劉承松， 韓士英， 楊旭東， 王天宇， 蔣文明， 劉 楊

(1..浙江浙能天然氣運(yùn)行有限公司， 杭州 310000； 2.中國石油大學(xué)(華東) 儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院， 山東 青島 266580)

在天然氣發(fā)展“十三五”[1]規(guī)劃及《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》[2]中，中國對天然氣發(fā)展建設(shè)提出新要求，旨在加快推進(jìn)天然氣在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中的規(guī)模化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息與燃?xì)獾纳疃热诤虾凸芫W(wǎng)的信息化與智能化建設(shè)?，F(xiàn)階段，油氣管網(wǎng)的智能化管理是未來的主流發(fā)展方向[3-4]，數(shù)字管道正向智能管道升級，發(fā)展空間巨大[5]。中石油管道公司、長慶油田、航天云網(wǎng)等企業(yè)針對管道面臨的挑戰(zhàn)和需求，紛紛提出了智慧管網(wǎng)解決方案，中石油管道公司為提供智能管網(wǎng)一體化解決方案已經(jīng)開發(fā)出管道控制系統(tǒng)(PCS)。為響應(yīng)國家號召并實(shí)現(xiàn)未來競爭優(yōu)勢[6]，建設(shè)智慧管網(wǎng)成為現(xiàn)階段成為浙能公司發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)。目前隨著管網(wǎng)的不斷擴(kuò)大和完善，亟須全省管網(wǎng)的智慧化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全省管網(wǎng)的管理水平與經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)浙能集團(tuán)的轉(zhuǎn)型升級。

相對于原油市場的價格不穩(wěn)定性，天然氣價格一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，隨著中俄管線與西氣東輸?shù)募哟蠊┙o和清潔能源地位的提升，天然氣在能源消費(fèi)領(lǐng)域占比越來越大，發(fā)展前景良好。但燃?xì)庑袠I(yè)存在的一些問題給公司運(yùn)營帶來影響，按照傳統(tǒng)企業(yè)的發(fā)展模式，燃?xì)庑袠I(yè)已經(jīng)到達(dá)新的瓶頸，主要集中在以下幾點(diǎn)：①管理效率相對較低。企業(yè)部門人員冗余，部門繁多，管理方式往往采取垂直體系，橫向業(yè)務(wù)交流不足，在復(fù)雜問題處理時，各部門的有效聯(lián)動性不強(qiáng)，導(dǎo)致人員配置不合理，效率不高。②綜合運(yùn)行監(jiān)管難度大。以浙能管網(wǎng)為例，2018年管網(wǎng)輸氣量已經(jīng)突破100億m3，下轄超過1 700 km的燃?xì)夤芫W(wǎng)，生產(chǎn)面積涵蓋整個浙江省，日常維護(hù)與檢修通常需要大量人力，尤其是部分野外的管道所在地形較差，導(dǎo)致監(jiān)管難度系數(shù)高。③信息利用率低下。盡管近年來，許多燃?xì)馄髽I(yè)引進(jìn)信息管理技術(shù)，但尚未實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)全覆蓋，在生產(chǎn)過程中，大量管道信息數(shù)據(jù)在部門間不能及時共享，信息之間缺少服務(wù)型智慧管理平臺進(jìn)行合理調(diào)用，導(dǎo)致信息利用不足?？傮w來說，燃?xì)馄髽I(yè)需要一種綜合智能化管理平臺，對人力資源、信息資源、管道資源進(jìn)行高效整合、合理分配，解決傳統(tǒng)能源企業(yè)固有的管理效率低下、監(jiān)管難度大、信息利用率不高的問題。

本文的主要工作：進(jìn)行智慧管理平臺架構(gòu)設(shè)計，利用結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”，通過構(gòu)建智能化管道數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在管道全生命周期內(nèi)，使各類業(yè)務(wù)產(chǎn)生、傳遞、共享、應(yīng)用數(shù)據(jù)信息形成完整的數(shù)據(jù)信息鏈，突出智能管道的決策支持功能，為智慧管網(wǎng)打造智能化平臺。

1 省級管網(wǎng)平臺架構(gòu)

