方迎潮 梁棟 吳東容 席國仕 劉小暉

國家管網(wǎng)集團西南管道公司

背景

西南管道公司所轄管道超過10000 km，主要分布于川渝滇黔桂等地，其中70%是山地管道，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險突出，加上外載荷、環(huán)焊縫質(zhì)量和高后果區(qū)風(fēng)險疊加，給管道安全運營帶來極大挑戰(zhàn)。為增強管道安全生產(chǎn)的感知、監(jiān)測、預(yù)警、處置和評估能力，解決山地管道管理難題，建設(shè)了集信息化、智能化和可視化為一體的管道地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警平臺，被列入工業(yè)和信息化部、應(yīng)急管理部《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行動計劃（2021―2023年）》試點應(yīng)用場景。平臺建設(shè)項目獲省部級科技進步二等獎1項，形成公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項，出版專著1套。

功能

（1）平臺架構(gòu)。平臺基于HTML5技術(shù)，采用B/S架構(gòu)模式，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三部分組成（圖 1），實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、分析與展示（圖 2）。

圖 1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警平臺架構(gòu)

圖 2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警平臺界面示例

（2）平臺功能。包括地圖展示、實時監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)、預(yù)警預(yù)報、報表管理、系統(tǒng)管理等功能模塊，實現(xiàn)管道地災(zāi)的實時監(jiān)測與管理。同步研發(fā)手機版“地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警APP”，具有監(jiān)測數(shù)據(jù)瀏覽、預(yù)警信息查看、現(xiàn)場信息反饋上報等功能，實現(xiàn)“現(xiàn)場+后臺”的互動。

（3）技術(shù)特點。采用3sigma算法實現(xiàn)異常值消除和過濾；利用最小二乘支持向量積實現(xiàn)缺失值的填補；結(jié)合實際情況構(gòu)建了每個監(jiān)測點獨有的自學(xué)習(xí)、自修正的閾值模型；根據(jù)監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)，利用長短時間記憶網(wǎng)絡(luò)分析預(yù)測災(zāi)害未來一周的發(fā)展變化趨勢。針對不同災(zāi)害類型和危害方式，初步構(gòu)建了災(zāi)害體形、管道本體、外部影響因素等的三維預(yù)警判別矩陣模型，實現(xiàn)管道地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)警。

（4）管理措施。制定監(jiān)測與預(yù)警平臺管理辦法，統(tǒng)一管理、分級負(fù)責(zé)，實現(xiàn)集中監(jiān)視與屬地巡檢的結(jié)合。根據(jù)不同的預(yù)警級別設(shè)立紅黃藍三色預(yù)警體系并推薦處置措施。建立預(yù)警生成、信息確認(rèn)、信息發(fā)布、處置反饋、預(yù)警關(guān)閉一套完整閉環(huán)流程。

編制相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為工程建設(shè)提供依據(jù)，確保監(jiān)測設(shè)備選型的合理性、監(jiān)測點位的科學(xué)性、監(jiān)測工程的有效性。

（5）應(yīng)用效果。平臺已在中緬、中貴、蘭成渝、蘭成等9條油氣管線上載185個監(jiān)測點，包括滑坡、水毀、采空區(qū)、堆土區(qū)、高后果區(qū)、跨越、隧道、焊縫等風(fēng)險類型。布設(shè)998臺多類型智能感知監(jiān)測設(shè)備，包括地表位移計、河道下切監(jiān)測儀、雨量計、應(yīng)力應(yīng)變計等設(shè)備類型。日均監(jiān)測數(shù)據(jù)達3萬條，監(jiān)測數(shù)據(jù)總量超過3千萬條。

平臺先后發(fā)布預(yù)警500余次，成功預(yù)警中緬線K321滑坡、中貴線K466+500 m滑坡、中貴線K1294+979 m滑坡等多處風(fēng)險，均通過及時采取應(yīng)急措施，消除了安全隱患，避免了事故發(fā)生。監(jiān)測的河道下切數(shù)據(jù)為馬元河、瑞麗江等管道大開挖穿越河流段治理提供了數(shù)據(jù)支撐，輔助管理部門決策。

啟示

（1）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警平臺實現(xiàn)了從靜態(tài)分析向動態(tài)感知、事后應(yīng)急向事前預(yù)防、單點防控向全局聯(lián)防的質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

（2）由于地災(zāi)風(fēng)險點數(shù)量多類型復(fù)雜，發(fā)育處于動態(tài)變化中，需要增設(shè)現(xiàn)場監(jiān)測點，以不斷完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)沿線地災(zāi)的全面管控。

（3）需要持續(xù)實踐和技術(shù)迭代升級，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，優(yōu)化預(yù)警模型，將專業(yè)人員多學(xué)科綜合判斷經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為知識庫，形成專家系統(tǒng)。

作者簡介：方迎潮，西南管道公司技術(shù)中心工程師，主要從事管道地質(zhì)災(zāi)害防護方向的科研與技術(shù)服務(wù)工作。聯(lián)系方式：028-62721630，1176988203@qq.com。