油气长输管道巡检中的智能视频监控技术

随着中国对油气长输管道安全运营监管力度不断加大,管道运输企业迫切需要引入新的技术来加强管道巡检。油气长输管道日常巡检管理中通过引进智能视频巡检监控技术,自主识别安全威胁并自动跟踪,实现巡检管理向移动化、智能化的转变。介绍了智能视频监控的原理和相关技术发展现状,针对油气长输管道建设智能视频巡检监控系统进行了应用研究和展望,为油气长输管道智能视频巡检监控系统的建设与实施提供参考。     

基于完整性管理的管道巡检闭环平台的设计

管道巡检是保障管道安全运行的重要环节,将管道完整性管理与管道巡检业务相结合,使得长输油气管道巡检的管理更加科学、规范,促进管道巡检管理的系统化、精细化及数字化。采用GPS、GIS、GPRS等技术,并结合完整性管理方法建立管道巡检闭环平台,实现管道巡检计划与任务的动态下发,通过提前设定的关键点范围与巡检轨迹自动匹配,实时更新巡检完成情况,同时提供巡检结果的实时查询、分析及考核。管道巡检闭环平台为管道巡检的监督、考核及历史记录管理提供有力的支撑,有效提升了管道完整性管理水平,可为管道规划、工程立项、计划投资提供可靠依据,进而优化资金配置,显著提高管道运营的经济效益。     

基于WebGIS的管道完整性管理系统的设计与实现

针对传统长输油气管道完整性管理中存在的数据不规范、数据关联困难、缺少GIS空间数据管理、分析处理效率难以适应当今管道安全管理等问题,为了提高其数据分析和信息集成的能力,利用WebGIS技术构建管道完整性管理系统,为管道完整性管理提供可视化基础。基于WebGIS的管道完整性管理系统以GIS作为平台开展风险识别、高后果区分析、巡检监控、应急方案设计等工作,其关键技术包括多源异构数据无缝聚合技术、云部署机制以及基于SOA地理信息服务架构技术。实例应用结果表明:基于APDM数据模型的管道完整性数据库,采用B/S网络结构开发应用系统,其GIS系统在管道完整性管理中强大的空间数据处理和分析能力,提高了管道完整性评价和决策支持的水平,为管道完整性管理提供了实用平台。     

长输管道完整性管理物联网应用架构初探

近年来,随着长输管道完整性管理与信息化技术的推广,国内主要长输管道基本实现了企业级信息化应用,大幅提升了管道安全的综合管控能力,但由于受人员素质、环境条件等诸多因素的影响,数据获取的及时性、完整性及准确性仍存在较大的提升空间。通过研究国内外物联网技术在长输管道运营阶段的应用,结合中国石油现有管道完整性管理系统(PIS)应用架构与业务现状,提出了长输管道物联网的应用架构并进行了整合,不仅可以解决管道运营管理过程中基础数据和业务数据采集的及时性、准确性及完整性的难题,而且可以实现管道完整性管理的智能化、精准化,从而提高长输管道运行的安全性和经济效益。     

长输管道完整性数据模型及其建立

数据管理是管道完整性管理的基础。对比现有管道数据模型,结合国际上管道完整性管理的理论和应用方法,以我国长输管道完整性管理的实施经验和发展需求为出发点,充分利用APDM模型的数据集合划分和空间信息管理的优势,建立长输管道完整性数据模型。该模型重点针对事故侵害、识别评价、检测评估、海底管道等数据集的数据结构进行构建,细化管道缺陷、侵害来源、检测方式、高后果区、风险及完整性评价信息等要素,统一管道数据类别从属、拓扑方式、格式精度等的参考标准。同时,拓展建立数据字典,结合Geodatabase空间数据库技术,确立中心线特征和沿线要素的表示规则,开发管道完整性管理数据库。长输管道完整性数据模型在某原油管道完整性管理中开展了应用,基本满足该管道的数据管理需求。     

