董紹華

中國石油大學(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，其特點為數(shù)據(jù)采集自動化、決策支持智能化、管控安全一體化。我國智能管網(wǎng)建設(shè)尚存在很多難點，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)采集自動化、決策支持智能化、管控安全一體化等特點，未來需要與大數(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)境友好運營服務(wù)。

1  發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 中國石油天然氣集團(tuán)公司

2002年在國內(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，利用實時數(shù)據(jù)采集和管網(wǎng)運行監(jiān)控等技術(shù)實現(xiàn)集中監(jiān)控和運行調(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，對已建或擬建工程統(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等自動化管理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，開發(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)化運行、完整性管理提供數(shù)據(jù)平臺。建立了以SCADA、氣象與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等平臺、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 中國石油化工股份有限公司

啟動了“中國石化智能化管道管理系統(tǒng)”項目，完成了項目頂層設(shè)計和管道數(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家試點企業(yè)39條1 939 km管道系統(tǒng)和27座站場的數(shù)字化、可視化管理。同時，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21項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

總體來看，在智能管網(wǎng)建設(shè)方面，國外重視功能的實際應(yīng)用以及底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性；國內(nèi)往往重視展示效果，表現(xiàn)為建設(shè)費用高，大多數(shù)系統(tǒng)僅用于培訓(xùn)或演示，更新管理不及時，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、LNG汽車加氣運營管理平臺、資金平臺、槽車遠(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)級生產(chǎn)運營系統(tǒng)的全息化“基礎(chǔ)平臺”。同時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與展示平臺，融合各項目公司的GIS數(shù)據(jù)、數(shù)字化管道數(shù)據(jù)、DCS/SCADA等生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)，成為統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)倉庫”。建成了綜合辦公信息系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)擴(kuò)容及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目、手機(jī)移動平臺功能擴(kuò)展項目、外網(wǎng)門戶網(wǎng)站、內(nèi)部門戶網(wǎng)站、SAP財務(wù)系統(tǒng)與用友財務(wù)系統(tǒng)雙線融合、裝備管理綜合信息平臺等。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)運營狀態(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)用平臺和共享服務(wù)，形成統(tǒng)一的建營一體化平臺，構(gòu)建管線建設(shè)與運營全生命周期業(yè)務(wù)應(yīng)用，滿足工程建設(shè)和運營管理的一體化業(yè)務(wù)需求，克服數(shù)據(jù)不能共享、建設(shè)與運營數(shù)據(jù)分離的缺陷。

智能管網(wǎng)的功能與業(yè)務(wù)包括3個方面，見圖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，實現(xiàn)管道安全運行和管理全過程。

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級以上高鋼級管道的應(yīng)用，在役老舊管道越來越接近失效高發(fā)期等，復(fù)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(yīng)等常用管道裂紋檢測方法中聲場和磁場的耦合規(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(zāi)機(jī)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(tǒng)化理論尚未建立。

4  發(fā)展難點

建設(shè)期數(shù)字化水平、運營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，信息化和自動化充分融合、自適應(yīng)控制與反饋是實現(xiàn)管控的重要途徑。我國智能管網(wǎng)發(fā)展的難點主要體現(xiàn)在決策支持技術(shù)方面，如管道運維大數(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)的開發(fā)、安全狀況的深度挖掘分析等。

5 實施建議

（1）全生命周期智能管網(wǎng)是未來管道管理的發(fā)展方向。

（2）智能管網(wǎng)主要難點是已有系統(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)與運行期數(shù)據(jù)交換難題。

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

（4）智能管網(wǎng)建設(shè)與開發(fā)需要從事管道領(lǐng)域、并具有實際工程實踐經(jīng)驗的項目經(jīng)理承擔(dān)，管理層要充分認(rèn)識到智能管網(wǎng)未來發(fā)展的實際意義。

（5）采用更先進(jìn)的大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)，提高管網(wǎng)系統(tǒng)的運行速度，注重體系建設(shè)與平臺同步，強(qiáng)化運維過程管理。

（6）開發(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）