智能管道与智慧管网建设分析

智能管道与智慧管网建设分析

摘要：目前，智慧管道已成为中国油气管道界的热词，相关机构技术人员围绕

智慧管道开展了大量研究与规划工作。然而，迄今为止，中国油气管道界对智慧

管道的概念尚未形成广泛共识，对其内涵与外延缺乏全面、系统、深入、确切的

认识，还不能完整、清晰地描绘出未来智慧管道的全景图像。基于此，从管道技

术角度出发，结合对现代信息技术的认识，对中国油气管道行业智慧管道建设的

若干问题进行了初步思考，由此形成的认识和观点或许对中国智慧管道的健康发

展有些许参考价值。

关键词：智能管道；智慧管网；建设分析

引言

随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的发展及其在电力、核工业、制

造业、医疗等行业的广泛应用，管道运营商也在探索应用新兴技术进一步提升油

气管道的安全水平和运营效益。中国石油、中国石化等分别针对智慧管网建设开

展了相关探索，但目前关于智慧管网的一些基本问题，如定义、功能、特征、建

设框架等，尚未形成共识，因而制约了智慧管网建设工作的开展。基于此，在总

结现有研究成果的基础上，给出智慧管网的定义，并提出智慧管网建设总体构想，以期为智慧管网的发展提供参考。

1智慧管网的定义

正确定义智慧管网是建设智慧管网的基础和前提。文献[7]提出，智能管网是

指利用传感器、嵌入式处理、数字化通信及IT技术，将管网信息集成到管道运营

公司的生产管理流程及系统，使管网可观测（能够监测所有主要设备的状态）、

可控制（能够控制所有主要设备的状态）并具有智能化特征（可自适应并实现智

能分析策略），从而建成更加安全、环保、节能、经济、供需平衡的管网系统。

智能化管道系统是实现智能管网管理的手段和载体，其集成管道和站场的所有信息，以油气管道为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现“油气流、信息流”的一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、统一合作、友好互动的现代油气管道信息系统。文献[10]提出，在标准统一和数字化管道的基础上，以数据全面统一、感知交互可视、系统融合互联、供应精准匹配、运行智能

高效、预测预警可控为特征，通过“端+云+大数据”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，利用信息化手段实现管道的可视化、网络化、

智能化管理，具有全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化的能力。

2智慧管网的功能

根据智慧管网的定义，智慧管网的功能可以从感知、分析、决策、处置４个

方面进行分析，即智慧管网应具备对自身状态和外界环境信息的自主感知能力，

自身安全状态和外部威胁事件的自主分析能力，对各类生产经营活动的自主决策

及自主处置能力。对自身状态和外界环境的自主感知能力，是指通过建立完善的

智能化检测、监测系统，在尽可能减少人力参与的情况下，实现对管道和设备自

身状态及外界环境状态的全面自主感知。对自身安全状态和外部威胁事件的自主

分析能力是指将风险评价、完整性评价等各类评价技术通过软件进行自动计算，

结合仿真技术，实现对管道安全状态和外部威胁的自主评估。对各类生产经营活

动的自主决策及自主处置能力，包括日常管道输送方案的自主调控和发生应急事

件后的自主决策与处置，相对于自主感知和自主计算，自主决策和自主处置是智

慧管网发展的高级阶段，目前的技术水平应以实现人机混合智能决策为目标。

3智慧管道目标

智慧管道是在标准统一和数字化管道的基础上，以数据全面统一、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”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，用信息化手段实现管道的可视化、网络化、智能化管理，最终形成具有全方位感知、综合性预判、一体化管控、自适应优化的能力，且安全高效运行的智能油气

管网。全方位感知、综合性预判的本质是提升管道安全管理，实现对生产安全风

险点的全面监控，实现所有管理环节所需要的信息的全面共享，设备设施数据实

时分析处理，保障生产活动安全有序，管道运行安全可靠。全方位感知的基础是

数据自动采集，主要包括施工现场作业过程数据采集，站场工艺及关键设备运行

数据采集、管道本体及周围环境监测、资源供给及市场需求数据的获取，最终形

成信息的集成。综合性预判是指管道安全风险预判、管道输送能力分析、管道调

峰能力分析、设备运行故障预判、管道生产能耗分析预判、物资库存及分析预判。为提高经济效益，实施一体化管控、自适应优化的管理模式，全面优化数据自动

化采集系统，贯通管理环节，实现管道运行优化预测、实时监测、统计分析的闭

环管理，降低管道运行运营成本。一体化管控是生产执行和生产管理过程管控有

效融合，包括应急资源共享及快速匹配、工程项目全面数字化移交、工程质量全

面可追溯等。自适应优化目标是实现管道状态监控、预警预报、诊断分析及优化，例如管道运行可靠性评价及优化、检维修计划自优化、管输计划及调度方案自优

化等。

4总体构想

4.1业务智能化

业务智能化是呈现智慧管网“智慧”本征的重要方面，也是实现智慧管网的基础，以下分别从管道设计、施工、运行3个阶段对管道业务的智能化进行分析。

设计阶段的智能化提升可以从智能选线和站场智能设计两方面来体现。智能选线

流程：①识别影响线路设计的安全、环境等因素；②基于ArcGIS的分析功能，

对各类因素进行分析；③结合建设期费用、运营期费用及潜在的损失费用等经济估算，实现管道路由的智能评价与选择。站场智能设计可以通过引入设计规则和

体验式设计，采用VR环境的沉浸式设计模式代替传统显示器窗口式操作，弥补

因人脑空间想象能力不足可能造成的设计失误。

4.2开放融合，数据共享

智慧管道的融合有多重含义，其主要包括：实体管道全生命周期不同阶段的

融合，传统工作流程与新流程的融合，实体管道各组成部分之间的融合，实体管

道系统与环境的融合，信息技术、决策技术与管道技术的融合，理论方法与实践

经验的融合，基于机理的方法与基于数据分析（包括大数据技术）的方法的融合，管道技术相关专业之间的融合，智慧管道系统与其应用人员的融合等。管道全生

命周期不同阶段的融合是指：每个阶段均可方便地调用以前各阶段保存的数据，

如在管道运营维护阶段，可以根据需要随时调用设计、施工、投产试运阶段的数据。传统工作流程与新流程的融合是指：针对工作流程发生变化的业务，智慧管

道中对应于新流程的功能应该与对应于传统流程的功能兼容，以便查找和利用传

统业务流程的历史数据，且可以使智慧管道应用人员有一个逐渐适应新流程的过

渡阶段。

结束语

随着智慧城市、智慧地球等概念的提出，管道智慧化也将是石油石化行业未