摘要：随着时代的变迁与发展，我国长输油气管道传统运行模式已经不能适应发展的需要，引进了更多先进技术。全面利用信息化和自动化技术，基本实现管道建设和运行数字化，能达到信息化、网络化和可视化的技术水平，即数字管道。近年来，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术的飞速发展，对管道建设提出了更高要求，对管道运行可靠性提出了更迫切需求，数字管道需要进一步向智能化方向发展，智慧管道将是管道行业今后发展方向。
关键词：智慧管道技术；现状；发展趋势
引言
众所周知，油气管道覆盖面积广泛，周边的人为因素和自然环境都会对管道安全造成影响。部分因素的发生偶然性很强、运行风险高、管理难度大，管道事故时有发生。青岛“11•22”事故的警醒及新安全生产法、新环境保护法和特种设备安全法的相继出台，国家对油气管道安全重视程度日益提升，行业监管更趋严格。由于油气管道输送行业自身特点，其传统发展模式存在管理效率低、人工成本高、技术决策风险大等瓶颈，在安全环保监管越来越严格、提质增效压力越来越大的情况下，迫切需要转变生产管理方式，降低运营成本，提升发展质量。随着全球物联网、新一代移动宽带网络、云计算、大数据分析等新一轮信息技术的迅速发展和深入应用，信息化正酝酿着重大变革，工业制造向更高阶段的智能化发展成为必然趋势。管道行业作为传统行业也开始了积极探索，努力向智能化方向发展。
1智慧管道技术现状
智慧管道是以管道以及与之相关的全生命周期数据为基础，通过现在信息技术(如物联网、云计算、大数据等)收集、统计和分析管道各类属性及数据，为管道建设和运行、管道完整性管理、管道应急及智能决策提供支持。典型智慧管道总体架构整体分数据层、服务层和应用层三个层次，以标准数据库为基础，服务于项目所有参与方，达到管道全生命周期的所有活动在同一个平台上开展，总体架构见图1。
图1 典型智慧管道总体架构
智慧管道技术发展面临的问题：
1)数据标准的统一。管道建设从设计、采购、施工到运行维护，期间产生大量的数据，如何建立统一的数据标准，来实现数据存储、积累和自由调用以及建设数据和运行数据的交互。
2)智能决策支持技术。智慧管道与数字管道最大的不同点在于智慧管道具有智能决策支持技术，如何使用智能决策技术为管道企业提供增值服务是一难点。
3)系统运行效率和稳定性。智慧管道整个系统涉及到大量的数据、实体资产、参建和运营单位，系统面临数据多、界面杂和建设周期长等特点，系统运行的效率和稳定性直接决定智慧管网建设的水平和质量。
4)体系建设和系统建设需要同步进行。智慧管道建设需要完善的体系支撑，需要在管道建设的同时开展相关体系的建设，确保建成后的使用和运维有章可循。
2智慧管道技术发展趋势
2.1全面统一数据标准，实现系统互联互通
经过多年的统一规划与建设，中国石油信息化已经形成规模应用，建设了多个核心应用系统。
（1）管道ERP系统覆盖并优化了设备、物资、项目、财务等核心业务流程，加强了管控力度，实现企业物流、资金流及信息流的统一；（2）管道工程建设管理系统（PCM）业务覆盖从核准立项、勘察设计、工程施工、投产试运到竣工验收的各阶段，对工程建设业务统一管理，规范了工程项目管理流程，促进了业主与承包商的协同工作，初步实现建设和运营期数据共享，对工程建设项目起到重要支持作用；（3）管道生产管理系统（PPS）实现了油气管道生产运行计划、调度、运销计量、能源管理等业务统一管理，推动了油气管道由分散调控向集中调控的重要转变；（4）管道完整性管理系统（PIS）实现了从管道日常管理、高后果区识别、风险识别与分析、完整性评价、缺陷修复到效能评估等环节的闭环管理，确保管道安全、可靠、受控，为管道管理提供有力支撑。核心应用系统基本涵盖了工程建设、生产运行及管道管理等管道核心业务领域，满足了企业的经营管理需求，促进了业务规范和管理水平提升。
2.2搭建管道物联网，健全数据采集端，实现管道全面智能感知
物联网在技术架构上可分为感知层、网络层和应用层：
（1）感知层作为物联网的核心，是工业领域和信息技术领域发展的重点。其由各种传感器和传感器网关构成，作用相当于人的感觉神经末梢，用于识别物体和过程，并采集所需信息。例如将管道监测系统（如光纤预警系统、泄漏监测系统、地质灾害监测系统）应用于管道线路状态监测中。
（2）网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。可应用无线、有线两种通信技术：①无线通信技术，近距离的无线通信技术是物联网最活跃的部分，目前常用技术包括蓝牙、ZigBee、RFID、NFC、UWB、WI-FI等；②有线通信技术，利用金属导线光纤等有形媒质传送信息。光纤通信和卫星通信是智慧长输管道的重要通信手段。如无人机可通过搭载的高清相机、高清摄像机、红外探测器等感知设备进行高清拍照和数据采集，并通过互联网或有线网络与地面控制站和数据接收设备、实时影像接收设备连线，实现管道沿线监控影像的传输，完成管道巡检作业。
（3）应用层是物联网与用户（包括人、组织和其他系统）的接口，可与行业具体需求结合，利用生产数据开展业务应用与分析，为管理决策层提供依据。应用层包括数据存储和应用，通过云计算、大数据等技术对感知层采集的管道数据进行存储、计算、处理和挖掘分析，进而实现对长输管道的实时控制、完整性管理和科学决策。例如管道巡检系统，通过分析大量巡线数据和第三方施工记录，研究管道第三方损坏风险规律，合理安排巡线计划，实现基于风险的管道巡护。
2.3建设管道数据中心，借助大数据分析技术，实现智能化应用
在互联网时代，数据存储、计算和应用的集中化已是大势所趋，应运而生的数据中心正以前所未有的速度发展。管道各信息系统、物联网系统等的数据抽取至管道数据中心，经过数据清洗、转换和加载，实现业务数据统一管理、综合利用和可视化展示，通过统一接口为各业务系统的数据分析挖掘应用提供数据共享服务和全方位支持，避免了多个数据源汇总数据带来的延迟性、数据交叉矛盾、系统不兼容、跨平台开发等多种问题。数据中心向下实现了数据的统一集成管理，向上统一分发数据提供个性化应用，集成各种类型的数据分析挖掘工具，为业务管理提供全方位的决策支持。同时，基于数据中心可以建设管道安全监测预警中心，实现管道风险的集中、动态、可视化管理，极大增加了数据的使用效率。
结语
智能化已经成为世界科技发展的大趋势，同样是未来管道行业发展的大趋势，是提高管道本质安全水平和运营效益的有效途径。当前，我国智能管道建设总体还处于起步阶段，智能管道建设工作应循序渐进，做好短板分析，稳步推进，逐步实现智能应用。应加强人员队伍建设，打破固有思维定式，完善现有管理模式，适应未来智能管道、智慧管网发展需求。
参考文献
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论文作者:许治纲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/5
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