智慧管道技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉志國 中國石油天然氣管道工程有限公司沈陽分公司

伴隨著我國油氣產(chǎn)業(yè)的系列改革，新時期已經(jīng)基本實現(xiàn)對傳統(tǒng)模式的轉(zhuǎn)型升級，構(gòu)建了以信息化與自動化技術(shù)為基本路徑的數(shù)字管道發(fā)展模式，由于其智能化程度相對較高，運營管理效率相對智能，因此，一般也將其稱為智慧管道。尤其是在管道行業(yè)，智慧管道已經(jīng)成為促進其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要方向，既可以優(yōu)化現(xiàn)行管道產(chǎn)業(yè)鏈，也可以通過智慧管道進一步促進管道運輸效用生產(chǎn)效率的提升。下面以此為出發(fā)點對主題展開具體探討。

一、智慧管道技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

（一）國外現(xiàn)狀分析

智慧管道技術(shù)在國外的研發(fā)相對較早，也產(chǎn)生了較為成熟的產(chǎn)品。一方面，在智慧管道發(fā)展中，以發(fā)達國家為主，在信息技術(shù)發(fā)展的同步發(fā)展了智慧管道技術(shù)；另一方面，將管道業(yè)與智慧管理技術(shù)進行了資源融合，形成了相對完整的生命運營周期。以美國為例，運用統(tǒng)一的GIS-地理信息系統(tǒng)，對管道數(shù)據(jù)與地理環(huán)境數(shù)據(jù)及信息系統(tǒng)進行了全面對接，從而使管網(wǎng)模型系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等在智慧管道應(yīng)用中全面促成了所有管道運行的實時動態(tài)數(shù)據(jù)管理。以英國為例，PB公司通過設(shè)備更新，將管道資產(chǎn)與人力資源及自然環(huán)境進行了統(tǒng)籌規(guī)劃，對智慧管道實施了精準(zhǔn)定位下的全方位安全監(jiān)控。

（二）國內(nèi)現(xiàn)狀分析

與國外相比，國內(nèi)的智慧管道主要應(yīng)用于油氣管道，從應(yīng)用經(jīng)驗看，西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線于2004年首次應(yīng)用智慧管道技術(shù)，后續(xù)工程中也增加了實時數(shù)據(jù)采集與管網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)，采用的模式以集中監(jiān)控，全面運行實時調(diào)試為主。中石化在三年后實施的數(shù)字管道建設(shè)工程，也實現(xiàn)了管道地理信息系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)的全面建設(shè)，完成了數(shù)據(jù)覆蓋全線管道及相關(guān)附屬設(shè)施目標(biāo)。從發(fā)展階段分析，我國現(xiàn)階段依然處于發(fā)展階段，但是，目前在建的中俄東線天然氣管道工程中，中石油已經(jīng)于2017年宣布“開啟智慧管道建設(shè)”，并提出了全生命周期管理目標(biāo)與，由此開始中國智慧管道建設(shè)水平已經(jīng)基本與發(fā)達國家持平。

二、智慧管道技術(shù)發(fā)展趨勢分析

從難點與問題方面看，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、智能決策支持技術(shù)、系統(tǒng)穩(wěn)定運行效率方面，仍然存在明顯的問題需要克服；其次，在現(xiàn)階段的系統(tǒng)建設(shè)中，同步性相對較差，而智慧管道的建設(shè)需要系統(tǒng)建設(shè)的同時，按照體系化管理需求，配置各項配套資源，所以，在建設(shè)環(huán)節(jié)仍然有許多難點存在。下面從總體架構(gòu)與平臺功能方面的發(fā)展情況進行分析。

（一）智慧管道總體架構(gòu)

從當(dāng)前智慧管道技術(shù)發(fā)展趨勢分析，智慧管道總體架構(gòu)相對完整，典型性的智慧管道總體架構(gòu)也已經(jīng)形成，因此未來的發(fā)展主要集中于由理論架構(gòu)向應(yīng)用層面的技術(shù)轉(zhuǎn)化方面。具體而言，現(xiàn)階段智慧管道的總體架構(gòu)以三層設(shè)計為準(zhǔn)：首先，在“數(shù)據(jù)層”納入設(shè)計數(shù)據(jù)、采購數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、安全管理數(shù)據(jù)、環(huán)保管理數(shù)據(jù)、固定資產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)高度數(shù)據(jù)等，使技術(shù)路徑與管理路徑實現(xiàn)了數(shù)據(jù)層的統(tǒng)一管理；其次，在“服務(wù)層”按照“數(shù)據(jù)化交付”與“三維模型”、“主數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載”建立了“地理信息+三維模型+專家支持+移動應(yīng)用”的一體化服務(wù)體系；第三，在應(yīng)用層，透過“管道數(shù)據(jù)管理”、“管道完整性管理”、“管道運行管理”、“管道應(yīng)急管理”、“管道綜合管理”等實現(xiàn)了對其應(yīng)用中的全面管理。由此也會智慧管道的智能化應(yīng)用提供了堅實基礎(chǔ)。

（二）智能管理平臺核心功能

根據(jù)現(xiàn)階段發(fā)展現(xiàn)狀與經(jīng)驗分析，智慧管道建設(shè)中的智能管理平臺核心功能體現(xiàn)在四大方面，具體如下：首先，在“可視化管理和數(shù)字化移交”功能方面，其中包括施工現(xiàn)場可視化管理與三維設(shè)計可視化管理，能夠確保承包商、分包商、業(yè)主在智能管理平臺，實時查詢相關(guān)持續(xù)更新的三維模型，并對施工現(xiàn)場情況進行實時監(jiān)督，尤其是智慧手持終端的使用可以記錄和管理現(xiàn)場施工，提升工程質(zhì)量管理水平與管理效率。其次，在“運行管理”功能方面，主要包括“管道巡線管理”、“管道運行管理”、“管道隱患管理”、“管網(wǎng)仿真模擬”、“設(shè)備培訓(xùn)管理”，旨在通過此類功能實現(xiàn)對其工況的管理及管理運行程序的優(yōu)化。第三，在“管道應(yīng)用管理”中，通過移動視頻、檢測設(shè)備能夠有效監(jiān)控各類應(yīng)急情況，若發(fā)生應(yīng)急風(fēng)險，則會根據(jù)管理周邊環(huán)境敏感數(shù)據(jù)迅速響應(yīng)，并通過預(yù)案維護、展示、應(yīng)急模擬演練，一鍵式輸出應(yīng)急預(yù)案。第四，在“管道數(shù)據(jù)挖掘與知識決策”方面，“物聯(lián)網(wǎng)+云計算”共同促進了大數(shù)據(jù)運算效率與處理水平，可以有效解決管道運行中的各類信息反饋及相關(guān)問題。

三、結(jié)束語

總而言之，數(shù)字管道建設(shè)的逐漸推廣，使智慧管道成為了管道業(yè)進一步發(fā)展的重點方向。因此，一方面應(yīng)該積極擴大對智慧管道相關(guān)理論與技術(shù)的研究，并通過科研與產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)合，促進智慧管道方面的“工業(yè)設(shè)計”能力；另一方面，在新時期智慧管道建設(shè)的開展將有力提升其數(shù)據(jù)應(yīng)用頻率與效率，提升管道業(yè)的整體升級。建議在新時期增強智慧管道產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，優(yōu)化其生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條，為其后續(xù)以產(chǎn)業(yè)化生成社會效益與經(jīng)濟效益奠定生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)制定基礎(chǔ)，為未來在國際智慧管道產(chǎn)業(yè)爭奪“定價權(quán)”提供技術(shù)支撐。