物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣管道行業(yè)的運(yùn)用研究

韓林元 姜慧春

(1.中石油貴州天然氣管網(wǎng)有限公司，貴州 貴陽 550081；2.西南管道貴陽輸油氣分公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以構(gòu)建出物與物之間的聯(lián)系，提取有效的信息并進(jìn)行交換。在天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入后建立的信息管理平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)獲取天然氣的勘探、開發(fā)、輸送等信息，同時(shí)還可以遠(yuǎn)程控制天然的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)天然氣的有效管控。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)以及法律、政策體系等。其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是由三方面組成的：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層的作用主要是對(duì)信息進(jìn)行自動(dòng)的識(shí)別、收集、處理，并通過網(wǎng)絡(luò)通信將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層中；網(wǎng)絡(luò)層的作用主要是通過網(wǎng)絡(luò)、路由器等設(shè)備使信息進(jìn)行相互的傳輸；應(yīng)用層主要包含了一些基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用設(shè)備等，通過這些基礎(chǔ)設(shè)施可以對(duì)信息進(jìn)行分析處理等基礎(chǔ)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣管道行業(yè)的應(yīng)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣行業(yè)上游的應(yīng)用

如今，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都已經(jīng)進(jìn)入了信息化發(fā)展時(shí)代，天然氣行業(yè)也不例外。在之前對(duì)油氣進(jìn)行勘探開發(fā)的過程中需要解決很多難題，如巖性油氣藏、裂縫油氣藏、復(fù)雜構(gòu)造油氣藏等，而要解決這些問題就需要集合各種設(shè)備和技術(shù)來共同完成，然后才能夠找到天然氣并進(jìn)行生產(chǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)之后，已經(jīng)研發(fā)出了數(shù)字化氣田和數(shù)字化采氣集輸?shù)南到y(tǒng)投入到了石油公司的未來發(fā)展規(guī)劃中，并取得了一定的成績(jī)。天然氣產(chǎn)業(yè)上游這種勘探開發(fā)的專業(yè)軟件可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)使用，并且可以做到軟件和資源的共享。在上游的集輸和凈化過程中加入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后實(shí)現(xiàn)了天然氣氣田的數(shù)字化、智能化、信息化管理。集輸和凈化過程的信息化管理可以使天然氣田遠(yuǎn)程生產(chǎn)、管理、監(jiān)控等需求得到滿足，并且這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息采集、傳送、儲(chǔ)存、分析、發(fā)布的一體化，使生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)平臺(tái)更加規(guī)范、高效。例如，位于內(nèi)蒙古的蘇里格氣田，在建設(shè)了這種數(shù)字化生產(chǎn)管理平臺(tái)之后，可以在感知層中收集氣井的流量、壓力、溫度等信息，并且將收集的信息匯總傳送到生產(chǎn)指揮中心。在應(yīng)用層中，生產(chǎn)指揮中心的數(shù)字化管理系統(tǒng)還包含了生產(chǎn)運(yùn)行管理、采氣工藝、電子自動(dòng)巡井、地質(zhì)專家、地面官網(wǎng)優(yōu)化、遠(yuǎn)程緊急開關(guān)這六個(gè)系統(tǒng)，將所采集到的信息進(jìn)行儲(chǔ)存和分析，構(gòu)建出了一個(gè)天然氣生產(chǎn)管理的動(dòng)態(tài)信息庫(kù)，并通過網(wǎng)絡(luò)即時(shí)發(fā)布各個(gè)數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)還支持靜態(tài)信息查詢等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，在蘇里格氣田取得了非常大的成績(jī)，并使氣田的生產(chǎn)效率得到巨大的提升。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣行業(yè)中游的應(yīng)用

我國(guó)的天然氣管網(wǎng)在進(jìn)入到21世紀(jì)之后規(guī)模逐步得到了提升，在經(jīng)過對(duì)天然氣管道的集中調(diào)控管理之后，成立了管控全國(guó)范圍油氣管道的調(diào)控中心。在實(shí)施了統(tǒng)一規(guī)劃、集中調(diào)控、遠(yuǎn)程控制等一系列的工作后，油氣管道得到了迅猛的發(fā)展。集中調(diào)控管理模式其實(shí)就相當(dāng)于一個(gè)工業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，這種模式是利用專用的通信頻道實(shí)現(xiàn)了對(duì)各油氣田生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集、傳送、分析處理的遠(yuǎn)程操作。同時(shí)，調(diào)控中心還可以做到對(duì)每個(gè)天然氣管網(wǎng)氣源、壓力、流量等數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)出管網(wǎng)和儲(chǔ)氣庫(kù)的調(diào)度控制權(quán)都集中在調(diào)控中心，實(shí)現(xiàn)了天然氣生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)的統(tǒng)一調(diào)配管理。另外，集中調(diào)控管理模式還可以充分地發(fā)揮天然氣管網(wǎng)的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，協(xié)調(diào)下游的需求，緩和了調(diào)配不合理引發(fā)的矛盾?？傊?，集中調(diào)控管理模式和管道聯(lián)網(wǎng)是建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)之上的，并且已經(jīng)使天然氣管網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率得到了巨大的提升。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣行業(yè)下游的應(yīng)用

