基于管道完整性管理的数据融合

1 管道数据融合

1.1 意义

根据住建部《2020年城市建设统计年鉴》可知，2018、2019、2020年我国城市天然气管道长度分别为698 042.72 km、767 946.33 km、850 552.13 km，呈逐渐上升趋势。如此庞大的管道规模，在建设和运营过程中产生了大量数据。自2014年起，经过近8 a的发展，数据融合理念深入城市燃气行业，利用管道完整性管理系统，通过构建数据库，将燃气管道建设期和运营期数据进行衔接，并在此基础上摸索出一套符合安全管理理念并行之有效的城市燃气管道管理流程和方法，促进了城市燃气行业的健康发展。

根据此原则将生产设备采购量C的主要影响因素归纳为：生产设备运转时间T、故障率Q，平均故障间隔时间M、不易采购的程度S。将影响生产设备采购的4个因素作为支持向量机的输入参数，将生产设备的采购量C作为输出。

1.2 存在难点

① 管道数据全面收集

2.1.2 色谱条件[21] 色谱柱采用Phenomenex C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相为乙腈-水（22∶78），等度洗脱；体积流量1 mL/min；检测波长为306 nm；柱温35 ℃；进样量20 μL。

城市燃气行业是伴随着城市的发展而进步的，燃气管道一直处于施工建设或改迁中。早期的建设标准和建设理念导致部分燃气管道的建设数据一直处于缺失状态，而目前这些燃气管道依旧处于服役期，运行数据不断增加。全面收集这些燃气管道的建设期数据变得难上加难。

邹永胜等

在分析智能化建设框架及实践成果的基础上，提出辅助决策系统由运行管控、安全管控和全生命周期完整性管理3 个方面组成，认为辅助决策是支撑管道智能化运行的中枢。鲁佳琪等

以中缅天然气管道为研究对象，阐述了利用管道完整性数据及互联网资源，借助信息化技术试点开发的长输管道应急辅助决策系统，并定义为应急指挥组织机构中的“专家”，可“一键式”快速生成应急辅助决策方案，大大增强应急指挥决策能力。帅健等

对近20 a的管道完整性管理相关文献进行聚类分析，构建了管道完整性管理的知识图谱，预测了管道完整性管理研究发展趋势，指出未来国内管道完整性管理将集中在风险评估、安全及高后果区等方面。周吉祥等

指出知识图谱反映各要素之间的内在关联，加强知识图谱、智能决策和管道完整性管理之间的衔接融合，可在管道管理中起到事半功倍的功效。

近几年来数据分析、辅助决策、知识图谱等新技术的应用进一步推动着燃气管道相关业务的发展。李立冬等

指出管道各业务数据分散并且缺乏统一的查询入口，不利于开展整体数据统筹分析工作，并提出通过开展管道数据可视化分析，可以将管道建设期和运行期数据与地域直接关联，规范数据分散的管理模式，实现数据的深层次分析。黄知坤等

指出当前管道数据存在关联性不强、利用率低下等问题，提出利用数据整合分析技术，对管道内检测数据数字化，整合建设期和运行期数据实现管道全生命周期数据综合分析，从而提高管道运维管理技术。董绍华等

指出管道数据分析需逐渐由因果关系向非因果(关联性)关系转变，强调需要重视数据管理程序、检测记录及日常运维记录，并指出大数据分析将是管道企业未来发展的重要趋势之一。

① 每步循环之间存在数据壁垒。管道完整性管理在建设初期是通过业务需求的响应逐级规划建设的，整个五步循环建设期较长，涉及到的数据类型较多，每步循环和每个模型的建设厂家也各不相同，由此导致管道数据只能在某步循环内流转，无法进入下一步循环。数据壁垒的产生导致大量数据层层堆积，批量数据无法得到有效利用。

③ 前瞻性考虑不充分。管道完整性管理理念引入城市燃气行业已逾10 a，诸如数据分析、知识图谱、辅助决策等技术还没有完全发展起来。引入之初并没有开展具有前瞻性的顶层设计，导致管道完整性管理与这些技术相融合时，存在不小的困难和问题。诸多的数据价值和技术在融合后不能够发挥“1+1>2”的功能，大大削弱了管道完整性管理对管道安全管理所起的作用。