基于可视域分析的管道巡检标准点的设置方法及验证

为了提高管道GPS巡检标准点的有效性,结合管道巡检工作的管理要求,应用地理信息系统(geographic information system,GIS)的可视域分析功能,在管道沿线三维场景环境下,对巡检点的可视域进行分析、计算和表达,从而为管道巡检标准点的设置和调整提供依据。实例应用结果表明:该方法弥补了现有移动巡检系统不能判定巡检标准点与管道路由位置关系的不足,避免了在巡检过程中巡检人员的视线因地形起伏或地物遮挡而无法进行有效巡检的弊端,提高了管道线路的巡检质量,降低了管理成本。     

基于物联网技术的智慧长输管道

通过研究国内外物联网技术在长输管道中的应用,结合管道完整性管理系统和云计算、大数据技术构建了长输管道物联网技术架构,实现了管道业务流程从调度控制、生产管理、经营管理完整业务链的整体贯通,进而对管道业务各项技术与管理领域的数据流进行有效协调和衔接。依托智慧型长输管道架构,结合管道生产中实际存在的问题,实例应用结果表明:该架构具有可行性和广阔的发展前景。     

基于管道完整性数据的关联规则挖掘与应用

在油气长输管道完整性管理领域引入数据挖掘中的关联规则技术,发现完整性数据中潜在的关联关系,充分发挥数据价值。通过对管道完整性数据关联规则挖掘流程进行研究,对经典Apriori算法中频繁项集生成效率进行优化,结合中国石油某管道开展完整性管理积累的外检测与内检测数据进行了关联规则挖掘,并对挖掘结果进行分析和解释。挖掘结果表明:通过关联规则技术可以发现管道本体缺陷与周边环境、本体属性数据之间潜在的关联关系。关联规则挖掘方法应用于管道完整性数据分析能够有效减少无兴趣规则的数量,发现潜在的管理重点,为长输管道完整性管理提供科学、准确的决策依据。(表1,参10)     

城市燃气输配管道完整性管理

美国在城市燃气管道完整性管理方面开展了较多的研究与实践工作,调研了美国城市燃气输配管道完整性管理的研究进展,介绍了美国完整性管理的标准规范.结合国内外长输管道完整性管理成功经验,提出了针对城市燃气输配管道的完整性管理流程,指出完整性管理应当按照数据管理、泄漏管理方案、风险评价、完整性评价、维修与维护和效能评价6个步骤循环开展.针对完整性管理的6个环节,提出了每个环节需要开展的主要内容.     

中国油气管道完整性管理20年回顾与发展建议

近年来,管道完整性管理逐渐成为全球管道行业预防事故发生、实现事前预控的重要手段。阐述了中国油气管道完整性管理20年发展历程,形成了"三个一"技术群,即一套技术体系、一套标准体系、一套系统支持平台,覆盖管道线路、管输场站、储气库及系统平台等多个领域:在管道线路完整性方面,形成本体安全保障、风险评估与控制、输送介质安全保障、抢维修及应急保障等技术群;在场站完整性管理方面,形成站场工艺设施检测与评估、压缩机组诊断评估、定量风险评估、安全等级评估、设施完整性评价等技术群;在储气库方面,形成地下储气库风险控制、储气库建库及运行安全技术群;在完整性系统平台方面,形成基于业务多源数据的管道应急决策GIS系统,智能管网已在中俄东线初步建成。由此分析了中国管道完整性管理当前存在的问题及未来的发展趋势,提出中国管道完整性管理的发展目标是基于全生命周期智慧管网的完整性风险管控,而中国管道完整性技术发展的新方向则涵盖智能化数据采集、风险精准识别、系统自适应反馈、高精度完整性检测评价等。(图1,参140)     

