基于管道完整性管理的數(shù)據(jù)融合

1 管道數(shù)據(jù)融合

1.1 意義

根據(jù)住建部《2020年城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》可知，2018、2019、2020年我國(guó)城市天然氣管道長(zhǎng)度分別為698 042.72 km、767 946.33 km、850 552.13 km，呈逐漸上升趨勢(shì)。如此龐大的管道規(guī)模，在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)。自2014年起，經(jīng)過近8 a的發(fā)展，數(shù)據(jù)融合理念深入城市燃?xì)庑袠I(yè)，利用管道完整性管理系統(tǒng)，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，將燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)期和運(yùn)營(yíng)期數(shù)據(jù)進(jìn)行銜接，并在此基礎(chǔ)上摸索出一套符合安全管理理念并行之有效的城市燃?xì)夤艿拦芾砹鞒毯头椒?，促進(jìn)了城市燃?xì)庑袠I(yè)的健康發(fā)展。

根據(jù)此原則將生產(chǎn)設(shè)備采購(gòu)量C的主要影響因素歸納為：生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間T、故障率Q，平均故障間隔時(shí)間M、不易采購(gòu)的程度S。將影響生產(chǎn)設(shè)備采購(gòu)的4個(gè)因素作為支持向量機(jī)的輸入?yún)?shù)，將生產(chǎn)設(shè)備的采購(gòu)量C作為輸出。

1.2 存在難點(diǎn)

① 管道數(shù)據(jù)全面收集

2.1.2 色譜條件[21] 色譜柱采用Phenomenex C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相為乙腈-水（22∶78），等度洗脫；體積流量1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)為306 nm；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量20 μL。

城市燃?xì)庑袠I(yè)是伴隨著城市的發(fā)展而進(jìn)步的，燃?xì)夤艿酪恢碧幱谑┕そㄔO(shè)或改遷中。早期的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)理念導(dǎo)致部分燃?xì)夤艿赖慕ㄔO(shè)數(shù)據(jù)一直處于缺失狀態(tài)，而目前這些燃?xì)夤艿酪琅f處于服役期，運(yùn)行數(shù)據(jù)不斷增加。全面收集這些燃?xì)夤艿赖慕ㄔO(shè)期數(shù)據(jù)變得難上加難。

鄒永勝等

在分析智能化建設(shè)框架及實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，提出輔助決策系統(tǒng)由運(yùn)行管控、安全管控和全生命周期完整性管理3 個(gè)方面組成，認(rèn)為輔助決策是支撐管道智能化運(yùn)行的中樞。魯佳琪等

以中緬天然氣管道為研究對(duì)象，闡述了利用管道完整性數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)資源，借助信息化技術(shù)試點(diǎn)開發(fā)的長(zhǎng)輸管道應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)，并定義為應(yīng)急指揮組織機(jī)構(gòu)中的“專家”，可“一鍵式”快速生成應(yīng)急輔助決策方案，大大增強(qiáng)應(yīng)急指揮決策能力。帥健等

對(duì)近20 a的管道完整性管理相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行聚類分析，構(gòu)建了管道完整性管理的知識(shí)圖譜，預(yù)測(cè)了管道完整性管理研究發(fā)展趨勢(shì)，指出未來國(guó)內(nèi)管道完整性管理將集中在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全及高后果區(qū)等方面。周吉祥等

指出知識(shí)圖譜反映各要素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，加強(qiáng)知識(shí)圖譜、智能決策和管道完整性管理之間的銜接融合，可在管道管理中起到事半功倍的功效。

近幾年來數(shù)據(jù)分析、輔助決策、知識(shí)圖譜等新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)著燃?xì)夤艿老嚓P(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展。李立冬等

指出管道各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散并且缺乏統(tǒng)一的查詢?nèi)肟?，不利于開展整體數(shù)據(jù)統(tǒng)籌分析工作，并提出通過開展管道數(shù)據(jù)可視化分析，可以將管道建設(shè)期和運(yùn)行期數(shù)據(jù)與地域直接關(guān)聯(lián)，規(guī)范數(shù)據(jù)分散的管理模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深層次分析。黃知坤等

