长输油气管道智能化管理的应用及发展趋势

王立香

（烟台港集团有限公司）

1 长输油气管道智能化管理发展现状

二十世纪末期，英特网在世界范围内飞速发展，遥感、遥测、地理信息系统等空间信息技术不断涌现，基于此美国率先提出数字地球理念。数字地球理念是基于英特网的数字化信息系统，通过图形化界面展示数字化的地理数据。从此开始全世界进入数字智能化浪潮，英特网在我国也开始迅速普及落地，随后移动互联网、云计算、物联网等新技术层出不穷，我国各个领域的信息化智能化探索开始蓬勃发展。

2016年，国家发改委、能源局、工业和信息化部联合下发了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，提出以“互联网+”为手段，将智能化作为基础，促进能源与信息深度融合，推动能源互联网新技术、新模式、新业态发展。有了国家层面的政策支持以及新技术的应用落地，我国相关企业开始积极尝试管道智能化建设试点。2017年，中俄东线试点建设智能化管道，实现了工程资料的数字化移交、线路资产的可视化交互、站场的全自动化操作与全方位的立体感知预警。中国石油、中国石化、中国海油等中国油气管道的龙头企业都在实际项目中融入了智能化项目应用，助力油气管道管理的智能化、一体化发展[1]。

2 长输油气管道智能化管理核心架构及管理原则

2.1 长输油气管道智能化管理核心架构

长输油气管道智能化管理核心架构主要分为三部分。

1）负责采集管理数据的数据层

它的运行需要基于严格的数据格式标准，在油气管道建设运维的全生命周期中构建统一、细化、完整的管道信息化数据模型。这个信息化数据模型是建立在一套标准化、流程化、统一化的数据管理标准之上，它负责将不同源头、不同种类、不同格式的信息进行统一格式转化并整理后存储到数据库中为后续工作打下基础。

2）进行数据处理和分析的服务层

它的建设基于油气管道的完整管理系统，主要负责管理工作的分析和决策支持，利用数据层提供的统一格式完整数据库，对整个系统的基本信息和业务情况进行整合、分析、比对，然后通过对业务流程的弹性控制；对业务管理提出建设性决策意见。

3）进行业务处理的应用层

它包含设备管理、管道保护、风险评价、安全管理、维护保养等实际业务。针对其各项实际业务针对使用智能化技术提升管理业务能力。例如在进行管道巡检时使用物联网和地理信息系统进行监控支持，在地质灾害排查的时候使用无人机进行定期拍摄，对拍摄的图像使用人工智能识别分析大范围实时监测，保证长输油气管道的安全。

这三个部分前后连接相辅相成。其中数据层是整个架构的地基，为后面的数据处理分析提供有效精准的数据，服务层则作为管道连接数据层与应用层，应用层则是整个架构中的核心，它作为整个业务展开的载体为服务层决策的分析提供逻辑支撑[2]。

2.2 长输油气管道智能化管理原则

长输油气管道智能化技术在不断进步更新，这就需要油气管道智能化管理上面紧跟发展，转变传统管理思想，达到新技术和新管理思想的平衡，使得可以从新管理手段上不断促进技术的发展，同时技术的更新升级也促使管理水平逐步提升。那么在进行长输油气管道管理工作时需要贯彻两个主要原则。

①制定合理的管理顶层规划，将整个管理思路渗透进入油气管道建设运维的整个生命周期里。如果没有在项目开始前进行完善的顶层管理计划，在建设阶段就很难保证完整收集管道的基础数据和运维所需的其他数据，这就会导致在运维阶段因为数据不够全面，无法支撑预想的油气管道智能化管理效果。出现这种现象的主要原因是忽视了油气管道建设阶段这个关键期。在这个关键时期可以非常方便、精确、精准的取得管道大部分的基础数据。如果错过了这个关键期，管道埋入土层内，这时候再进行数据测量就要投入大量资源和人力，同时还会有相当的误差。所以需要在前期做好顶层设计，提前考虑整体管理框架，将数据收集和管理渗透到每个阶段。