③ 管道数据的标准统一

管道完整性管理收集了管道建设期、运营期数据和各类专项评价数据，每种类型的数据一般都由专项技术人员录入、管理，可保证数据的及时更新和数据安全。数据融合就需要把这些不同类型的数据进行集中存储和管理，管道运行和维护数据是随着生产经营不断产生的，数据流转的工作也是持续不断的，需要划分数据流转的管理边界及责任主体组织。但目前不同阶段数据责任主体分属不同部门，责任主体管理边界的划分实施难度较大，进展较缓慢。

2 城市燃气管道完整性管理

2.1 发展现状

下班之后，他们反复录制，录了好几遍，直到阿东觉得小丁说的”阿东”两个字比较接近他母亲的声音，方才回家。

② 管道数据库的建设

深圳市燃气集团股份有限公司(以下简称深圳燃气)2009年成立管道完整性管理工作领导小组，实施建设管道完整性管理项目。2012年建设了数据收集与采集系统；2015年开展管道完整性管理二期项目，增加了风险分析管控模块；2019年开展管道完整性管理三期项目，建设数据库，打通数据孤岛，消除数据壁垒。借鉴ASME B31.8S—2016《Managing System Integrity for Gas Pipelines》(《输气管道完整性管理》)及长输管道六步循环法建设理念，经过近13 a的发展，形成了集数据收集与管理、管理单元识别、风险评价、风险控制、效能评价于一体的管道完整性管理五步循环法(以下简称五步循环法)。五步循环法的具体内容见文献[8]。

深圳燃气成立了高压、次高压燃气管道管理工作小组，专门负责管道完整性管理数据采集、风险评价、风险控制及完整性管理系统维护等工作，通过边建设、边实践的应用思路，形成了针对高压、次高压燃气管道运行、维修和维护工作的管理流程，从本质上规范并控制了管道维修维护费用。目前已培养出近30名管道完整性管理技术人员，加强了城市燃气管道完整性管理的技术人才储备。

2.2 五步循环法存在的问题

由于“重建设、轻数据”观念持续存在，虽然我们构建了很多系统，数据利用率却很低。主要原因是在燃气管道运营初期，没有产生大量数据，数据主要通过硬盘等机械方式进行存储，数据的管理和维护没有安排专门的工作岗位，数据库的建设基本处于停滞状态。

② 专业评价结果无法直接指导运营管理。管道完整性管理进行了风险评价模块的建设，开展了基于风险的腐蚀、凹陷、焊缝等专业评价，但这些评价模型及标准各不相同，评价专业性强，专业评价结果无法直接指导管道运营管理。建设的大量评价模块和评价系统没有发挥应有的作用，造成了资源浪费。

国内运用小型焚烧炉处理乡村生活垃圾尚处于探索阶段，小型焚烧炉主要包括直接焚烧、气化焚烧和热解耦合焚烧3种技术路线，其中热解耦合焚烧污染排放的原始浓度最低、灰渣重金属的浸出值最小，可以解决飞灰的出路问题，是有前途的一种技术，但也需要配套烟气洗涤、飞灰收集和NOx还原设备方能满足日益严格的排放标准。小型焚烧炉潜在环境风险主要集中在烟气达标排放和飞灰安全处置方面，应该作为政府监管的重点。

3 基于管道完整性管理的管道数据融合存在问题及对策

① 管道数据融合的责任主体及管理边界

燃气管道从建设、投产到运行，经过的阶段不同，技术侧重点不同，造成每个阶段的数据收集标准和存储方式不同，导致收集的燃气管道数据无法有效融合。数据孤岛化严重，信息系统建设重复，部门间独立存储数据、管理分散，在一定程度上存在信息交叉采集和数据标准不统一等问题，导致信息冲突和治理成本高。

由上表可见，大家认为合格党组织首先要学习和贯彻中央及各上级部门的各项方针、政策；其次要密切联系群众，坚持和改善党对统一战线的领导作用；然后就是要组织经常性政治教育，加强文化宣传。