指出當(dāng)前管道數(shù)據(jù)存在關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)、利用率低下等問題，提出利用數(shù)據(jù)整合分析技術(shù)，對(duì)管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)字化，整合建設(shè)期和運(yùn)行期數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)管道全生命周期數(shù)據(jù)綜合分析，從而提高管道運(yùn)維管理技術(shù)。董紹華等

指出管道數(shù)據(jù)分析需逐漸由因果關(guān)系向非因果(關(guān)聯(lián)性)關(guān)系轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)需要重視數(shù)據(jù)管理程序、檢測(cè)記錄及日常運(yùn)維記錄，并指出大數(shù)據(jù)分析將是管道企業(yè)未來發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。

① 每步循環(huán)之間存在數(shù)據(jù)壁壘。管道完整性管理在建設(shè)初期是通過業(yè)務(wù)需求的響應(yīng)逐級(jí)規(guī)劃建設(shè)的，整個(gè)五步循環(huán)建設(shè)期較長(zhǎng)，涉及到的數(shù)據(jù)類型較多，每步循環(huán)和每個(gè)模型的建設(shè)廠家也各不相同，由此導(dǎo)致管道數(shù)據(jù)只能在某步循環(huán)內(nèi)流轉(zhuǎn)，無法進(jìn)入下一步循環(huán)。數(shù)據(jù)壁壘的產(chǎn)生導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)層層堆積，批量數(shù)據(jù)無法得到有效利用。

③ 前瞻性考慮不充分。管道完整性管理理念引入城市燃?xì)庑袠I(yè)已逾10 a，諸如數(shù)據(jù)分析、知識(shí)圖譜、輔助決策等技術(shù)還沒有完全發(fā)展起來。引入之初并沒有開展具有前瞻性的頂層設(shè)計(jì)，導(dǎo)致管道完整性管理與這些技術(shù)相融合時(shí)，存在不小的困難和問題。諸多的數(shù)據(jù)價(jià)值和技術(shù)在融合后不能夠發(fā)揮“1+1>2”的功能，大大削弱了管道完整性管理對(duì)管道安全管理所起的作用。

③ 管道數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一

管道完整性管理收集了管道建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期數(shù)據(jù)和各類專項(xiàng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，每種類型的數(shù)據(jù)一般都由專項(xiàng)技術(shù)人員錄入、管理，可保證數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)融合就需要把這些不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理，管道運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)是隨著生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)不斷產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的工作也是持續(xù)不斷的，需要?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的管理邊界及責(zé)任主體組織。但目前不同階段數(shù)據(jù)責(zé)任主體分屬不同部門，責(zé)任主體管理邊界的劃分實(shí)施難度較大，進(jìn)展較緩慢。

2 城市燃?xì)夤艿劳暾怨芾?/h2>

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

下班之后，他們反復(fù)錄制，錄了好幾遍，直到阿東覺得小丁說的”阿東”兩個(gè)字比較接近他母親的聲音，方才回家。

② 管道數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱深圳燃?xì)?2009年成立管道完整性管理工作領(lǐng)導(dǎo)小組，實(shí)施建設(shè)管道完整性管理項(xiàng)目。2012年建設(shè)了數(shù)據(jù)收集與采集系統(tǒng)；2015年開展管道完整性管理二期項(xiàng)目，增加了風(fēng)險(xiǎn)分析管控模塊；2019年開展管道完整性管理三期項(xiàng)目，建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)，打通數(shù)據(jù)孤島，消除數(shù)據(jù)壁壘。借鑒ASME B31.8S—2016《Managing System Integrity for Gas Pipelines》(《輸氣管道完整性管理》)及長(zhǎng)輸管道六步循環(huán)法建設(shè)理念，經(jīng)過近13 a的發(fā)展，形成了集數(shù)據(jù)收集與管理、管理單元識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制、效能評(píng)價(jià)于一體的管道完整性管理五步循環(huán)法(以下簡(jiǎn)稱五步循環(huán)法)。五步循環(huán)法的具體內(nèi)容見文獻(xiàn)[8]。

