青岛新奥胶城燃气工程有限公司 山东青岛 266300
摘要：随着中国油气管道骨干管网初具规模，运维体系日趋完善以及大数据、人工智能、物联网技术的应用，智慧管网的建设成为可能。开展智慧管网建设的探索与实践，将高速发展的数字化、自动化技术引入天然气运行管理中，以阴极保护管理、高后果区管理、风险评价、巡线管理等十余个业务模块为基础，建设了智慧管网平台。通过平台和各模块的深入使用，促进天然气管网调度运行的技术升级和管理创新，大大提升了管网调度的效率，也为科学、精准调度提供了可靠的数据支持。
关键词：天然气；调度；运行
一、引言
当前，智慧城市的建设离不开基础设施的数字化、信息化和自动化、智能化，而燃气管网又是城市能源基础设施的主动脉，随着国家节能减排和雾霾治理的压力增大，将会制定各种措施促进加快提升天然气主体能源的消费利用，车船交通用气、城市居民管道用气等的需求在不断增长，燃气管道建设和加气站建设将得到迅猛发展，燃气管网涉及的区域越来越广，安全要求越来越高，管理的难度越来越大。而且，燃气管线埋设于地下，隐蔽工程较多，监测管理难度大。采用传统方式的手工资料管理方式很显然已经不能满足当前信息化管理的需要；信息量的增大使得手工查询数据方式显得费时，也不利于各个属性的联合查询。因此，急需研究开发出集成数据采集、反馈、警报发出等多种功能，且能满足生产优化调度、迅速响应、及时制止安全危险、紧急维抢修等需求的城市燃气智慧管网系统，确保新型城镇化建设、两化(自动化、信息化)建设、新形势下城市管理体系创新、地下综合管廊建设等工作的顺利开展；既能保障城镇居民的生命财产安全，又可解决城市铺线路的重复开挖问题，杜绝“马路拉链”，防止“误开挖”，提升城市管线安全水平。
二、智慧管网调度模式研究背景
受到计算机信息技术高速发展的影响，欧美发达国家的天然气企业率先在天然气管道建设和运行的各个阶段应用了移动存储、大数据计算、物联网数据精准采集、数据决策分析等高新科技，在发展智慧管网的过程中，已经取得了一定的成果。美国休斯敦的调度控制中心控制着全美约一半的天然气业务，而设在塔尔萨的控制中心负责监控、管理石油管道业务，已经实现实时模拟、预测模拟、压缩机站优化、压缩机性能自动优化、气体负荷预测、历史数据存储等重要功能。同时，美国建立了统一的地理信息系统（GIS），整合管道物理数据和地理数据，与风险管理系统、设备管理系统、管网模型系统等其他信息系统相接，实现全美管道动、静态数据的统一管理。在国内最早提出数字化管道的是中国石油天然气集团有限公司（以下简称“中国石油”），并于2004年起逐步将数字化的技术应用于油气管道行业的勘察设计和施工管理。利用卫星遥感技术、全球定位技术、GIS成图技术在勘察设计和施工阶段帮助优化路由，利用实时数据采集和管网运行监控等技术实现集中监控和调度运行，在管道数字化方面缩小了与欧美发达国家的差距。
中国石油在管道数字化的基础上进一步加深技术应用，对已建或拟建油气管道工程中的互联网技术、GIS、GPS的应用进行统一规划部署，并与SCADA等自动化管理技术有机结合，开发完成了PIS完整性管理系统、GIS地理信息等系统，为所辖油气田和管道的在线故障排查、运行优化、完整性管理提供了一个综合性数据平台。目前，建立了以SCADA、气象与地质灾害预警等平台、天然气与管道ERP、管道生产管理、管道工程建设管理（PCM）、管道完整性管理（PIS）、天然气销售等信息系统为支撑的多系统融合的智能信息化系统，全面支持资产和物流两条主线的业务工作。
三、智慧管网与调度运行模式研究
