基于智能監(jiān)測技術的管控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

鄧啟志

管道輸送是數(shù)字化能源的重要組成部分，智能管網(wǎng)是未來管道技術發(fā)展的主要趨勢，智能管網(wǎng)可以解決當前管道系統(tǒng)繁雜、數(shù)據(jù)采集難等問題，實現(xiàn)輸氣管道安全、高效、可持續(xù)運行。本文針對西南油氣田輸氣管道，通過簡述管道管理平臺，介紹了五種智能管道監(jiān)測技術，即智能設備監(jiān)控技術、智能巡檢技術、管道泄漏監(jiān)測技術、云計算和大數(shù)據(jù)存儲技術；最后總結智能管道的不足并提出其未來的發(fā)展方向。

管道系統(tǒng)的智能化是提升輸氣管道管理水平、促進管道行業(yè)發(fā)展的重要手段；國內輸氣管道設備雖已十分豐富，但在役管線大多鋪設時間較早，部分設備不具備數(shù)據(jù)上傳功能，配置功能不全面。此外，將傳感器數(shù)據(jù)進行綜合處理同樣面臨較多挑戰(zhàn)。目前，中國管道設備監(jiān)測工作還處在起步階段，檢測技術應用范圍小，設備故障智能診斷技術水平不高，還不能滿足智能管道智能化運營需求，因此加強輸氣管道運營的實時分析、診斷及優(yōu)化，可以為管道運行和工作人員提供更為全面的管道設備運行狀態(tài)，并給出相應的控制方案、備用預案，更大程度地實現(xiàn)管道設備運行的安全、可靠、經(jīng)濟、環(huán)保。

一、管道管理平臺

（一）管道管理平臺總體架構

管道管理平臺對川西北氣礦采輸管道全面數(shù)字化管理的需求為目標，從業(yè)務上覆蓋管道計劃管理、管道巡護管理、管道運行監(jiān)測、管道完整性管理、管道腐蝕防護、管道隱患治理管道應急預警等8大領域，技術上遵從分公司統(tǒng)一SOA技術平臺，通過ESB數(shù)據(jù)總線與相關信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。

數(shù)據(jù)層：一方面對于無法從當前自建信息系統(tǒng)中獲取的數(shù)據(jù)提供專門的采集界面進行數(shù)據(jù)的填報入庫錄入，另一方面從各個專業(yè)庫數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)接口方式將專業(yè)數(shù)據(jù)接入到平臺數(shù)據(jù)庫中。將專業(yè)系統(tǒng)或人工采集的數(shù)據(jù)，按照劃分的8大管道業(yè)務分類進行存儲。

服務層：服務層具有與大數(shù)據(jù)平臺對接、GIS基礎服務、移動基礎服務等能力，通過各類數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)，并以位置、資產(chǎn)、過程、事件等為中心重新組織和管理數(shù)據(jù)，為應用層提供支撐。

應用層：應用層通過管道管理平臺開發(fā)的功能服務，實現(xiàn)對管道計劃、管道巡護、管道運行監(jiān)測、管道隱患治理等業(yè)務的應用支持。

（二）業(yè)務架構

業(yè)務架構按照從管道規(guī)劃、設計、建設、運行、報廢對管道進行全生命周期統(tǒng)一管理，并根據(jù)分公司管道管理部和五礦一處業(yè)務管理業(yè)務構成，并通過九大基礎工作管理流程，實現(xiàn)兩個業(yè)務層次之間的無縫對接和高效協(xié)同。如圖1。

業(yè)務流程管理：根據(jù)崗位工作質量標準、內控管理流程等管理規(guī)范，結合實際管道業(yè)務管理特點，將與管道管理業(yè)務流程歸納為工作計劃管理、清管作業(yè)、管道巡護、管道腐蝕防護、高后果區(qū)識別、管道風險評價、管道地質災害識別評價、管道檢測管理、管道大修管理等9類流程。

機關業(yè)務管理：根據(jù)管道管理部職責、業(yè)務分類、業(yè)務需求，按照9類與基礎工作相關的業(yè)務管理流程，實現(xiàn)對管道工作的管理。共劃分平臺基礎功能、管道計劃管理、管道巡護管理、管道運行監(jiān)測等9大模塊40個業(yè)務子類。

二、模塊建設

（一）智能設備監(jiān)控

1、輸氣站智能監(jiān)控

通過集成SCADA系統(tǒng)，支持以二維組態(tài)方式或者三維可視化方式查看管線的溫度、壓力、流量等實時運行參數(shù)。并且支持歷史、實時曲線的繪制，輔助業(yè)務人員分析管網(wǎng)行狀況。系統(tǒng)將區(qū)塊內的生產(chǎn)調度信息、氣象信息、產(chǎn)量信息、管網(wǎng)信息等各類重點關注的信息統(tǒng)一整合提取到一張圖上，為指揮調度和輔助決策提供依據(jù)，根據(jù)不同層級提供不同的信息，工作人員可通過一張圖來管理監(jiān)測管道的生產(chǎn)運營狀態(tài)，并根據(jù)場站生產(chǎn)安全現(xiàn)狀進行調度。如下圖2。

2、數(shù)據(jù)監(jiān)控可視化

數(shù)據(jù)監(jiān)控可視化是借助于圖形手段，可將抽象的數(shù)據(jù)進行轉換、映射，行成一種可視化形式，清晰有效地將場站信息發(fā)送到遠處接收端，使工作人員能夠快速、準確的獲取信息，提高智慧管道設備狀態(tài)監(jiān)測人員對信息的分析能力，其與信息圖形、信息可視化技術以及統(tǒng)計圖形配合使用。數(shù)據(jù)監(jiān)控可視化通過管道場站SCADA、公用及輔助工程等實時生產(chǎn)系統(tǒng)，全面展現(xiàn)管線生產(chǎn)運行信息，并按氣礦級、管線級、裝置級分層管理，支持管理層和生產(chǎn)人員以二三維交互方式查看所有實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持根據(jù)工藝主題進行三維工藝專題查看，系統(tǒng)支持遠程監(jiān)控、同步超限報警。主要包括空間數(shù)據(jù)可視化、流數(shù)據(jù)可視化、設備虛擬現(xiàn)實可視化。如下圖3。

（二）智能巡檢

傳統(tǒng)的人工巡線方法，不僅工作量大，而且條件艱苦，夜間的巡線檢查，所花時間長、人力成本高、難度大、不安全。借助物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術，川西北氣礦充分利用作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺、移動端、RFID標簽，在開發(fā)生產(chǎn)中重塑“中心站+單井無人值守+遠程控制”管理，優(yōu)化生產(chǎn)組織，實現(xiàn)智能化巡檢，真正落實巡檢位置和巡檢質量，使巡檢過程標準化、定量化、可視化，提升巡檢效率，降低工作強度。如下圖4。