炼化企业智慧管道关键技术及未来发展方向

炼化企业智慧管道关键技术及未来发展方向

赵语晨

中油抚顺石化设备技术开发有限公司 113000

摘要：从高速发展到高质量发展，传统运行模式下油气管道已然不能适应今日生产生活的需要。在数字管道的基础上，近年来，随着工程领域与物联网、大数据、云计算、人工智能等新兴技术的交叉，对管道相关技术提出了更高的要求，对管道运行可靠性提出了更迫切需求，智慧管道将是管道行业未来的发展方向。

关键词：炼化企业；智慧管道；现状；关键技术；发展趋势

1 引言          

油气管道作为炼化企业特种设备之一，因其内部介质具有高温高压、易燃易爆、有毒有害的特点，一直是行业监管的重点领域之一。在安全生产、提质增效的巨大压力下，炼化企业的油气管道管理迫切需要从根本上得到改变。

随着物联网、大数据分析、云计算、5G网络、人工智能等新一轮信息技术的浪潮席卷全球，意味着工业工程未来将具备“感知交互可视、运行智能高效、系统融合互联、供应精准匹配、预测警告可控”的特点，即“智能化”工业工程逐步向更高阶“智慧化”的发展。作为传统工业的代表，炼化企业的改革也是必然趋势，积极研究探索，努力由“智能化”迈向“智慧化”。

2 智慧管道的概念

智慧管道，是新一轮学科交互、工业飞速进步及信息技术革命的综合产物，是工业化和信息化深度融合，是技术管理迈上新台阶的现实表现，即在标准统一和数字化管道的基础上，通过“端+云+大数据”的体系构架，综合管道全生命周期数据，提供智能分析和决策支持，用信息化手段实现管道数字化、网络化、可视化管理，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。

2.1 全方位感知

全面精确感知管道本体、环境、设备工况、工艺运行等状态数据。

2.2 综合性预判

统筹运用统计分析和机理仿真方式对管道运行趋势进行研判。

2.3 一体化控制

控制系统与信息系统数据融合，管理体系与知识网络融合，支持生产经营一体化高效管控。

2.4 自适应优化

综合考虑安全及效益管理目标，主动适应生产经营各要素变化实现全局优化。

3 炼化企业智慧管道目前存在的不足

对标先进，油气管道建设及管理仍存在着一定的差距。一是尚未在较大范围内实施了油气管道的完整性管理体系；二是风险管理所需的数据基础和技术手段明显不足，制约管理水平进一步提升；三是已建立较为完善的生产运营体系，还应结合资源供给、市场及客户需求进一步提高运营的可靠性和效率；四是工程建设管理业务集成方面有一定基础，但工程数字化交付和质量管控能力有待提升；五是在数据采集、应用和标准化三方面都有待提升，暂无企业级信息系统集成平台。

4 智慧管道未来发展方向

针对上述所述问题，从工程建设、生产运营、资产管理和数据管理业务领域提出未来发展方向。

4.1工程建设

使设计、建设与运营的数据互联互通，实现全数字化交付，提高管道设计、运营各专业技术人员协同及管道投资主体的最大回报。

4.2 生产运营

完成管输能力经营与调运方案一体化优化，满足全面远控、供需平衡、调运模拟与全局优化的需要，确保管网运营安全、可靠和高效。

4.3 资产管理

建立全管网可靠性模型，实现管道动态半定量风险评估，形成完备的站场完整性体系，通过应用智能物联设备等新技术对管道完整性设备故障诊断做出及时有效评价和判断，及时发现潜在风险及隐患，并快速提供处置建议；