深圳燃?xì)獬闪⒘烁邏?、次高壓燃?xì)夤艿拦芾砉ぷ餍〗M，專門負(fù)責(zé)管道完整性管理數(shù)據(jù)采集、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制及完整性管理系統(tǒng)維護(hù)等工作，通過邊建設(shè)、邊實(shí)踐的應(yīng)用思路，形成了針對(duì)高壓、次高壓燃?xì)夤艿肋\(yùn)行、維修和維護(hù)工作的管理流程，從本質(zhì)上規(guī)范并控制了管道維修維護(hù)費(fèi)用。目前已培養(yǎng)出近30名管道完整性管理技術(shù)人員，加強(qiáng)了城市燃?xì)夤艿劳暾怨芾淼募夹g(shù)人才儲(chǔ)備。

2.2 五步循環(huán)法存在的問題

由于“重建設(shè)、輕數(shù)據(jù)”觀念持續(xù)存在，雖然我們構(gòu)建了很多系統(tǒng)，數(shù)據(jù)利用率卻很低。主要原因是在燃?xì)夤艿肋\(yùn)營(yíng)初期，沒有產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要通過硬盤等機(jī)械方式進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)沒有安排專門的工作崗位，數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)基本處于停滯狀態(tài)。

② 專業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果無法直接指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)管理。管道完整性管理進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模塊的建設(shè)，開展了基于風(fēng)險(xiǎn)的腐蝕、凹陷、焊縫等專業(yè)評(píng)價(jià)，但這些評(píng)價(jià)模型及標(biāo)準(zhǔn)各不相同，評(píng)價(jià)專業(yè)性強(qiáng)，專業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果無法直接指導(dǎo)管道運(yùn)營(yíng)管理。建設(shè)的大量評(píng)價(jià)模塊和評(píng)價(jià)系統(tǒng)沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，造成了資源浪費(fèi)。

國(guó)內(nèi)運(yùn)用小型焚燒爐處理鄉(xiāng)村生活垃圾尚處于探索階段，小型焚燒爐主要包括直接焚燒、氣化焚燒和熱解耦合焚燒3種技術(shù)路線，其中熱解耦合焚燒污染排放的原始濃度最低、灰渣重金屬的浸出值最小，可以解決飛灰的出路問題，是有前途的一種技術(shù)，但也需要配套煙氣洗滌、飛灰收集和NOx還原設(shè)備方能滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。小型焚燒爐潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要集中在煙氣達(dá)標(biāo)排放和飛灰安全處置方面，應(yīng)該作為政府監(jiān)管的重點(diǎn)。

3 基于管道完整性管理的管道數(shù)據(jù)融合存在問題及對(duì)策

① 管道數(shù)據(jù)融合的責(zé)任主體及管理邊界

燃?xì)夤艿缽慕ㄔO(shè)、投產(chǎn)到運(yùn)行，經(jīng)過的階段不同，技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不同，造成每個(gè)階段的數(shù)據(jù)收集標(biāo)準(zhǔn)和存儲(chǔ)方式不同，導(dǎo)致收集的燃?xì)夤艿罃?shù)據(jù)無法有效融合。數(shù)據(jù)孤島化嚴(yán)重，信息系統(tǒng)建設(shè)重復(fù)，部門間獨(dú)立存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、管理分散，在一定程度上存在信息交叉采集和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，導(dǎo)致信息沖突和治理成本高。

由上表可見，大家認(rèn)為合格黨組織首先要學(xué)習(xí)和貫徹中央及各上級(jí)部門的各項(xiàng)方針、政策；其次要密切聯(lián)系群眾，堅(jiān)持和改善黨對(duì)統(tǒng)一戰(zhàn)線的領(lǐng)導(dǎo)作用；然后就是要組織經(jīng)常性政治教育，加強(qiáng)文化宣傳。

