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。     

管道完整性管理信息化研究进展与发展方向

管道完整性管理信息化技术在管道完整性管理工作中的规范化、标准化以及智能化方面发挥着越来越重要的作用。国内外管道管理者在信息化的技术标准、系统架构、决策支持等方面开展了大量研究与应用,取得了丰富的成果。系统阐述了管道完整性管理信息化技术的发展现状,并从大数据下的关联分析技术、物联网技术、移动智能终端的应用3个方面探讨了管道完整性管理信息化技术的发展方向。今后需要进一步提升数据应用水平,发挥数据整体价值,加强新技术的研究与应用,改变传统的生产方式,优化工作流程,使管理更智能。     

物联网技术在油气管道中的应用展望

油气管道的信息化建设分为3个层次,即执行层、管理层和战略决策层,每个层次都由不同的信息系统构成。随着信息技术的不断发展,物联网技术的出现将为该3个层次的信息化建设开辟新的发展途径。结合油气管道企业在业务发展过程中面临的突出矛盾,提出由感知层、传输层和应用层3个层次组成管道物联网基本架构,应用架构由数据集成应用和智能管网两个层面构成。管道物联网通过传感器连接资产和设备,建立数据的整合体系,实现数据的综合分析与利用,基于业务需求开发数据的智能化应用平台,实现对管道运营各个环节的优化管理。     

物联网技术在管道完整性管理中的应用

为准确分析管道运行中存在的风险因素、风险活动,评价管道的安全状况,需采用物联网技术建立管道完整性管理的信息技术平台。管道物联网通过传感器连接管道与附属设施,建立数据的整合体系,进行数据的综合分析与利用,基于业务需求开发数据的智能化应用平台,实现对管道运营各个环节的优化管理。介绍了基于物联网技术的管道完整性管理在数据采集、远程监测以及物资管理等领域的应用,结果表明:采用物联网技术不仅可实现管道完整性管理的可视化、数字化的目标,而且能最大限度地降低时间和空间危险因素,确保管道安全和平稳运行。     

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）     

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。     

基于信息生态学理论的管道完整性管理系统

对于大型管道运营企业,借助现有的管理理念与技术手段实现完整性管理真正落地,推动其和谐、持续发展日显重要。结合企业信息生态系统的研究理论,以中国石油管道完整性管理系统（PIS）建设与推广应用为依托,以中国石油管道完整性管理业务应用为主线,效仿自然生态系统的物质循环方式,利用生态学的观点和方法,遵循开放、有序、合作、共赢的原则,以技术和管理手段将不同标准、数据、业务、工具、外部系统和用户通过信息流建立各条“生态链”,逐步构建了企业管道完整性管理信息生态系统模型,为中国石油管道完整性管理信息化的可持续发展提供了理论基础与实践指南。     

智慧能源时代的智能化管道系统建设北大核心

建立基于"互联网+"智慧能源的智能化管道系统,是提升油气管道管理水平、促进行业发展的有效手段。阐述了"互联网+"智慧能源的内涵特征,分析了"互联网+"智能化管道系统的现实需求,提出了智能化管道系统架构设计和智能物流平台建设规划,搭建了涵盖数字化管理、完整性管理、运行管理、应急管理、综合管理的智能化管道系统,具备数据挖掘与共享、完整性管理及应急管理等核心功能。实例应用结果表明:智能化管道系统有利于转变管道管理方式,对提升决策管理效率、优化资源配置等具有显著作用;围绕管道核心业务,利用云计算、大数据分析、物联网、移动应用等技术能够实现智能分析预警、快速协作响应及安全高效运行,在提升系统数据质量的基础上构建智能化管道专家系统,为智慧能源时代油气管道的转型升级提供支持。     

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。     

智慧能源时代的智能化管道系统建设

建立基于"互联网+"智慧能源的智能化管道系统,是提升油气管道管理水平、促进行业发展的有效手段。阐述了"互联网+"智慧能源的内涵特征,分析了"互联网+"智能化管道系统的现实需求,提出了智能化管道系统架构设计和智能物流平台建设规划,搭建了涵盖数字化管理、完整性管理、运行管理、应急管理、综合管理的智能化管道系统,具备数据挖掘与共享、完整性管理及应急管理等核心功能。实例应用结果表明:智能化管道系统有利于转变管道管理方式,对提升决策管理效率、优化资源配置等具有显著作用;围绕管道核心业务,利用云计算、大数据分析、物联网、移动应用等技术能够实现智能分析预警、快速协作响应及安全高效运行,在提升系统数据质量的基础上构建智能化管道专家系统,为智慧能源时代油气管道的转型升级提供支持。     

