董紹華

中國(guó)石油大學(xué)（北京）

摘要：智能管網(wǎng)深刻體現(xiàn)管道數(shù)字化與智能化的緊密結(jié)合，其特點(diǎn)為數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、決策支持智能化、管控安全一體化。我國(guó)智能管網(wǎng)建設(shè)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(xiàn)狀，基本架構(gòu)，技術(shù)內(nèi)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(shù)據(jù)；決策支持；方向

智能管網(wǎng)伴隨著數(shù)字化管道建設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)建模分析、人工智能緊密結(jié)合，為油氣管道安全可靠、優(yōu)化高效、環(huán)境友好運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

1  發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司

2002年在國(guó)內(nèi)最早提出數(shù)字化管道概念，并陸續(xù)應(yīng)用于油氣管道勘察設(shè)計(jì)和施工階段，2004年首先應(yīng)用于西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線，2008年用于西氣東輸二線、中緬油氣管道，利用衛(wèi)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(shù)據(jù)采集和管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控等技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和運(yùn)行調(diào)度，在管道數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域縮小了與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

進(jìn)而，將數(shù)字化管道建設(shè)作為技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，對(duì)已建或擬建工程統(tǒng)一規(guī)劃部署互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，GIS、GPS技術(shù)應(yīng)用，并與SCADA等自動(dòng)化管理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，開(kāi)發(fā)了PIS完整性管理系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)，為所轄油氣田和管道的在線檢漏、優(yōu)化運(yùn)行、完整性管理提供數(shù)據(jù)平臺(tái)。建立了以SCADA、氣象與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等平臺(tái)、天然氣與管道ERP、管道生產(chǎn)管理、管道工程建設(shè)管理（PCM）、管道完整性管理（PIS）、天然氣銷(xiāo)售等信息系統(tǒng)為支撐的統(tǒng)一信息化系統(tǒng)，全面支持資產(chǎn)和物流兩條主線的業(yè)務(wù)工作。

1.2 中國(guó)石油化工股份有限公司

啟動(dòng)了“中國(guó)石化智能化管道管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，完成了項(xiàng)目頂層設(shè)計(jì)和管道數(shù)字化管理、管道完整性管理、管道安全管理、應(yīng)急響應(yīng)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(tǒng)和27座站場(chǎng)的數(shù)字化、可視化管理。同時(shí)，重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和業(yè)務(wù)流程模板化，形成5類(lèi)21項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

總體來(lái)看，在智能管網(wǎng)建設(shè)方面，國(guó)外重視功能的實(shí)際應(yīng)用以及底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性；國(guó)內(nèi)往往重視展示效果，表現(xiàn)為建設(shè)費(fèi)用高，大多數(shù)系統(tǒng)僅用于培訓(xùn)或演示，更新管理不及時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)用深度不夠。

1.3 中海油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司

完成了生產(chǎn)調(diào)度及應(yīng)急指揮中心、貿(mào)易平臺(tái)、LNG汽車(chē)加氣運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)、資金平臺(tái)、槽車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)等的構(gòu)建及深化應(yīng)用，構(gòu)成了信息化主體框架，形成了集團(tuán)級(jí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的全息化“基礎(chǔ)平臺(tái)”。同時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與展示平臺(tái)，融合各項(xiàng)目公司的GIS數(shù)據(jù)、數(shù)字化管道數(shù)據(jù)、DCS/SCADA等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，成為統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”。建成了綜合辦公信息系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)擴(kuò)容及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目、手機(jī)移動(dòng)平臺(tái)功能擴(kuò)展項(xiàng)目、外網(wǎng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、內(nèi)部門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、SAP財(cái)務(wù)系統(tǒng)與用友財(cái)務(wù)系統(tǒng)雙線融合、裝備管理綜合信息平臺(tái)等。正在構(gòu)建智慧氣電，建設(shè)全面覆蓋、高度集成的先進(jìn)信息網(wǎng)，以快速、全面、準(zhǔn)確地獲取、理解、判斷集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并作出智能化決策。

2  基本架構(gòu)

智能管網(wǎng)應(yīng)基于云架構(gòu)建設(shè)數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用平臺(tái)和共享服務(wù)，形成統(tǒng)一的建營(yíng)一體化平臺(tái)，構(gòu)建管線建設(shè)與運(yùn)營(yíng)全生命周期業(yè)務(wù)應(yīng)用，滿(mǎn)足工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的一體化業(yè)務(wù)需求，克服數(shù)據(jù)不能共享、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)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(tǒng)

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(nèi)容，以管道完整性管理貫徹始終，實(shí)現(xiàn)管道安全運(yùn)行和管理全過(guò)程。

3  技術(shù)制約因素

智能管網(wǎng)核心內(nèi)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X80級(jí)以上高鋼級(jí)管道的應(yīng)用，在役老舊管道越來(lái)越接近失效高發(fā)期等，復(fù)雜環(huán)境下的非接觸檢測(cè)技術(shù)、管道裂紋檢測(cè)技術(shù)需求尤為突出。如電磁控陣、壓電超聲、電磁感應(yīng)等常用管道裂紋檢測(cè)方法中聲場(chǎng)和磁場(chǎng)的耦合規(guī)律和強(qiáng)度尚未突破，管體本體安全數(shù)據(jù)的精確性存在偏差。

（2）基于大數(shù)據(jù)的管道泄漏監(jiān)測(cè)和預(yù)警、災(zāi)害預(yù)警、腐蝕控制管理仍然空白。

（3）超大型國(guó)家儲(chǔ)備庫(kù)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(zāi)機(jī)理和事故反演理論的研究剛剛起步。

（5）油氣儲(chǔ)運(yùn)安全工程系統(tǒng)化理論尚未建立。

4  發(fā)展難點(diǎn)

建設(shè)期數(shù)字化水平、運(yùn)營(yíng)期完整性管理深度是智能管網(wǎng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)和分析模型的精準(zhǔn)性是決定性因素，信息化和自動(dòng)化充分融合、自適應(yīng)控制與反饋是實(shí)現(xiàn)管控的重要途徑。我國(guó)智能管網(wǎng)發(fā)展的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在決策支持技術(shù)方面，如管道運(yùn)維大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)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(tǒng)和智能管網(wǎng)系統(tǒng)之間的匹配關(guān)系。需要認(rèn)真研究如何整合原有系統(tǒng)，解決建設(shè)期數(shù)據(jù)與運(yùn)行期數(shù)據(jù)交換難題。

（3）建設(shè)期與運(yùn)行期要遵循同樣的數(shù)據(jù)框架、數(shù)據(jù)字典，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自由調(diào)用和共享。

（4）智能管網(wǎng)建設(shè)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(yàn)的項(xiàng)目經(jīng)理承擔(dān)，管理層要充分認(rèn)識(shí)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(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)，提高管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，注重體系建設(shè)與平臺(tái)同步，強(qiáng)化運(yùn)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(shù)據(jù)的檢測(cè)精度，提高底層數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(guó)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(hù)》2017年第4期（總第35期）