② 管道數(shù)據(jù)融合的對(duì)接流程及流轉(zhuǎn)機(jī)制

電力系統(tǒng)的生產(chǎn)管理和電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行越來越依賴電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，建立備用監(jiān)控中心在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行?？紤]投資和短期使用的原則，按實(shí)際需要確定備用中心的規(guī)模，建設(shè)好備用監(jiān)控中心，切實(shí)保證電網(wǎng)的安全。建立備用調(diào)度監(jiān)控中心，在系統(tǒng)故障或其他災(zāi)難的情況下，對(duì)保證電網(wǎng)的正常監(jiān)控，顯得十分有必要。

燃?xì)馄髽I(yè)管道運(yùn)行數(shù)據(jù)還包括SCADA、GIS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)。SCADA系統(tǒng)記錄著燃?xì)夤艿肋\(yùn)行期間的壓力、溫度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可作為判斷管網(wǎng)是否正常運(yùn)行的一個(gè)重要依據(jù)。GIS記錄著燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本信息，有效指導(dǎo)著管道運(yùn)行的維修維護(hù)和應(yīng)急搶險(xiǎn)。對(duì)于燃?xì)馄髽I(yè)而言，這些數(shù)據(jù)都屬于涉密數(shù)據(jù)，需要由數(shù)據(jù)牽頭部門制定可行的數(shù)據(jù)對(duì)接流程和流轉(zhuǎn)機(jī)制，才能保證順利流轉(zhuǎn)。

③ 管道數(shù)據(jù)融合的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及安全管理

燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)、運(yùn)行、生產(chǎn)和調(diào)度等相關(guān)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類眾多、數(shù)據(jù)管理分散，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，無法利用數(shù)據(jù)分析有效開展輔助決策、應(yīng)急搶險(xiǎn)等工作。同時(shí)在智能管道建設(shè)的背景下，建立起來的管道完整性管理系統(tǒng)出現(xiàn)了后繼乏力的狀態(tài)?，F(xiàn)役多數(shù)管道建設(shè)期的數(shù)據(jù)缺乏，逆向恢復(fù)工作量很大，難以滿足管道信息化、智能化的建設(shè)和需求

。規(guī)劃階段、管道建設(shè)階段、管道運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)在管道完整性管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)和管理，由于各階段的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一

，給管道完整性管理數(shù)字化帶來了困難。燃?xì)馄髽I(yè)為了自身數(shù)據(jù)安全，對(duì)燃?xì)鈽I(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)都會(huì)采取涉密處理，一般只負(fù)責(zé)對(duì)上級(jí)有限的部門進(jìn)行數(shù)據(jù)公開和傳播。而數(shù)據(jù)融合要求燃?xì)馄髽I(yè)需要將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行移交，在合適的數(shù)據(jù)安全管理制度出臺(tái)之前，業(yè)務(wù)底層的數(shù)據(jù)融合工作將很難進(jìn)行下去。因此急需建設(shè)可靠、安全的管道完整性管理數(shù)據(jù)庫(kù)，重視對(duì)數(shù)據(jù)采集處理及入庫(kù)等方面的數(shù)據(jù)安全工作，把控好數(shù)據(jù)質(zhì)量才能推動(dòng)數(shù)據(jù)融合工作。

④ 管道數(shù)據(jù)公開的價(jià)值發(fā)揮及數(shù)據(jù)共享

管道數(shù)據(jù)的收集和管理經(jīng)歷著數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用等階段。大量數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)揮和數(shù)據(jù)共享，需要建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中臺(tái)，才能讓數(shù)據(jù)公開的價(jià)值充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時(shí)還可以增強(qiáng)相關(guān)的業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，真正做到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)中臺(tái)的建立是一項(xiàng)周期長(zhǎng)、投資大的工程，僅僅依靠燃?xì)夤艿肋\(yùn)行企業(yè)投入，會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)壓力。只有確定建設(shè)主體，依靠企業(yè)和政府相關(guān)部門的共同分擔(dān)，才能緩解數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)帶來的資金壓力，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)共享。

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