董紹華

中國石油大學(xué)（北京）

摘要：智能管網(wǎng)深刻體現管道數字化與智能化的緊密結合，其特點(diǎn)為數據采集自動(dòng)化、決策支持智能化、管控安全一體化。我國智能管網(wǎng)建設尚存在很多難點(diǎn)，制約了其發(fā)展。介紹了智能管網(wǎng)發(fā)展現狀，基本架構，技術(shù)內容和制約因素，提出全生命周期智能管網(wǎng)是管道管理未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能管網(wǎng)；全生命周期；大數據；決策支持；方向

智能管網(wǎng)伴隨著(zhù)數字化管道建設的全面普及，已經(jīng)成為管道信息技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，因其數據采集自動(dòng)化、決策支持智能化、管控安全一體化等特點(diǎn)，未來(lái)需要與大數據建模分析、人工智能緊密結合，為油氣管道安全可靠、優(yōu)化高效、環(huán)境友好運營(yíng)服務(wù)。

1  發(fā)展現狀

1.1 中國石油天然氣集團公司

2002年在國內最早提出數字化管道概念，并陸續應用于油氣管道勘察設計和施工階段，2004年首先應用于西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò )線(xiàn)，2008年用于西氣東輸二線(xiàn)、中緬油氣管道，利用衛星遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、GIS成圖技術(shù)幫助優(yōu)化路由，利用實(shí)時(shí)數據采集和管網(wǎng)運行監控等技術(shù)實(shí)現集中監控和運行調度，在管道數字化技術(shù)領(lǐng)域縮小了與歐美發(fā)達國家的差距。

進(jìn)而，將數字化管道建設作為技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，對已建或擬建工程統一規劃部署互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，GIS、GPS技術(shù)應用，并與SCADA等自動(dòng)化管理技術(shù)有機結合，開(kāi)發(fā)了PIS完整性管理系統、GIS地理信息系統，為所轄油氣田和管道的在線(xiàn)檢漏、優(yōu)化運行、完整性管理提供數據平臺。建立了以SCADA、氣象與地質(zhì)災害預警等平臺、天然氣與管道ERP、管道生產(chǎn)管理、管道工程建設管理（PCM）、管道完整性管理（PIS）、天然氣銷(xiāo)售等信息系統為支撐的統一信息化系統，全面支持資產(chǎn)和物流兩條主線(xiàn)的業(yè)務(wù)工作。

1.2 中國石油化工股份有限公司

啟動(dòng)了“中國石化智能化管道管理系統”項目，完成了項目頂層設計和管道數字化管理、管道完整性管理、管道安全管理、應急響應管理、綜合管理五大功能研發(fā)，以及7家試點(diǎn)企業(yè)39條1 939 km管道系統和27座站場(chǎng)的數字化、可視化管理。同時(shí)，重視數據標準化和業(yè)務(wù)流程模板化，形成5類(lèi)21項標準規范。

總體來(lái)看，在智能管網(wǎng)建設方面，國外重視功能的實(shí)際應用以及底層基礎數據的精準性；國內往往重視展示效果，表現為建設費用高，大多數系統僅用于培訓或演示，更新管理不及時(shí)，系統應用深度不夠。

1.3 中海油氣電集團有限責任公司

完成了生產(chǎn)調度及應急指揮中心、貿易平臺、LNG汽車(chē)加氣運營(yíng)管理平臺、資金平臺、槽車(chē)遠程監控系統、應急指揮系統等的構建及深化應用，構成了信息化主體框架，形成了集團級生產(chǎn)運營(yíng)系統的全息化“基礎平臺”。同時(shí)生產(chǎn)數據采集與展示平臺，融合各項目公司的GIS數據、數字化管道數據、DCS/SCADA等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數據，成為統一的“數據倉庫”。建成了綜合辦公信息系統、視頻會(huì )議系統擴容及互聯(lián)網(wǎng)應用項目、手機移動(dòng)平臺功能擴展項目、外網(wǎng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、內部門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、SAP財務(wù)系統與用友財務(wù)系統雙線(xiàn)融合、裝備管理綜合信息平臺等。正在構建智慧氣電，建設全面覆蓋、高度集成的先進(jìn)信息網(wǎng)，以快速、全面、準確地獲取、理解、判斷集團全產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)運營(yíng)狀態(tài)，并作出智能化決策。