天然气运行调度控制中心承担着天然气管道的运行指挥工作。与国内外众多调度控制机构一样，中心以计算机和通信网络为基础，使用目前成熟的监视控制和数据采集（SCADA）系统作为核心进行日常管理和运行控制。调度控制中心通过SCADA系统可完成对各个输气站场、阀室的数据汇总、数据存储、组态显示、远程控制、远程视频监控等工作。
但单一使用SCADA系统却无法有效地完成天然气管道状态的监视、预警和控制。基于以上情况，在调度运行指挥过程中结合智慧管网系统中的相关功能，优化调度模式，弥补相关空白。
1、智能阴极保护数据的应用
通过对天然气管道应用智能阴极保护测试桩，能够做到高频率、按需求地采集阴保点位数据，具备测量数据多样、时效性高、节约人力资源等优点，替代人工阴极保护数据采集。利用这种阴极保护远程监测装置还可以实现排流装置的数据自动化采集，实现对杂散电流的管理。采用智能化的阴极保护管理系统，调度人员不仅可以进行传统的运行数据统计，还可以实时监视预警以及调整阴极保护电流，从而充分保护管道，及时发现缺陷，实现精细化的阴极保护管理。
2、高后果区智能分析系统的应用
高后果区智能分析系统是根据所搜集的管道及基础地理数据，对管道沿线进行管廊分析、潜在影响区分析、地区等级分析等，识别出哪些地段属于高后果区，从而为管道安全提供决策支持。系统通过高清卫星影像自动识别管道附近的工程机械、建筑，并创建相关工程数据。系统同步提取管道属性、水文、人口、地质灾害、道路、边坡等环境数据，从而自动完成风险评价计算。高后果区智能分析系统提供了直观的评价结果展现方式（柱状图、折线图、矩阵图等）及报告，方便调度人员对结果进行判断、分析以及对管线区域风险的跟踪管理。
3、管道智能风险评价系统的应用
管道智能风险评价系统通过识别对管道安全运行有不利影响的风险因素，评价事故发生的可能性和后果，综合得到管道风险大小，并提出相应风险减缓措施的分析过程。这种分析过程涉及管道系统设计、施工、运行、维护、测试、检测和其他信息的整合。风险评价是完整性管理程序的基础，应用对象、评价范围、复杂程度及采用的方法都会不同，最终目的是要识别出对管道系统完整性影响最大的风险因素。调度运行决策者可以通过对管道高风险削减因素分析措施，提出管道维护决策、管道风险减缓措施比选、管道优化维护方案以及管网输气模式优化等。
4、智能巡线管理系统的应用
管道智能巡线管理系统针对管道巡护相关工作进行数字化管理，并基于GIS系统对巡线人员进行定位和管理。该系统极大简化了天然气运营过程中的人力管理成本，优化调度运行管理过程中的资源配置。该系统主要包含以下功能：
（1）巡检事件管理。该模块是基础功能模块，巡检事件的记录。根据时间轴进行管道巡检事件的管理，实现不同日期巡线计划的查询，并进行地图定位、数据展示。
（2）巡线任务下发。系统按制定的巡线计划自动分解生成各巡线员的个人巡线任务，并将个人巡线任务下发至各巡线人员的终端设备。
（3）巡线轨迹记录。通过巡线人员持有的终端设备实时定位传送的数据，勾画出巡线人员的巡检轨迹，实现人员巡线的监督，保证巡线工作按时、按量地执行。
（4）巡线人员管理。通过实时比较巡线任务和巡线人员的巡检轨迹，系统将对巡检人员完成工作情况作出评价，并生成综合报告。
总之，通过采用物联网、人工智能、大数据、工业互联网等信息化手段，大幅提升质量、进度、安全等方面的管控能力，最终形成具有全面感知、自动预判、智能优化、自我调整能力，且安全、可靠、高效运行的智慧管网。
参考文献
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