天然氣行業(yè)的下游中最重要的一部分就是城市燃?xì)?。城市燃?xì)夤艿赖木W(wǎng)絡(luò)化需要涉獵到很多個(gè)方面，例如燃?xì)獾膬?chǔ)存、配送，管道的調(diào)壓等，并且還具有輸送管網(wǎng)復(fù)雜、用戶范圍大、管道歷程長(zhǎng)等特征，這就使得在下游的管理、監(jiān)控和售后服務(wù)工作難度大增。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展過程中，使得燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧化管理成為可能。通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，對(duì)之前的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行優(yōu)化整改后，使得燃?xì)夤芫W(wǎng)具有數(shù)字化、信息化的功能，這就從很大程度上使燃?xì)夤镜墓ぷ餍实玫搅颂嵘?，燃?xì)庑袠I(yè)的技術(shù)發(fā)展取得了進(jìn)步。目前，在燃?xì)庑袠I(yè)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)的燃?xì)鉄o線自動(dòng)抄表系統(tǒng)和銷售系統(tǒng)可以說既使燃?xì)馄髽I(yè)的工作效率得到了提升也使用戶的購(gòu)買、使用更加地方便。這兩個(gè)系統(tǒng)的建立需要通過在用戶的家中安裝無線遠(yuǎn)傳儀表及控制器，利用GPRS和WiFi建立相應(yīng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，在調(diào)控中心建立中心數(shù)據(jù)庫(kù)和遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還使燃?xì)夤芫W(wǎng)的監(jiān)控管理系統(tǒng)得到了優(yōu)化，使其更加安全穩(wěn)定。燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行效率的提升還體現(xiàn)在可以通過各個(gè)門站或者調(diào)壓計(jì)量站設(shè)置了相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集模塊來實(shí)現(xiàn)區(qū)域燃?xì)庑孤┍O(jiān)控和遠(yuǎn)程無線管控。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在天然氣管輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)的天然氣管網(wǎng)建設(shè)和后期的運(yùn)營(yíng)管理越來越復(fù)雜，更加需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到天然氣的管網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行中。之前提出的數(shù)字化天然氣管道是需要有多維空間地理信息系統(tǒng)的支持，以管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的業(yè)務(wù)流程為主線，將衛(wèi)星遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，在管道的整個(gè)生命周期內(nèi)通過對(duì)管道設(shè)施、沿線環(huán)境、地質(zhì)條件等各方面的信息在三維地理坐標(biāo)上的有機(jī)整合，為管道可研、勘察設(shè)計(jì)、施工和后期管理提供一個(gè)高效率的管理平臺(tái)和決策環(huán)境。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息數(shù)字化技術(shù)越來越成熟的今天，在天然氣管道行業(yè)中將兩項(xiàng)技術(shù)相互結(jié)合并建立天然氣管道管理平臺(tái)已經(jīng)勢(shì)在必行。在天然氣管道管理平臺(tái)的建設(shè)初期需要采集管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工圖紙等信息，并將這些數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在運(yùn)行階段利用傳感器連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)管道實(shí)時(shí)數(shù)字化管理；根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)建立各項(xiàng)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)智能化系統(tǒng)對(duì)管道運(yùn)營(yíng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化管理。

3 結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息數(shù)字化技術(shù)日趨完善的今天，越來越多的能源行業(yè)逐漸引入該項(xiàng)技術(shù)來提升生產(chǎn)效率。但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息數(shù)字化技術(shù)是建立在管理流程優(yōu)化和固化的基礎(chǔ)之上的，在引入這項(xiàng)技術(shù)之前還要做好管理優(yōu)化、固化工作。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)在天然氣行業(yè)中的應(yīng)用廣度和深度也會(huì)得到進(jìn)一步的拓展?，F(xiàn)階段，應(yīng)該將天然氣產(chǎn)業(yè)全局當(dāng)做物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象，研究并建立相應(yīng)的管理機(jī)制。同時(shí)，也要開展天然氣產(chǎn)業(yè)各個(gè)階段的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)庫(kù)建立工作，方便在后續(xù)的工作中可以順利地建立管理全局的智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)天然氣生產(chǎn)、儲(chǔ)存、傳送、銷售的一體化系統(tǒng)管理。