长输管道巡检管理中的多源移动互联技术

为提高长输管道线路巡检工作的效率和完整性,从信息化管理角度出发,提出多源移动互联技术(集成定位技术、通信技术、地理信息系统和移动智能终端等),建立一个可通过移动互联设备终端并可随时随地进行访问的企业数据信息平台系统,将其应用于数字化长输管道日常巡检监控管理和巡检移动办公管理,变革了传统巡检工作方式,探索出长输管道线路巡检管理的新思路、新模式,使巡线工作的先进性、完整性,管理的高效性、严谨性,生产的安全性、合理性得到保证。     

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)     

基于完整性管理的应急决策支持系统

为了深化管道资产完整性管理,提升完整性管理在应急决策过程中的支持作用,研发了基于完整性管理的应急决策支持系统,搭建了管道地理信息基础数据库、管道运维动态数据库,为高效开展完整性管理、应急管理、管道管理提供业务支持。该系统利用分布式架构,充分利用保密处理技术、专网分离技术,在管道数据安全受控的基础上完成了基础地理信息、应急管理信息、管道隐患管控、水工保护管理、在线数据维护等子系统的功能开发,通过应急管理智能化、风险管控动态化等理念的实现,提升了系统功能与管理需求的契合度,以及管道的应急决策支持水平。     

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。     

基于二维码的长输管道工程人员管理系统设计

长输管道工程施工范围广、参与单位多、人员结构复杂,工程现场人员管理对于工程项目的建设非常重要。根据移动互联网技术、二维码技术、物联网技术,设计了一种基于二维码的长输管道工程人员管理系统,其总体架构由WEB端、人员二维码工作证、移动端3部分组成,实现了对工程现场人员的信息化管理。将该系统应用于某在建原油长输管道工程,结果表明:该系统可以对工程现场人员个人信息、岗位职责、资质证件等进行有效整合与管控,促进人员上岗操作规范化,监控和约束现场人员的违规行为,有效提升工程建设管理水平,确保工程保质保量按时完成,大大节约工程投资。     

长输油气管道大数据管理架构及应用

随着我国油气管道规模的不断扩大,管道安全管理评价要求的不断提高,应用大数据技术处理分析管道设计、施工、运营过程中所产生的海量数据成为必然趋势。基于我国管道安全评价的要求,总结了我国管道数据管理存在的问题,介绍了管道大数据管理的初步架构方案:建立合理、准确的管道大数据基准线;建立统一的数据记录、存储形式;实现管道相关数据的全面采集;建立管道大数据的基本准则和管理模式,开发综合数据管理平台;建立基于大数据的分析决策程序。同时,给出了相关数据的处理流程和应用范例,对应用大数据进行长输油气管道安全管理具有一定的指导意义。     

长输管道在线仿真系统的应用与展望

基于长输管道在线仿真软件的发展历史和工业应用情况,指出目前其在国内工程应用中存在的问题:仿真软件未能与管道运营需求充分结合,用户对软件的功能和维护缺乏深层次了解,对软件的实用性缺乏有效的分析评价。长输管道在线仿真系统的核心是利用有限的状态测量值估计管道的真实状态,提高系统的控制品质;本质目的在于采用各种先进可靠的技术控制管道的运行过程,真正实现管道输送过程控制自动化。结合长输管道管理的总体目标和运营特点,提出长输管道在线仿真系统的主要研究内容是:数据滤波器研究、状态估计研究和优化控制器研究。     

基于大数据的全生命周期智能管网解决方案

智能管网可以解决当前系统繁多及数据采集与应用脱节的问题,实现油气管道安全、高效、可持续发展。全面阐述了国内外数字化管道、智能管网的实施进展,分析了智能管网发展的特点、难点以及存在的问题,研究建立了管道全生命周期数据标准,构建了管道全生命周期数据库。提出了全生命周期智能管网的设计架构,包括管道全生命周期资产设施管控、运行管理控制、决策支持3个方面。提出了基于GIS的智能化管理平台方案,搭建了管道建设与运维一体化智能管理平台,一是用于建设期施工数据采集、数字化数据库移交、施工质量可视化管理;二是用于运营期腐蚀防护电位控制,在线完整性评估,高后果区、地区等级升级地区的风险评估,以及无人机巡线等完整性管理循环;三是用于管网的决策支持,包括大数据建模、应急决策支持、焊缝大数据风险识别、基于物联网的灾害监测预警、管道泄漏实时监测、远程设备维护培训、远程故障隐患可视化巡检、移动应用等。智能管网的推广应用,有利于管道管理水平的提升,为决策者提供足够的信息,从而保障管道安全、高效运营。     

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。