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基于物联网和大数据的全生命周期智慧管道实施构想

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资料介绍

目前油气管道行业已实现基本的数字化和信息技术的应用,但由于传统发展模式及历史方面原因,管道企业仍然存在管理效率低、人工成本高、技术决策风险偏高等问题,随着“互联网+”信息技术革命及油气管道行业的迅速发展,智慧管道必将成为管道行业的未来发展方向.基于物联网、大数据等技术,以中亚天然气管道D线工程为例,在管线全生命周期内提出智慧管道的实施构想,即建立一套统一的数据标准,构建一个统一的数据平台,打造一个基于物联网的信息感知系统,加快部署一个智能物资供应链体系,逐步建立一个智能高效的管道系统,确保管道预测预警可控.智慧管道的建设是一项系统性工程,不可能一蹴而就,在智慧管道实施过程中,建议加强顶层设计,重点解决跨国数据互联问题,继续开展信息交换、协同调控、网络数据平台整合、数据挖掘、物联网应用等关键技术的研究工作.

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行业论坛

徐建辉等：基于物联网和大数据的全生命周期智慧管道实施构想

基于物联网和大数据的全生命周期智慧管道实施构想

徐建辉1 聂中文

蔡珂3

摘要：目前油气管道行业已实现基本的数字化和信息技术的应用，但由于传统发展模式及历史

方面原因，管道企业仍然存在管理效率低、人工成本高、技术决策风险偏高等问题，随着“互

联网+”信息技术革命及油气管道行业的迅速发展，智慧管道必将成为管道行业的未来发展方

向。基于物联网、大数据等技术，以中亚天然气管道D线工程为例，在管线全生命周期内提出

智慧管道的实施构想，即建立一套统一的数据标准，构建一个统一的数据平台，打造一个基于

物联网的信息感知系统，加快部署一个智能物资供应链体系，逐步建立一个智能高效的管道系

统，确保管道预测预警可控。智慧管道的建设是一项系统性工程，不可能一蹴而就，在智慧管

道实施过程中，建议加强顶层设计，重点解决跨国数据互联问题，继续开展信息交换、协同调

控、网络数据平台整合、数据挖掘、物联网应用等关键技术的研究工作。

关键词：智慧管道；物联网；大数据；全生命周期；实施构想

Doi：10．3969，j．issn．1006—6896．2018．12．002

Based on the Inter-

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2016年2月国家下发了《关于推进“互联

网+”智慧能源发展的指导意见》，提出未来10年

内将着力推进智能化能源基础设施建设，内容主要

包括建设国际领先水平的能源互联网标准体系，推

动能源互联网的关键技术攻关，建立基于能源大数

据的行业管理与监管体系等。2017年7月国家发改

委在《中长期油气管网规划》中提出，到2025年

油气管道里程将由目前的12× 104 km增加到24×

1中石油中油国际管道有眼公司 2中国石油天然气管道局工程有眼公司设计分公司

3中国石油天然气股份有眼公司华北油田分公司第三采油厂工程技市研究所

油气田地面工程http：，，www．uqtdmg[．叩m

万方数据

第37卷第12期(2018．12)