4.4 数据管理

建立统一的建设期与运营期数据标准，有效整合企业内部与外部数据，形成与实体资产一一对应的数字孪生体，与业务活动和机理仿真结合，实现数字孪生体动态更新及趋势预测。

5 智慧管道关键技术

智慧管道的关键技术在于大数据、物联网、无人机等新型技术应用与管道全生命周期管理的交叉融合。其中，大数据技术对的数据搜集、储存、计算、分析，与云计算及人工智能的配合，深度挖掘数据背后的价值，为生产经营决策及应急管理提供必要的帮助；物联网技术存在于管道全生命周期的数据管理中。传感仪器、仪表及设备密切协作配合、精准高效；无人机技术将广泛用于数据采集、在线监控等领域。上述技术的综合应用下，使得管道管理更加“智慧化”。

近年来，结合大数据、物联网、无人机等新型技术，智慧管道的技术发展也突飞猛进。“GIS地理信息系统、PIS完整性管理系统”为油气管道的完整性管理、应急管理、优化运行、在线监测提供了大量数据支持。如何将当下热门技术有效地应用于管道全生命周期管理，是智慧管道当前亟待解决的问题。

5.1大数据在数据构建与分析挖掘方面的运用

大数据是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，特点是大量、高速、多样、价值。大数据在智慧管道中主要有两方面应用。

一是构建管道的全生命周期的数据库。在管道规划、可行性研究、初步设计、施工图设计、工程施工、竣工验收、试运行、投产、运维、变更、报废等整个生命周期内，收集、整理各阶段数据信息，建立完整的管道数据库，实现管道全生命周期的全过程信息化管理。

二是用于数据的深度挖掘分析。管道的各种数据，如：勘测数据、建设数据、设备基本数据、运维数据、腐蚀数据、检验检测数据、市场数据等，将全部存储于数据库中。通过大数据与云计算的智能结合，运用相应算法进行计算，实现对腐蚀速率、能量损耗、风险隐患、效率、运营、应急的管理。

5.2贯穿于全生命周期的物联网技术应用

物联网是智慧管道的载体，是该项技术发展的平台。可将物联网分为三个层次，即感知层、网络层和应用层。一是感知层。也是基础层，通过某种或者某些方式，如红外传感器、GPS、激光扫描器、无线射频识别等，采集现场各类数据信息。可以简单理解为，智慧管道精准感知的数据基础。二是网络层。通过特定媒介，将采集的数据信息传回。三是应用层。通过技术手段进行数据处理及分析，从而应用于生产经营管理活动中。

5.3 无人机技术在数据采集与设施监控方面的应用

目前，无人机在油气长输管道建实际运用中发挥了巨大优势。一方面，无人机将实时采集的信息、数据传回，并存入数据库中，同时与数据库内标准数据进行对比，通过模型确定风险因素，通过计算确定风险系数。无人机具备安全、高效、准确、可记录等优势。另一方面，各级管理人员可以通过无人机技术对目标管道进行视频监控。伴随着信息和终端技术的成熟，无人机引导下的视频监控技术，蕴含着巨大的潜力代替人的日常巡检，将在长输管道的安全生产、应急管理等发挥独一无二的巨大优势。

6 结语

智慧管道的关键技术并除上述大数据、物联网、无人机这几项之外，还有云计算、人工智能、虚拟现实等。智慧管道的“智慧”之处不仅仅是传统工程与热门技术的简单结合，而是通过交叉、嵌套、融合，综合形成一种兼容性良好的复合型关键技术。需要深入探索研究，加强学科间交互，培养复合型人才，充分适应、引领管道“智慧化”的发展。

参考文献

[1]铁明亮,詹胜文,李杰.长输油气管道智慧工地数字化管理流程浅析[J].中国勘察设计,2024,(01):93-96.

[2]仲谦,张建伟.长输油气管道工程智慧工地标准化建设探讨 [J].标准科学,2023,(S2):138-141.

[3]马贵利,刘海峰,彭磊,等.长输油气管道智慧化管理的应用及发展趋势[J].天然气技术与经济,2022,16(05):45-49.

[4]董绍华,张轶男,左丽丽.中外智慧管网发展现状与对策方案[J].油气储运,2021,40(03):249-255.

[5]李彦苹.智能化油气管道建设现状及思考[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(15):106-107.