防范城市燃气安全风险必须加强科技支撑

本文转自：学习时报

清华大学安全科学学院研究员 陈涛

近年来，随着我国城镇化高速发展，城镇燃气管线的规模快速上升，由此引发的安全问题愈发突出，相关事故已成为继交通事故、工伤事故之后的第三大杀手，极大影响了人民群众生命财产安全。我国城市燃气管网工程体量巨大，风险点多、监管盲区多，一旦发生泄漏燃爆将会造成重大人员伤亡、经济损失及恶劣社会影响，还可能与其他城市生命线产生级联耦合与外溢放大效应，造成严重的链式灾害。

当前，燃气燃爆可谓是世界性难题，国内外并没有可供借鉴的成熟防控经验。为切实做好城市燃气安全风险防范，一方面，《中华人民共和国安全生产法》得以修订并实施，国家也出台了一系列加强燃气安全管理的要求，开展了城市燃气管道老化更新改造、城镇燃气安全专项整治等行动；另一方面，必须大力开展安全科技攻关，依靠科学技术和装备支撑，提升燃气安全风险精准辨识、可靠监测和快速预警的能力。

一是研究城市燃气燃爆风险规律，精准找出城市燃气燃爆的高风险区。开放空间的燃气泄漏并不易引发燃爆问题。据统计，城市燃气事故约70%是由中低压管网微小泄漏造成，泄漏的燃气在燃气管网相邻的空间如暗渠、雨污管网、电缆沟、窨井、地下半地下室等扩散集聚。长期微小泄漏难以发现，“小漏酿大灾”问题突出，首先要解决高风险区在哪里、在哪里监测的问题，源头是管线，燃爆问题却发生在与之相邻的空间。研究厘清燃气泄漏燃爆发生的复杂过程和对地面建筑、人群等承灾体的影响后果，才能科学辨识燃爆高风险区域。为此，我们研制了大型全尺度城市地下燃气管网灾害实验平台，借助这一平台，可系统性开展燃气泄漏扩散实验研究和全尺度燃气相邻地下空间燃爆实验研究，揭示燃气在土壤和地下空间的传播规律，结合城市燃气管线和暗渠、雨污管网、电缆沟等数据找到可能的燃气聚集区域，再建立地下空间燃气燃爆毁伤模型，实现燃爆风险识别和风险大小的评估，绘制城市燃气安全的风险热力图。

二是完善并更新风险监测预警关键技术、传感器和核心器件。解决了在哪里监测之后，接下来就要解决如何监测的问题。城市燃气高压管线一般有监控与数据采集系统，但对于占比90%以上的中低压管线，检测方式目前仍主要依靠人工巡查。随着物联网时代的到来，以往需要人工巡查燃气泄漏的方式可以转为在线监测、车载扫描。由于地下燃气管网相邻的高风险空间数量巨大，全部监测不现实，需要优化布控技术，在控制风险的基础上保障经济可行。不过，地下空间内涝和腐蚀严重，监测设备一旦布设后需要长期实时在线，要解决高精度、抗腐蚀、长寿命和免校准等问题。这使得常规半导体、催化燃烧等类型的燃气传感器难以长期稳定运行，经常维护或更换的成本很高，从而推动了利用红外光谱吸收传感技术的激光燃气传感器的发展，其稳定性好、灵敏度高、不用经常校准，成为当前优选技术。目前，对应燃气吸收特征波长的高精度燃气激光芯片的国产化已经取得重要突破，在良品率、波长一致性方面达到了国际水平，实现了燃气传感器核心器件的自主可控。

三是建立城市燃气安全监测预警系统工程。充分发挥物联网、大数据和人工智能等新一代信息技术作用，实现城市燃气安全科学实时在线监测预警，构建风险识别—监测—预警—联动的全链条防控体系，形成城市级、规模化、工程化应用能力。地下相邻空间燃爆风险，非燃气部门或供排水、通信、电力等单一部门能够控制，需要建立城市级统一的实时监测预警系统并联动处置。针对城市燃气管网系统安全运行全面感知、全面接入、全面监控、全面预警的需求，研发全要素多源异构大数据底座，融合燃气管线管龄、管材、结构特征、巡检维护、运行工况、实时监测等数据，以及地质环境、人口、经济、重要目标等承灾载体与救援队伍、物资装备等应急救援数据，建立燃气传感器大数据分析预警技术、风险智能预警算法、泄漏溯源算法，实现精准预警和快速协同处置。

有了科技的强力支撑，我们就可以开展城市燃气安全监测预警系统建设。以城市燃气管网及相邻空间的燃爆风险精准识别、实时感知、快速定位、综合预警、智能防控为目标，成立城市生命线工程安全运行监测中心，形成市政府领导、安委办牵头、多部门联合、统一监测服务的运行机制，建立一种新型城市安全精细化管理模式，实现区域内燃气管网沿线高风险区的全面覆盖，进而实现城市安全运行管理“从看不见向看得见、从事后调查处理向事前事中预警、从被动应对向主动防控”的根本转变。