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管道研究

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全生命周期智能管网是管道管理未来发展方向

来源:《管道保护》杂志 作者:董绍华 时间:2018-7-3 阅读:

董绍华

中国石油大学(北京)

摘要:智能管网深刻体现管道数字化与智能化的紧密结合,其特点为数据采集自动化、决策支持智能化、管控安全一体化。我国智能管网建设尚存在很多难点,制约了其发展。介绍了智能管网发展现状,基本架构,技术内容和制约因素,提出全生命周期智能管网是管道管理未来发展方向。

关键词:智能管网;全生命周期;大数据;决策支持;方向

智能管网伴随着数字化管道建设的全面普及,已经成为管道信息技术领域的重要发展方向,因其数据采集自动化、决策支持智能化、管控安全一体化等特点,未来需要与大数据建模分析、人工智能紧密结合,为油气管道安全可靠、优化高效、环境友好运营服务。

1  发展现状

1.1 中国石油天然气集团公司

2002年在国内最早提出数字化管道概念,并陆续应用于油气管道勘察设计和施工阶段,2004年首先应用于西气东输冀宁联络线,2008年用于西气东输二线、中缅油气管道,利用卫星遥感技术、全球定位技术、GIS成图技术帮助优化路由,利用实时数据采集和管网运行监控等技术实现集中监控和运行调度,在管道数字化技术领域缩小了与欧美发达国家的差距。

进而,将数字化管道建设作为技术发展重点,对已建或拟建工程统一规划部署互联网技术,GIS、GPS技术应用,并与SCADA等自动化管理技术有机结合,开发了PIS完整性管理系统、GIS地理信息系统,为所辖油气田和管道的在线检漏、优化运行、完整性管理提供数据平台。建立了以SCADA、气象与地质灾害预警等平台、天然气与管道ERP、管道生产管理、管道工程建设管理(PCM)、管道完整性管理(PIS)、天然气销售等信息系统为支撑的统一信息化系统,全面支持资产和物流两条主线的业务工作。

1.2 中国石油化工股份有限公司

启动了“中国石化智能化管道管理系统”项目,完成了项目顶层设计和管道数字化管理、管道完整性管理、管道安全管理、应急响应管理、综合管理五大功能研发,以及7家试点企业39条1 939 km管道系统和27座站场的数字化、可视化管理。同时,重视数据标准化和业务流程模板化,形成5类21项标准规范。

总体来看,在智能管网建设方面,国外重视功能的实际应用以及底层基础数据的精准性;国内往往重视展示效果,表现为建设费用高,大多数系统仅用于培训或演示,更新管理不及时,系统应用深度不够。

1.3 中海油气电集团有限责任公司

完成了生产调度及应急指挥中心、贸易平台、LNG汽车加气运营管理平台、资金平台、槽车远程监控系统、应急指挥系统等的构建及深化应用,构成了信息化主体框架,形成了集团级生产运营系统的全息化“基础平台”。同时生产数据采集与展示平台,融合各项目公司的GIS数据、数字化管道数据、DCS/SCADA等生产经营数据,成为统一的“数据仓库”。建成了综合办公信息系统、视频会议系统扩容及互联网应用项目、手机移动平台功能扩展项目、外网门户网站、内部门户网站、SAP财务系统与用友财务系统双线融合、装备管理综合信息平台等。正在构建智慧气电,建设全面覆盖、高度集成的先进信息网,以快速、全面、准确地获取、理解、判断集团全产业链业务运营状态,并作出智能化决策。

2  基本架构

智能管网应基于云架构建设数据中心、应用平台和共享服务,形成统一的建营一体化平台,构建管线建设与运营全生命周期业务应用,满足工程建设和运营管理的一体化业务需求,克服数据不能共享、建设与运营数据分离的缺陷。

智能管网的功能与业务包括3个方面,见图1。

图1  智能管网业务系统

其中,管道全生命周期管理是最基本的功能模块和业务内容,以管道完整性管理贯彻始终,实现管道安全运行和管理全过程。

3  技术制约因素

智能管网核心内容是管道完整性技术, 其制约因素直接影响智能管网发展水平和速度。

(1)随着X80级以上高钢级管道的应用,在役老旧管道越来越接近失效高发期等,复杂环境下的非接触检测技术、管道裂纹检测技术需求尤为突出。如电磁控阵、压电超声、电磁感应等常用管道裂纹检测方法中声场和磁场的耦合规律和强度尚未突破,管体本体安全数据的精确性存在偏差。

(2)基于大数据的管道泄漏监测和预警、灾害预警、腐蚀控制管理仍然空白。

(3)超大型国家储备库的完整性一体化管理及安全保障缺乏行之有效的手段。

(4)致灾机理和事故反演理论的研究刚刚起步。

(5)油气储运安全工程系统化理论尚未建立。

4  发展难点

建设期数字化水平、运营期完整性管理深度是智能管网的基础,数据和分析模型的精准性是决定性因素,信息化和自动化充分融合、自适应控制与反馈是实现管控的重要途径。我国智能管网发展的难点主要体现在决策支持技术方面,如管道运维大数据的数据融合处理技术、多源异构数据模型的构建、决策支持技术的开发、安全状况的深度挖掘分析等。

5 实施建议

(1)全生命周期智能管网是未来管道管理的发展方向。

(2)智能管网主要难点是已有系统和智能管网系统之间的匹配关系。需要认真研究如何整合原有系统,解决建设期数据与运行期数据交换难题。

(3)建设期与运行期要遵循同样的数据框架、数据字典,实现数据自由调用和共享。

(4)智能管网建设与开发需要从事管道领域、并具有实际工程实践经验的项目经理承担,管理层要充分认识到智能管网未来发展的实际意义。

(5)采用更先进的大数据平台技术,提高管网系统的运行速度,注重体系建设与平台同步,强化运维过程管理。

(6)开发油气管道安全保障关键技术,提高管体缺陷数据的检测精度,提高底层数据的准确性,更好地发挥职能管网决策支持作用。

作者:董绍华,教授,中国石油大学油气管道技术与安全研究中心主任。

《管道保护》2017年第4期(总第35期)

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