智慧管網(wǎng)平臺設(shè)計思路：利用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化平臺，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”與物聯(lián)網(wǎng)[7]，將管道與站場運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面統(tǒng)一，對數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理上傳至平臺，通過科學(xué)系統(tǒng)分析，將企業(yè)各部門進(jìn)行有效聯(lián)動，篩選并互通有效數(shù)據(jù)，采取AI智能化管理，在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，構(gòu)建適應(yīng)不同需求的管道系統(tǒng)。綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時感知、數(shù)據(jù)分析、信息服務(wù)、集中調(diào)控[8]功能，具備人機(jī)友好界面，方面管理人員進(jìn)行操作。

1.1 總體架構(gòu)設(shè)計

在結(jié)合歷史數(shù)據(jù)與現(xiàn)行智能化管道運(yùn)營數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建“客戶端+云端+大數(shù)據(jù)分析”架構(gòu)，形成以智能管線管理系統(tǒng)、智能站場管理系統(tǒng)、智能交易管理系統(tǒng)三大平臺為核心，將接口層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層、設(shè)施層與感知層相統(tǒng)一的設(shè)計，利用軟件層將各操作界面呈現(xiàn)于員工，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)維、全生命周期智能化管理(圖1)。

圖1 智慧管網(wǎng)總體架構(gòu)示意圖

平臺層：以智能管道、智能站場、智能交易為核心的平臺層，彼此之間相互配合，形成平臺層的框架結(jié)構(gòu)，既可以獨(dú)立進(jìn)行操作，也可以調(diào)取其他兩數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動，以此來保證整個系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)、智能化運(yùn)行。

應(yīng)用層：這層應(yīng)是整個系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)，是連接人員與虛擬數(shù)據(jù)之間的橋梁，可以直觀地將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給決策者，提高數(shù)據(jù)利用率。應(yīng)用層可分為3個方面：移動端(手機(jī)、平板等)APP，桌面Windows和Web應(yīng)用，三者信息互通，實(shí)現(xiàn)行業(yè)有關(guān)的數(shù)據(jù)融合。應(yīng)用建設(shè)可分為高級應(yīng)用與基礎(chǔ)應(yīng)用兩類專業(yè)應(yīng)用，高級應(yīng)用下轄基礎(chǔ)應(yīng)用，可重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)急管理系統(tǒng)、運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)、完整性管理系統(tǒng)等?；A(chǔ)應(yīng)用則是公司日常運(yùn)行的基本軟件，同時具有開放性、預(yù)留性、擴(kuò)展性等特點(diǎn)，可為后來新功能升級提供支持。

接口層：統(tǒng)一接口對于數(shù)據(jù)的安全訪問有莫大幫助，通過API網(wǎng)關(guān)對接口的管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接口服務(wù)，上層應(yīng)用使用統(tǒng)一接口服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)的訪問，達(dá)到業(yè)務(wù)目標(biāo)。

數(shù)據(jù)層：通過把不同類型的信息來源進(jìn)行歸類、整合，從業(yè)務(wù)角度對各類專業(yè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效規(guī)范與銜接[9]，類似管道的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、環(huán)境的實(shí)時數(shù)據(jù)與運(yùn)營商各類數(shù)據(jù)信息綜合匯總，形成有效信息。需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[10]，現(xiàn)階段已經(jīng)有可應(yīng)用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與模型如PODS、APDM、PIDM和CPDM，故而可以基于上述模型進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、集成共享。

感知層：這部分為現(xiàn)階段企業(yè)已經(jīng)或正在建設(shè)的內(nèi)容，通常基于底層傳感器對生產(chǎn)過程的監(jiān)控與實(shí)時網(wǎng)絡(luò)通信對自動控制技術(shù)形成規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)各類信息的采集、傳輸?shù)裙δ?，是整個架構(gòu)最基本的功能，其采集信息的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到后臺監(jiān)控判斷的合理性，可以說是智慧管網(wǎng)系統(tǒng)的“眼睛”。

1.2 架構(gòu)主要功能

圖2展示了智慧管網(wǎng)建設(shè)所依賴的相關(guān)基礎(chǔ)應(yīng)用軟件，各應(yīng)用相互關(guān)聯(lián)，涵蓋了企業(yè)正常運(yùn)行的主要功能，現(xiàn)對管網(wǎng)架構(gòu)主要功能進(jìn)行闡述。