2  基本架構

智能管網(wǎng)應基于云架構建設數據中心、應用平臺和共享服務(wù)，形成統一的建營(yíng)一體化平臺，構建管線(xiàn)建設與運營(yíng)全生命周期業(yè)務(wù)應用，滿(mǎn)足工程建設和運營(yíng)管理的一體化業(yè)務(wù)需求，克服數據不能共享、建設與運營(yíng)數據分離的缺陷。

智能管網(wǎng)的功能與業(yè)務(wù)包括3個(gè)方面，見(jiàn)圖1。

圖1  智能管網(wǎng)業(yè)務(wù)系統

其中，管道全生命周期管理是最基本的功能模塊和業(yè)務(wù)內容，以管道完整性管理貫徹始終，實(shí)現管道安全運行和管理全過(guò)程。

3  技術(shù)制約因素

智能管網(wǎng)核心內容是管道完整性技術(shù)， 其制約因素直接影響智能管網(wǎng)發(fā)展水平和速度。

（1）隨著(zhù)X80級以上高鋼級管道的應用，在役老舊管道越來(lái)越接近失效高發(fā)期等，復雜環(huán)境下的非接觸檢測技術(shù)、管道裂紋檢測技術(shù)需求尤為突出。如電磁控陣、壓電超聲、電磁感應等常用管道裂紋檢測方法中聲場(chǎng)和磁場(chǎng)的耦合規律和強度尚未突破，管體本體安全數據的精確性存在偏差。

（2）基于大數據的管道泄漏監測和預警、災害預警、腐蝕控制管理仍然空白。

（3）超大型國家儲備庫的完整性一體化管理及安全保障缺乏行之有效的手段。

（4）致災機理和事故反演理論的研究剛剛起步。

（5）油氣儲運安全工程系統化理論尚未建立。

4  發(fā)展難點(diǎn)

建設期數字化水平、運營(yíng)期完整性管理深度是智能管網(wǎng)的基礎，數據和分析模型的精準性是決定性因素，信息化和自動(dòng)化充分融合、自適應控制與反饋是實(shí)現管控的重要途徑。我國智能管網(wǎng)發(fā)展的難點(diǎn)主要體現在決策支持技術(shù)方面，如管道運維大數據的數據融合處理技術(shù)、多源異構數據模型的構建、決策支持技術(shù)的開(kāi)發(fā)、安全狀況的深度挖掘分析等。

5 實(shí)施建議

（1）全生命周期智能管網(wǎng)是未來(lái)管道管理的發(fā)展方向。

（2）智能管網(wǎng)主要難點(diǎn)是已有系統和智能管網(wǎng)系統之間的匹配關(guān)系。需要認真研究如何整合原有系統，解決建設期數據與運行期數據交換難題。

（3）建設期與運行期要遵循同樣的數據框架、數據字典，實(shí)現數據自由調用和共享。

（4）智能管網(wǎng)建設與開(kāi)發(fā)需要從事管道領(lǐng)域、并具有實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗的項目經(jīng)理承擔，管理層要充分認識到智能管網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的實(shí)際意義。

（5）采用更先進(jìn)的大數據平臺技術(shù)，提高管網(wǎng)系統的運行速度，注重體系建設與平臺同步，強化運維過(guò)程管理。

（6）開(kāi)發(fā)油氣管道安全保障關(guān)鍵技術(shù)，提高管體缺陷數據的檢測精度，提高底層數據的準確性，更好地發(fā)揮職能管網(wǎng)決策支持作用。

作者：董紹華，教授，中國石油大學(xué)油氣管道技術(shù)與安全研究中心主任。

《管道保護》2017年第4期（總第35期）