王振声 冯文兴

中国石油管道公司

《油气输送管道完整性管理规范》（GB 32167—2015）颁布后，国家能源局积极部署推广工作，有力地推动了我国油气管道行业运营管理的变革和安全水平的提升。

管道完整性管理是一种以预防为主的管理模式，通过对管道面临的风险因素进行识别和评价，针对性地实施风险减缓措施，将风险控制在合理、可接受的范围内，使管道始终处于可控状态，预防事故发生，保证管道安全经济运行。管道完整性管理的实施离不开风险评价、内外检测、缺陷剩余强度评价、数据分析等关键技术的支撑。

随着移动互联网、物联网、云计算、人工智能等新一代技术在工业领域的应用日趋成熟，我国油气管网大规模建设过程中，管道业务的“标准化、模块化、信息化”水平不断提高，基本实现了“设计数字化、施工机械化、管理信息化”，为建设智能化管道奠定了坚实基础。

中国石油集团公司提出依托中俄东线天然气管道工程开展“全数字化移交、全智能化运行、全生命周期管理”智能化管道建设试点。在标准统一和管道数字化的基础上，以“数据全面统一、感知交互可视、系统融合互联、供应精准匹配、运行智能高效、预测预警可控”为目标，通过“端+云+大数据”的体系架构集成管道全生命周期数据，提供智能分析和决策支持，用信息化手段提升质量、进度、安全管控能力，实现管道的可视化、网络化、智能化管理，最终形成具有全面感知、自动预判、智能优化、自我调整的能力，且安全高效运行的智慧油气管网。

可以预期，智能管道建设将是一次技术手段和管理模式的飞跃，最终将改变传统的管道设计、施工、运行管理模式，也将极大提升管道数据采集、风险评价与防控、缺陷检测与评价的技术水平，促进管道完整性管理工作踏上新台阶。

1  有效解决建设期管道完整性管理的难题

管道完整性管理规范要求，建设期管道完整性管理应贯穿可行性研究、初步设计、施工图设计、施工、投产试运、竣工验收全过程，管道建设期所产生的数据应根据完整性管理的要求，真实、及时、完整地录入数据管理系统。建设期采集的数据包括管道属性数据、环境数据、设计文件、施工文件及记录、评价报告等。管道基础数据的完整、准确与运行期管道检测数据分析、风险评估高度关联，直接决定了管道全生命周期完整性管理的成败。建设期数据采集过程中，数据填报不及时、不完整、不准确直接影响到数据采集的质量。同时工程质量问题也是管道运行的主要风险之一，由此造成的事故事件近年来呈多发态势。施工过程中形成的安装缺陷,特别是焊接和防腐补口质量问题，导致管道整体完整性的降低和腐蚀风险的增高。建设期施工管控水平和传统检测、监测技术的不足限制了对这类风险隐患、缺陷的认知和管控。

中俄东线天然气管道通过规范管道全生命周期数据标准，有效运用物联网等技术手段，提升管道信息数据精确采集和施工过程管控水平。一是全面统一数据标准，在建设期已形成的数据标准基础上，持续深化完善，向运维期延伸，规范数据移交的格式、编码、结构，形成覆盖全生命周期的数据标准，实现数据的全面统一、递延传承和集成共享。二是搭建数字化设计平台，通过集成接口将可研、初设、施工图设计等环节产生的结构化/非结构化数据、三维数字化模型等批量向管道建设管理系统（PCM）移交，实现“集成设计与施工数据，实现动态更新，自动生成竣工图”，确保施工数据的快速回流和及时整合。在PCM系统原有功能的基础上扩展了关键工序设备参数存储、检测远程评片等功能，实现设计、采办、施工数字化移交。三是在采办阶段，完善了建设物资调拨管理功能，应用电子签章，支持管材线上调拨管理。在中转、施工过程全面应用管材二维码，通过数据关联实现完工后管材定位。四是全面应用“焊接自动化、检测智能化、防腐机械化”的施工技术。推广自动超声（AUT）、数字射线检测，替代传统胶片，实现快速检测、实时评判、数字存储；完善补口机械化工艺，形成多元化的补口解决方案。五是搭建“智能工地”，在每个焊接机组、防腐机组、下沟机组、连头机组安装布控球，实时监控机组作业画面，并通过机组WIFI实时将监控画面上传PCM系统，对施工过程开展全过程质量监控。在焊接作业管控方面，增加存储和无线模块，将焊机电流、电压等工况参数与焊口关联存储，采集传输焊口编号、焊接类型、焊口检测数据等信息，并连接机组WIFI，将数据实时上传PCM系统。将检测原始文件及时上传，专家通过PCM系统实现远程评片。在防腐作业管控方面，增加温度传感器实时采集加热温度信息，增加锚纹深度、搭接宽度等数据采集。上述智能化技术手段保证了建设过程数据采集的真实、准确、全面，促进了施工现场质量管控，有效规避了施工风险因素和质量缺陷带来的难题，为在役管道完整性管理创造了良好条件。

2  全面提升在役管道完整性管理水平

智能管道针对管道完整性管理发展的需要，在丰富完善管道风险识别、评价及防控新技术方面提供了新的解决方案和途径。

2.1  提升管道风险识别评价水平

管道完整性管理开展全面系统的风险识别、评价工作，通常采取一种或多种管道风险评价技术方法，由专业技术人员或专业团队按照评价流程采集数据、收集资料、分析计算风险，评价结果很大程度上取决于输入数据、方法模型及专业判断。作业所需时间长，一次风险识别评价要用至少两、三个月时间完成。