油气管道完整性管理体系

针对目前管道公司完整性管理实施中存在的难点和热点问题,阐述了管道完整性管理的标准体系、管理体系和技术体系的架构,介绍了适用于线路和站场完整性管理的地理信息系统和企业资产管理系统与构架,分析了管道完整性数据和检测、评估等技术的关键环节,论述了管道完整性管理与管道设计的关系,提出了设计和建设阶段资产设施完整性的保障措施与要点,给出了管道完整性管理体系的实施流程,有利于提高管道完整性管理体系的应用水平和推广效率。     

卫星监测技术在预防管道第三方破坏中的应用

管道第三方破坏的预防和治理已经成为世界范围内倍受关注的焦点和难点问题。一些欧美国家于1996年开始管道卫星监测技术的应用性研究,并在管道线路优选、计算机辅助泄漏检查、管网模型分析、应急情况处置等方面得到长足发展。管道卫星巡检管理系统通过GPS技术和GPRS技术实现数据的实时传输和监控,进而实现巡检过程中的全程动态调度管理。管道卫星监测空中巡查能力取决于卫星的遥感传送能力和对数据的分析能力,借助于卫星高分辨率光学成像技术、卫星雷达技术、以及激光测高和红外技术的支持。管道卫星巡检和飞机空中巡检的可靠性相近,可用于管道第三方破坏的预防和治理。     

新冠肺炎疫情下管道线路智能感知技术的思考与探索

随着新冠肺炎疫情的发生,交通管制、设卡布控等防控措施相继实施,为管道线路的日常巡检带来挑战。针对疫情防控下管道巡线人员无法到现场开展巡护的问题,分析现有管道线路感知技术的不足,创建了天空地一体化管道线路智能感知技术体系。根据全面感知、无人感知、实时精准感知、全生命周期感知的感知原则,制定了人工智能技术与管道感知技术相融合的技术路线,设计了天上管道卫星遥感影像智能解译方法、空中基于自动机场的无人机智能巡检方法、地面管道重点区域智能视频方法及地下光纤综合智能感知方法,并对基于自动机场的无人机智能巡检技术开展了现场应用。结果表明:基于自动机场的无人机智能巡检系统可在无人参与的情况下,实现自动起飞、降落、充电等操作,按照设定的巡检路径、巡检时间进行作业,并可智能识别机械挖掘、人员聚集等威胁事件。新冠肺炎疫情期间,无人机连续飞行80余架次,识别威胁事件20余次,为管道巡检人员掌握管道安全状态提供了强有力的技术支持。     

管道完整性系统数据集成与应用

从油气长输管道完整性数据的应用现状出发,提出了管道完整性数据集成应用的现实需求,通过比较现有数据集成技术,进一步分析了管道完整性数据集成的需求和目标,分别从管道完整性数据库构建及应用平台两个方面对实施路线进行了阐述。结合管道内检测应用实例,分别从完整性数据支持、数据对齐、数据分析展示3个方面验证了基于管道完整性管理系统的数据集成应用效果,有效解决了数据不统一、利用效率低、应用效果不理想等问题,从而为管道完整性管理及相关技术应用提供更加有效的手段,为实际管理决策提供更加有效的支持。     

长输油气管道完整性管理信息化实践

从长输油气管道完整性管理应用现状出发,分析了管道完整性管理信息化建设的现实需求,并结合管道完整性管理平台实施案例,阐述了完整性管理信息化建设的实施步骤、内容和效果。通过完整性管理信息化的实施,企业实现了20余项管理业务的信息化,统一业务表单70多张,规范业务流程40多项,减少了业务数据采集、录入的重复工作,实现了企业绩效的动态监控,构建了基于完整性平台的开放生态应用环境,较好地解决了实际管理中的问题,有力地推进了企业的精细化管理,确保了企业管理体系的落地和切实执行,有效地将完整性管理与日常业务流程进行整合,从而验证了油气管道企业建立完整性信息化平台的必要性。（图3,表1,参10）     

