光芯片的國產(chǎn)化已經(jīng)取得重要突破，在良品率、波長一致性方面達到了國際水平，實現(xiàn)了燃氣傳感器核心器件的自主可控。
三是建立城市燃氣安全監(jiān)測預警系統(tǒng)工程。充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù)作用，實現(xiàn)城市燃氣安全科學實時在線監(jiān)測預警，構(gòu)建風險識別—監(jiān)測—預警—聯(lián)動的全鏈條防控體系，形成城市級、規(guī)?；?、工程化應(yīng)用能力。地下相鄰空間燃爆風險，非燃氣部門或供排水、通信、電力等單一部門能夠控制，需要建立城市級統(tǒng)一的實時監(jiān)測預警系統(tǒng)并聯(lián)動處置。針對城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全運行全面感知、全面接入、全面監(jiān)控、全面預警的需求，研發(fā)全要素多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)底座，融合燃氣管線管齡、管材、結(jié)構(gòu)特征、巡檢維護、運行工況、實時監(jiān)測等數(shù)據(jù)，以及地質(zhì)環(huán)境、人口、經(jīng)濟、重要目標等承災(zāi)載體與救援隊伍、物資裝備等應(yīng)急救援數(shù)據(jù)，建立燃氣傳感器大數(shù)據(jù)分析預警技術(shù)、風險智能預警算法、泄漏溯源算法，實現(xiàn)精準預警和快速協(xié)同處置。
有了科技的強力支撐，我們就可以開展城市燃氣安全監(jiān)測預警系統(tǒng)建設(shè)。以城市燃氣管網(wǎng)及相鄰空間的燃爆風險精準識別、實時感知、快速定位、綜合預警、智能防控為目標，成立城市生命線工程安全運行監(jiān)測中心，形成市政府領(lǐng)導、安委辦牽頭、多部門聯(lián)合、統(tǒng)一監(jiān)測服務(wù)的運行機制，建立一種新型城市安全精細化管理模式，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)燃氣管網(wǎng)沿線高風險區(qū)的全面覆蓋，進而實現(xiàn)城市安全運行管理“從看不見向看得見、從事后調(diào)查處理向事前事中預警、從被動應(yīng)對向主動防控”的根本轉(zhuǎn)變。
