摘要：随着经济和各行各业的快速发展，中俄东线天然气管道是中国第三代长距离、大输量天然气管道标志性工程，是全球单体规模最大的输气管道，在中国乃至世界管道建设史上创下了多项新纪录。以该管道为试点，打造了中国首个智能管道样板工程。系统阐释了智能管道与智慧管网的基本内涵与关键技术，梳理了支撑管道“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”的关键技术及阶段性成果，为持续推进中国管道智能化建设、助力打造智慧互联大管网提供了重要指引。同时，从认识与技术等层面，就管道智能化的技术本质、管道数字基建、管道瓶颈技术攻关、管网智慧大脑等问题，给出了进一步思考与建议。
关键词：中俄东线天然气管道；智能管道；智慧管网
引言
随着经济和科技水平的快速发展，根据国家石油天然气管网集团有限公司关于建设智慧管道的统一规划与部署，为了加强中俄东线天然气管道工程（简称中俄东线）的专业化运营管理，优化业务布局，提升管道运营实力，在中俄东线实施全新的经营管理模式，并逐步实现高度智能化，实现管道管理的全面提升。在此背景下，基于中俄东线当前的业务现状与信息化基础，针对未来的业务发展和信息化建设需求，提出了中俄东线信息化建设的总体规划思路，以期为中俄东线信息化建设提供指导。
1管道智能化发展背景与内涵
1.1发展背景
进入21世纪，以人工智能、大数据、云计算、物联网等为标志的第四次工业革命孕育兴起，开启了智能时代的序幕。新一轮工业革命为全球不同国家、不同行业提供了转型与创新发展机遇，美国“工业互联网”、德国“工业4.0”、日本“工业价值链”以及中国“中国制造2025”等，核心都是聚焦工业智能化发展新方向。中国从第三次工业革命起加速追赶欧美国家，取得显著成果。正如世界经济论坛创始人、《第四次工业革命》作者克劳斯·施瓦布所言：中国已在无人机、互联网、云计算、生物医药、分享经济等方面拥有许多领先世界的科技成果，展望未来，中国将成为第四次工业革命的领军者。
1.2智能管道与智慧管网的内涵
管道智能化发展将带来理念、技术、管理模式的全面升级，面临的挑战前所未有。中国石油组织内部精干力量，联合外部优势资源，持续加大科研投入，立项开展“智慧管网建设运行关键技术研究与应用”等重大科技攻关，通过顶层设计，系统阐释了智能管道与智慧管网的基本内涵，明确了关键技术与技术路线。2019年，中国石油管道公司在中国智能管道大会上提出“智慧管网”的定义，即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，提供智能分析与决策支持，用信息化手段实现管道的可视化、网络化、智能化管理，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中俄东线智能管道关键技术及阶段成果
2.1数字化设计
中俄东线天然气管道工程采用线路、站场、建筑3种数字化设计平台，满足多专业协同设计与数字化移交要求，实现云端部署，做到了统一理念、统一标准、统一管理、统一存储和统一移交。线路设计方面，依托线路数字化设计平台，从测量、岩土工程、线路、防腐、通信5个专业领域，统筹推进管道线路设计、管道对象布置、工程量统计、成果输出、基础数据管理等工作。根据内置的标准设计流程，可自动将工程参数、所需专业设计工具、设计参数等推送给设计人员，利用设备材料库自动进行工程量及材料统计，并利用标准设计模板自动生成设计文件与图纸。
站场设计方面，依托站场数字化设计平台及其他数字化设计软件，分别利用工艺及仪表控制流程图模块、三维标准化模块、三维橇装化模块进行站场设计，配套开发三维实体模型、报表模板、图纸模板，保证设计风格全线统一，提高了工作效率与设计质量。建筑设计方面，依托建筑数字化设计平台，在基于对象的权限机制保护下，结构、暖通、给排水、消防、电力、通信、仪表等专业同步开展建筑信息模型（BIM）设计，保证建筑单体功能设计的全专业覆盖；通过搭建精细化三维模型，有助于在设计阶段提前发现后期施工现场可能出现的专业协调问题，方便设计人员优化实施方案，尽可能降低现场变更调整的发生概率。数字化采购方面，通过统一编码，生成RFID或二维码，实现物资产品的唯一标识；物资产品采办文件、供应商清单、钢管二维码、中转仓储出入库、采办进度等数据全部上传至PCM系统，为实物资产全生命周期管理奠定基础。
2.2实现“一键启停机”与“一键启停站”
攻克天然气管道压缩机组负荷分配控制等关键技术，解决了压缩机转速大滞后、超调等难题，实现了由单体操作到模糊对象操作的智能化升级，为无人站建设奠定了基础。升级整合压缩机组及辅助系统控制功能，并与场站控制系统深入融合，实现压缩机组与辅助系统按照预设的控制逻辑顺序自动启停，只需一个指令，即可自动完成压缩机组启停机、压气站启停站的所有过程，无需人为操作与干预[19]。在压缩机组层面，形成启机、正常停机、不带压紧急停机、带压紧急停机、负荷分配控制及自动切换等5种典型一键启停模式，配套开发了8种自动控制逻辑。在压气站层面，“一键启站”功能由状态反馈与报警检测、自动导通站内工艺流程、压缩空气系统自启停、压缩机厂房风机自动分配、压缩机组一键启动、防喘控制与负荷分配自动投用等6个部分组成；“一键停站”包括单机组停机（正常停机、保压停机、泄压停机）及停站（正常停站、多机停止、多机保压停机、多机泄压停机、全站ESD）两大部分。
2.3管道实时泛在感知技术
（1）实现管道智能化视频监控。针对人口聚集、河流穿越、第三方施工等高风险区域，设置视频监控系统，开发现场作业远程监视与危险因素智能识别功能，提升了“一人多点”监护工作效能与高后果区管道安全管控能力。（2）实现安全预警与泄漏监测。研发新一代光纤预警技术，定位精度达100m，可准确识别人工挖掘、机械挖掘等5类外部干扰，有效遏制第三方施工损伤事件的发生。针对管道沿线三级地区可能形成泄漏的潜在危险源，应用分布式光纤温度监测系统，通过实时监测周边土体温度场分布，及时预警及跟踪定位管道泄漏事故。（3）实现地质灾害远程监控。通过管体应变监测与土体位移监测，及时掌握地灾发展情况及管体受力情况；结合PIS系统提供的累计降雨量及降雨预报信息，科学预测土体位移变化趋势，指导实施应力释放等措施，确保地灾区内管道风险受控。
结语
企业信息化建设是一项复杂的系统工程，其一方面是使企业内部不同的机构、设备相互连接，加快信息的传输速度和拓宽信息的获取渠道，另一方面通过对信息资源的深度开发与广泛利用，提高生产、经营、管理、决策的效率与水平，提高经济效益与竞争力。
参考文献
[1]杨进.中俄东线天然气管道投产通气意义重大[J].世界知识，2019（24）：57-59.
[2]孟庆璐，李延平.两国元首共同见证！中俄东线天然气管道正式投产通气 [2020-02-24].https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_5126126.
[3]姜昌亮.中俄东线天然气管道工程管理与技术创新[J].油气储运，2020，39（2）：121-129.
[4]中国石油管道公司.气脉：中俄东线天然气管道工程北段建设纪实[M].北京：中国工人出版社，2019：3.