输油气站场智能巡检系统设计与实现

随着智能管道建设与区域化管理的推进,对输油气站场的智能化提出了更高要求。针对目前输油气站场以人工巡检为主,各监控系统相互独立的问题,设计了输油气站场智能巡检系统。通过三维建模技术,建立站场实景三维模型,将站场的视频实时监控画面拼接融合至三维模型,实现对站场全景的一张图管理。梳理站场巡检需求,开发视频智能识别算法,实现对站场不安全事件的智能识别;设置巡检路线制定、历史视频回溯等模块,实现对站场全景的自动巡检。将该系统应用于中俄东线天然气管道工程黑河首站,测试效果表明:该系统可根据巡检路线自动巡检,对典型威胁事件智能识别并报警,其应用提升了站场的智能化水平,为智能管道建设提供了技术支持。     

西气东输智慧管网建设实践

随着大数据、物联网、云计算、人工智能等智能技术的不断发展及应用,管道行业由传统管理模式逐步向数字化、智能化发展。国家管网集团西气东输公司坚持以"全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理"为目标,聚焦智慧管网,经过管理创新与技术革新,建立了人工智能与管道行业深度融合的新模式:在已有管道运营体系的基础上,引入工业互联网、机器学习、智能控制等技术,形成了站场智能巡检、分输智能控制、流量计智能检定等核心技术,推动了天然气管道站场智能运行技术的发展;大力发展天然气管道关键设备全面智能感知技术,开展了天然气泄漏检测、站场运维巡检智能化管控、压缩机组与流量计智能监测等核心技术创新;构建管道风险智能管控技术体系,推进了管道线路风险智能识别、光纤安全预警、管道智能防腐等核心技术的提档升级。在此基础上,国家管网集团西气东输公司高效推进智能管道运行效率再升级,构建了"全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化"的智能管网雏形,为中国油气管道的智慧化发展提供了重要借鉴。     

天然气长输管道定量风险评价中的技术要点

定量风险评价是长输管道完整性管理研究的热点和难点问题.对风险的概念和风险评价的方法进行了初步探讨,针对天然气长输管道定量风险评价研究中涉及的关键技术问题进行了系统的阐述,并提出了解决问题的思路和方法.     

长输天然气管道输损管理

长输天然气管道输损是天然气管道输入总量和管存量与输出总量之差,通常采用输损率进行表征.结合西气东输管道的管理实践,从提高计量系统准确性、管存量计算准确性和放空作业管理水平等3个方面对长输天然气管道的输损管理进行了探讨.提出选用高精度等级的计量仪表、在大流量计量站配备管输天然气组分在线分析仪、完善计量仪表的运行管理、提高自用气计量和放空量计算的准确性、加强对方贸易交接计量仪表的日常监督管理等方面来提高计量系统的准确性;选用合适的管存计算方法、保证压缩因子计算和动态计量数据的准确性、合理划分和合并管存量计算管段,以提高管存量计算结果的准确性;通过加强站场和管道的巡检管理、减少压缩机组启停次数和设备维护放空量、完善开孔作业管理等措施,达到降低管道天然气放空量的目的.     

国内外长输油气管道失效对比北大核心

全球油气长输管道正向着更大口径、更高钢级、更高压力方向发展,一旦发生失效事故将会导致重大经济损失、人员伤亡及环境污染。通过对美国、欧洲以及中国石油油气长输管道失效数据的收集、整理、统计,采用国际通用的曝露值及5年移动平均失效率计算方法,计算国际管道管理较为成熟的美国、欧洲失效频率,并与中国石油管道失效频率进行对比,以提高中国管道安全管理水平。对比分析国内外长输管道失效原因,寻求中国油气管道关键安全技术与管理对策,不断优化中国管道管理体系,对中国管道企业乃至整个油气管道行业调整风险减缓措施和提高安全管理水平都有重要意义。