② 管道数据融合的对接流程及流转机制

电力系统的生产管理和电网的安全可靠运行越来越依赖电网调度自动化系统的正常运行。随着计算机技术、通信技术和调度自动化技术的发展，建立备用监控中心在技术和经济上都可行。考虑投资和短期使用的原则，按实际需要确定备用中心的规模，建设好备用监控中心，切实保证电网的安全。建立备用调度监控中心，在系统故障或其他灾难的情况下，对保证电网的正常监控，显得十分有必要。

燃气企业管道运行数据还包括SCADA、GIS等系统数据。SCADA系统记录着燃气管道运行期间的压力、温度等数据，这些数据可作为判断管网是否正常运行的一个重要依据。GIS记录着燃气管网的基本信息，有效指导着管道运行的维修维护和应急抢险。对于燃气企业而言，这些数据都属于涉密数据，需要由数据牵头部门制定可行的数据对接流程和流转机制，才能保证顺利流转。

③ 管道数据融合的统一标准及安全管理

燃气管道建设、运行、生产和调度等相关业务产生的数据种类众多、数据管理分散，数据标准不统一，无法利用数据分析有效开展辅助决策、应急抢险等工作。同时在智能管道建设的背景下，建立起来的管道完整性管理系统出现了后继乏力的状态。现役多数管道建设期的数据缺乏，逆向恢复工作量很大，难以满足管道信息化、智能化的建设和需求

。规划阶段、管道建设阶段、管道运行阶段的数据在管道完整性管理系统中存储和管理，由于各阶段的数据标准尚未统一

，给管道完整性管理数字化带来了困难。燃气企业为了自身数据安全，对燃气业务运行数据都会采取涉密处理，一般只负责对上级有限的部门进行数据公开和传播。而数据融合要求燃气企业需要将大量数据进行移交，在合适的数据安全管理制度出台之前，业务底层的数据融合工作将很难进行下去。因此急需建设可靠、安全的管道完整性管理数据库，重视对数据采集处理及入库等方面的数据安全工作，把控好数据质量才能推动数据融合工作。

④ 管道数据公开的价值发挥及数据共享

管道数据的收集和管理经历着数据收集、数据管理、数据应用等阶段。大量数据价值的发挥和数据共享，需要建立强大的数据中台，才能让数据公开的价值充分发挥，实现数据共享的同时还可以增强相关的业务联动，真正做到数据驱动业务。数据中台的建立是一项周期长、投资大的工程，仅仅依靠燃气管道运行企业投入，会带来一定的经济压力。只有确定建设主体，依靠企业和政府相关部门的共同分担，才能缓解数据中台建设带来的资金压力，实现真正的数据共享。

[1] 李立冬，周吉祥. 城镇燃气管道数据的可视化分析[J]. 煤气与热力，2018(3):B40-B43.

[2] 黄知坤，董华清，盛安全，等. 管道数据整合分析技术在管道运维管理中的应用[J]. 石油管材与仪器，2021(1):6-10.

[3] 董绍华，安宇. 基于大数据的管道系统数据分析模型及应用[J]. 油气储运，2015(10):1027-1032.

[4] 邹永胜，梁俊，高建章，等. 中缅原油管道智能化运行辅助决策系统建设方案[J]. 油气储运，2021(4):377-385.

[5] 鲁佳琪，张兴龙，张志坚，等. 长输管道应急辅助决策系统建设研究[J]. 石化技术，2017(4):42-43.

[6] 帅健，王伟，梅苑，等. 基于知识图谱的管道完整性管理研究特征与热点演化[J]. 油气储运，2021(12):1349-1357.

[7] 周吉祥，张浩. 智能管道建设下的城镇燃气管道完整性管理[J]. 煤气与热力，2021(2):B32-B36.

[8] 张万杰. 城镇燃气管道完整性管理五步循环法[J]. 煤气与热力，2019(8):B24-B29.

[9] 李柏松，王学力，徐波，等. 国内外油气管道运行管理现状与智能化趋势[J]. 油气储运，2019(3):241-250.