行业论坛

¹⁰⁴km，同时要重点加强“互联网+”、物联网、大

数据、云计算等先进技术与油气管网的创新融合，

完善信息共享平台，推动互联互通、统筹调度。

2017年中油国际管道公司在工作会议中提出建设

“世界先进水平国际化管道公司”的战略目标，其

中提到要利用先进信息化技术提升管道运营和管理

水平。目前中油国际管道公司已建成中亚天然气管

道A、B、C线，中哈天然气南线，中哈原油管

道，中缅油气管道，且正在筹备建设中亚天然气管

道D线(简称中亚D线)。

在压气站场，其运行和维护依然以人工为主，管线

的维护和巡检也主要依靠人力，用工总量和人力成

本居高不下。

(3)技术决策风险大。油气管道行业为技术密

集型产业，涉及工艺、配管、勘察、测量、地质、

线路、穿跨越、仪表、自控、SCADA、电气、通

信、机械、压缩机、暖通、给排水、消防、建筑、

结构、道路、安全等多个专业。过去各个部门在建

设及运行环节共享的信息时效性差，形成大量沉睡

的数据和信息孤岛。由于缺乏有效的技术力量和资

源统一平台，管理人员对油气管道的预测和判断只

能根据有限数据进行决策，致使技术决策风险加

大，效率降低。

中亚D线横跨乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉

000

尔吉斯斯坦，最后到达中国。管线长度约1

km，

设计输量300× 108 m3，a，设计压力12 MPa，管径1

219

mm，一期工程计划2022年6月投产。中亚D

1．2智慧管道是管道发展的必然趋势

线项目建成以后，中油国际管道公司管辖的管道里

000

随着“互联网+”时代的到来和中国智慧能源

程将达12

km，油气当量达到1× 108 t，将成为

战略的提出，油气管道行业应当顺势而为，打破固

有思维和传统管理方式，充分利用“互联网+”的

开放性、互联性和创造特性，进行跨地域、跨行

业、跨部门、跨专业的融合和创新，实现信息的实

规模最大、战略意义最重要的西北和西南能源通

道。随着“互联网+”信息技术的发展，国家、中

石油以及中油国际管道公司对智慧管道的建设越来

越重视。因此，结合国内外管道企业信息技术应用

的实践，针对即将开工建设的中亚D线开展基于物

联网和大数据的全生命周期智慧管道研究具有重要

意义。

时共享和集成，全面提升油气管道的自动化、信息

化和智慧化管理水平。积极探索智慧管道建设的新

方法、新技术，有利于进一步提高管理效率、优化

人力资源、降低技术决策风险。可以预测，智慧管

道将成为管道行业的未来发展方向，它将为企业客

户创造新的价值，促进油气管道的安全、高效和可

持续发展o_1。

管道发展趋势分析

1．1

油气管道的特点和发展瓶颈

1．3智慧管道的概念及其内涵

由于油气管道传统的发展模式和历史原因，目

前油气管道存在管理效率低、人工成本高、技术决

策风险大的发展瓶颈”‘21。

2017年中石油提出智慧管道的定义，即智慧

管道是在标准统一和管道数字化的基础上，以数据

(1)管理效率低。传统的油气管道管理方式通

常采用先制定总目标、总任务，然后逐级分解、直

线推进方式组织建设和运营。每项任务以单链条、

单方向、自上而下一直贯穿到基层。由于设置众多

管理层级和职能部门，形成了错综复杂的业务关系

和工作流程，因此常常存在管理盲区和职责模糊不

清的情况。尤其对于跨国管道来说，比如中油国际

管道公司，由于公司下属的项目公司大多是合资公

司，常常缺乏有效的沟通交流和相互协作，导致组

织协调任务相当繁重，管理和决策效率低下。

(2)人力成本高。油气管道作业场所主要位于

荒郊野外，具有点多面广、地理位置复杂、社会依

托条件差、管道介质高温高压、易燃易爆等特点，

致使管道管理范围很广，管控难度大。近年来，虽

然油气管道整体自动化和信息化程度有所提高，但

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

段大幅提升质量、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、智能优化和自我调整能力，且

安全、高效运行的智慧油气管网。

要深刻理解智慧化的内涵首先要了解什么是信

息化。信息化有两层意思：信息的数字化和自动化

处理。一方面信息化要以数字化形式存储、展示和

传输，另一方面要按一定规则进行自动化处理，信

息化的结果可作为人们的决策依据。而智慧化是以

信息化为基础，是信息化的进一步升华，智慧化不

仅意味着机器能感知、收集并处理数据，同时也可

油气田地面工程http洲www．uqtdmg[．[口m

万方数据

国四回匝

徐建辉等：基于物联网和大数据的全生命周期智慧管道实施构想

以根据人的思维模式按照给定的知识和规则自行做

出决策并执行。

送、事故案例充分利用等功能，实现管道安全

可控吲。

基于智慧管道的概念和内涵，智慧管道有6个

方面特征：①数据全面统一，即数据标准和数据模

型要统一；②感知交互可视，即管道数据的交互和

可视化展示；③系统融合互联，即基于全生命周期

数据库的管道各业务系统有机融合，打破信息孤

岛，实现互通互联；④供应精准匹配，即打造智

慧、安全、高效的物资供应链；⑤运行智能高效，

即利用大数据进行在线模拟仿真，实现管网运行参

数自动优化，提高运行效率并降低成本；⑥预测预

警可控，即通过风险提前预测、隐患提前预警、应

急自动触发、应急方案自动生成、应急资源主要推

2智慧管道关键技术

2．1物联网技术

物联网技术作为智能信息感知末梢，将是智慧

管道未来发展的技术支撑平台，它可为实现智慧管

道全面精准的感知提供丰富准确的技术手段。物联

网在技术架构上分为感知层、网络层和应用层三

层。感知层采集现场各类仪器仪表设备的数据，网

络层通过各类传输介质和通信技术实现数据传输，

应用层进行数据集成和分析应用哺{1。基于物联网的

管道技术架构见图1。

智慧管嘲

安全监控

能耗计算与分析

智慧调度

智麓应急

数据集成

仓

应用层

自然与地质灾害

预报预警信息

工艺运行参数

泄漏检测信息

巡线数据

碉蕊嚣

器謇蓉慧

光纤预警信息计量数据

工业视频信息

内检测数据

盒 m 一企一

卫星通信

网络层

有线通信

无线通信

：

一百一一仓一面

IiFID

scADA系统

手持巡线设备

视频摄像头

感知层

GPs导航仪

光纤预警设备

泄漏检测仪器

内检测仪器

图1 基于物联网的管道技术架构

产生价值，最终变为资本。采用机器学习算法和大

2．2大数据技术

数据计算框架，建立相关大数据模型，打破业务界

线，可多维度分析、挖掘以往常规手段无法发现的

人类社会正在发生一场数字化大迁徙，在互联

网这条高速公路上，海量数据被快速发送、接收、

存储、挖掘和分析，大数据已成为未来发展的新能

源、新技术和新组织，将引领人类社会的发展。大

数据的发展历经4个阶段：①数据资料阶段，这个

阶段只是进行纪录和保存；②数据资源阶段，当用

数据产生服务时就可以称为资源，比如腾讯、百

度、谷歌、亚马逊、苹果、京东的一系列产品和服

务；③数据资产阶段，这个阶段人们意识到将海量

大数据进行融合会产生巨大的价值，逐渐开始关注

数据的所有权问题，这时数据将变成企业的一种资

产；④数据资本阶段，这个阶段通过交易数据资产

价值。中油国际管道公司经过十几年的数据积累，

目前正处于数据发展的第二阶段，下一步的目标是

要将数据尽快转化成数据资产和资本¨ ”。管道的

大数据技术架构见图2。

中亚D线智慧管道实施构想

3．1

中亚D线项目背景

中亚D线管道途经地区地貌复杂，气候恶劣，

地震、地灾频发。据统计，中亚D线大中型河流穿

越40多处、隧道40多处，约70km。塔国段60％管

油气田地面工程http肌vww．uqtdmg[．[口m

国

万方数据

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