②抓住管理中的主要矛盾，以问题为导向进行工作，结合运维单位具体条件和项目客观条件有重点的展开管理工作。例如在某些区域的石油管道偷油行为多发，就需要在管线巡查保护方面重点投入；在西南省份常有管道穿跨越管段，大部分管线处于人迹罕至的区域，就可以加强无人机技术的投入进行灾害防治。所以运维单位应该抓住主要矛盾，有侧重的开展工作，而不是盲目进行新技术引进，造成浪费，使经济和人力投入得到最大化收益[3]。

3 长输油气管道的智能化发展实践

3.1 长输油气管道管线巡护

传统管理模式下长输油气管线的巡护管理工作主要有两个方面的问题。

①由于整个输油气管线距离跨度极大，需要大量的巡线员，大量的工作人员在大跨度的空间下工作，给考核和跟踪等管理工作带来极大的困难；

②由于巡线员人数多，个人的文化水平和工作能力不同，在对管线隐患问题的判断能力上存在主观差异，工作质量的评价很难复核，严重的影响了巡护的质量，增加了事故发生的概率。

针对传统管理模式的缺点，引入智能化新技术解决方案，即使用地理信息系统平台对巡线员进行空间定位监测。在智能化平台中可以实时查看所有工作人员是否完成预定巡查路线、是否在重要必经区域停留详细巡查，高效、高质量的完成巡护工作的管理和考核难题。除此之外还可以加入无人机辅助进行巡线工作，通过航拍沿线图像，经过计算机的分析处理帮助预警高风险区段。在输油气管线中最重要的设备泵机的安全运维中建设全数字化自动监测系统，实现泵机实时的震动监测和工作状态监测，对设备的温度、负载、压力等数据进行收集并分析，当出现超过限定值的时候自动报警，保障了设备的稳定运转。

3.2 油气管道及其附属设施的检验检测

在油气管道设施检验检测的工作中会需要存储和处理大量的信息，在其中引入大数据技术将极大提升检测工作的效率和质量。由于检验检测对数据存储能力以及计算能力的要求非常高，智能化技术的突破和发展更容易在检验检测方面找到应用场景。与其他工作不同的是，管道检验检测工作具有极强的专业性，需要极高的建模、解析、计算性能。传统的检验检测分析模型，通常是依托传统的经验模型，经验模型的特点导致了其计算结果的精度和效果受限于边界条件的精准度和变量的数量，所以就需要大量的样本进行批量计算[4]。

3.3 长输油气管道管理移动办公应用

在长输油气管道管理工作中，因为空间尺度跨度极大，涉及工作人员数量多且相对分散，移动办公的应用极度贴合这种工作管理模式。在日常办公管理、场站和线路的巡检以及外线应急工作中均能起到良好应用效果。基于移动应用的工业化软件也逐步成为管理和流程控制的新兴工具。移动应用由于其便于携带、操作简便、数据联网的特点，尤其适合油气管道行业。如外管道线路管理的作业场所多在野外，而管道相关数据繁杂，存有历史数据的台账、资料等由于体积过大，无法随身携带，导致工作效率较低。但移动应用实现了历史资料实时联网查询，线路业务随时终端办理，极大地提高了工作效率。在站场区域，设备的维修能够通过防爆终端的移动应用进行合理调度安排，防止出现维修不足或维修过剩的情况；同时，还能方便操作人员实时查看设备信息、备品备件、历史维修记录，节省了工作时间[5]。

4 结语

作为专业的长输油气管道，必须在规划的最开始就根据相关行业的管理规范开展完备、系统的管道建设工作，尤其是信息化、智能化管理，建立起完善的长输油气管道信息化、智能化管理系统，详细收集、录入各阶段管道的数据和信息，建立系统的长输油气管道全生命周期数据库，从可研开始，到设计、施工、竣工，再到最后的运营管理，要充分发挥数据信息的作用，结合物联网等新兴技术，实现长输油气管道管理的自动化水平，并进一步在长输油气管道管理中，提高数据采集、分析、预警的智能化能力，从根本上降低管道风险，提升管道管理质量。