智能管道通过感知交互技术手段，将风险识别评价中的重要危害因素置于检测、监测、监控之下。建立风险评价模型，通过不同系统的融合互联，完成建设期数据、管道日常管理数据、社会环境数据等风险评价所需数据的收集和整合，实现基于大数据的管道风险评价，使风险评价的关键信息数据采集更加真实、准确、实时和可追溯，风险识别的周期将极大缩短，风险评价结果更具预测性、前瞻性。风险评价模型方法算法的进化，将发挥人工智能优势，降低对基层一线人员风险识别专业能力的要求。特别是当前因为数据不足或者工作量较大而较少采用的定量风险评价技术，也将获得智能感知系统提供的足够可靠数据，而在未来变得易于实现。例如，当前管道地质灾害风险识别评价多为较大区域范围、较长时段的趋势性评价，而短时分析评价还不理想，对以月、周、日为周期的现场管理指导作用还有待提升。智能管道建设将在管道沿线的滑坡、泥石流、陡坡等地质灾害易发区设置土体位移监测、应变监测等手段，实现实时发现、识别、评价管道地质灾害风险并预警，增强识别评价的时效性和针对性。

2.2  提高管道风险的预防管控能力

智能管道在管体阴极保护系统监测、重点部位腐蚀监测、土体状态监测、周边环境辨识、内外检测、气象与地质灾害预测等方面，充分运用物联网技术，全面感知管体、重点部位及周边环境状况，系统分析辨识风险，量化后果，针对性实施管道维护与管理，使风险全面受控。

（1）推进管道巡护模式转变

以人工巡线、驻点监守为主的传统模式，将在智能管道建设中转变为无人机巡护、智能监测监控与人工巡线相结合的新模式。一是随着无人机技术的不断成熟，无人机巡护将比人工巡护更为经济，将成为管道线路巡检的主要手段。特别是在水网沼泽、大型跨越、危险现场等人员无法到达的地段，无人机将代替人工巡护和现场查看工作。无人机自主飞行技术和影像自动识别技术的结合，能够自动识别第三方损伤等危害活动，并进行实时信息远传报警，同时可通过无人机悬停、探照灯、空中喊话、跟踪飞行等对第三方损伤活动进行劝阻。影像的后期深度分析可识别人工巡护难以辨识的滑坡、地表沉降等地表特征细部变化，给出提示，引导现场确认、快速处置。通过加载相应传感器，可实现红外夜间采集数据和气体泄漏的空中监测。二是在阀室、管道高后果区、第三方施工易发段等重要地段进行视频监视，对现场情况进行实时监控，实现对第三方侵入的特征识别和自动报警，提高第三方破坏与恐怖袭击的防控水平。三是开发智能巡线管理系统，通过巡线任务自动分发、自动考核，在线监控、巡检定位、轨迹回放等方式实现管理交互，提高巡护质量，确保现场事件得到及时、有效处置。智能巡护方式的转变将显著提高巡护质量，降低人工劳动强度,具有高效率和经济性的特点。

（2）实现腐蚀防护的智能化和专业化

传统的腐蚀防护管理主要采用人工采集阴极保护电位，存在数据填报工作量大、不能及时有效识别设备故障、信息数据利用不充分、测试方式不能满足管理与安全要求等问题。中俄东线新建阴极保护远程监测系统，由阴极保护软件管理系统、智能测试桩和智能恒电位仪组成。阴极保护站和智能测试桩采集到的信息传输至阴极保护远程监测与控制系统，提高数据采集的准确性，发挥阴极保护大数据的作用，自动分析管道保护状况，自动进行远程调整与故障诊断，实现对管道腐蚀发展趋势精准预测。还可由业务部门组织形成专家团队，在信息系统中实现腐蚀数据的专业化分析，对阴极保护系统故障进行远程排查诊断，有效解决基层一线专业技术能力不足的问题，大幅减轻基层人员日常阴极保护管理工作量。

3  全方位增强管道应急响应能力

管道完整性对应急管理的支持体现在应急预案编制、应急措施准备、应急资源准备、应急数据准备等方面。智能管道建设集成管道生产运行、管道保护、管道完整性等各方面数据，为应急管理提供更为完备、及时的数据支持。

一是基于管道数据中心与移动可视终端，在应急响应指挥系统综合显示、推送应急响应信息。实现事故管段本体、周边环境、应急资源等信息自动输出、事故信息主动推送，智能搜索、展示周边应急资源及危险源、环境敏感点等相关信息，为应急决策提供支持。

二是开发应急决策系统，建立事故灾害影响分析模型、应急处置智能决策支持模型，提供最佳应急抢险措施及建议，智能计算规划抢修最佳路由，智能分析事故泄漏、扩散、燃爆等潜在影响范围。

4  结束语

展望未来，智能管道通过先进的感知系统、数据分析及决策系统，有效解决建设期施工质量管控与数据采集问题，提升运行期管道风险识别、评价和控制水平，增强管道应急响应能力，打造管道运行管理全新的基础平台。智能管道建设应用的先进技术条件和革命性的管理手段，必将为管道完整性管理插上智慧的翅膀，助力飞向全新的高度。

作者：王振声，中国石油管道公司副总经理。

《管道保护》2018年第2期（总第39期）