圖2 智慧管網(wǎng)建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)應(yīng)用軟件

1.2.1 管道生產(chǎn)運(yùn)行管理

對于浙能天然氣公司，其最重要的任務(wù)便是保證天然氣的生產(chǎn)供應(yīng)，預(yù)防天然氣供應(yīng)中斷的風(fēng)險。通過監(jiān)測管道中天然氣的壓力、溫度、流量等對管網(wǎng)及站場進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測；匯總運(yùn)行數(shù)據(jù)和管道數(shù)據(jù)，通過壓差變化率(ROC)監(jiān)測和警報壓力峰值和波動進(jìn)行泄漏檢測；建立水力仿真模型，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的動態(tài)或靜態(tài)數(shù)據(jù)仿真；操作方面，可以根據(jù)需要選擇手動或自動模式，防止自動系統(tǒng)失效情況下安全問題出現(xiàn)；采取無人機(jī)定期管線巡檢、機(jī)器人定期站場巡檢、衛(wèi)星定點(diǎn)巡檢、人工重點(diǎn)巡檢相結(jié)合的方式進(jìn)行巡線，建設(shè)自動監(jiān)控系統(tǒng)對上游交接、管網(wǎng)分配、下游用戶交接實(shí)線全覆蓋。對于運(yùn)行安全，使用標(biāo)準(zhǔn)組件，確保最高組件可用性操作，實(shí)現(xiàn)一體化管控，節(jié)約管理維護(hù)成本[11]。

1.2.2 應(yīng)急管理

應(yīng)急管理系統(tǒng)應(yīng)以高效率、精細(xì)化、智能化為目標(biāo)，集成應(yīng)急預(yù)備管理、應(yīng)急控制、事故分析、事故搶險、應(yīng)急指揮與事故報告功能于一體為手段，建成浙能集團(tuán)統(tǒng)一的監(jiān)測預(yù)警中心。事故發(fā)生前，對人員不遵守法規(guī)嚴(yán)重性、管道發(fā)生事故的可能性以及挽救措施的有效性進(jìn)行評估是非常必要的[12]，需根據(jù)各企業(yè)所發(fā)生的不同事故進(jìn)行制定應(yīng)急搶險方案。在事故發(fā)生時，按照不同的類型與優(yōu)先級，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫比對給出相應(yīng)的評級與初始方案，對平臺的不同管理角色給予不同權(quán)限，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)[13]、GPS定位系統(tǒng)，并同當(dāng)?shù)卣行贤?，最?yōu)化搶救人員配置，并以電話、短信等方式通知相應(yīng)負(fù)責(zé)人，為救援指揮提供一體化的信息平臺以便實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)動。在依托實(shí)景與虛擬三維場景基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)平站結(jié)合、決策指揮的目標(biāo)，加快事故處理速度，提升企業(yè)信息化水平。事后需要分析在站場設(shè)計方面，需要做到一鍵停機(jī)、一鍵停站、一鍵放空、一鍵越站等操作。事后需要根據(jù)事故起因、搶修過程等方面信息形成分析報告及并給出建議，并將報告納入數(shù)據(jù)庫以減少類似事故的發(fā)生，并從而減少財產(chǎn)損失與社會不良影響。應(yīng)急管理流程如圖3所示。

圖3 應(yīng)急管理流程

1.2.3 災(zāi)害提前預(yù)警

對于浙江地區(qū)，山地和丘陵占比超過70%，油氣管道面對的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在夏季降水量較大，尤其是強(qiáng)降水容易引起滑坡的地質(zhì)災(zāi)害與洪水災(zāi)害。需要結(jié)合三維地圖，對易發(fā)生災(zāi)害區(qū)進(jìn)行實(shí)景三維建模，對容易引起的管道事故提前進(jìn)行預(yù)測，建立預(yù)警用戶信息資料庫，管道風(fēng)險評價，對易發(fā)生災(zāi)害區(qū)進(jìn)行實(shí)景三維建模預(yù)警。主要集成3個基礎(chǔ)應(yīng)用的信息：地質(zhì)災(zāi)害模塊、管道洪水災(zāi)害模塊與氣象災(zāi)害模塊，構(gòu)建管道安全管理可視化系統(tǒng)[14]，并將3個模塊的信息集合成一條信息統(tǒng)一推送，可對浙能集團(tuán)所轄的各個站場人員與工業(yè)或居民用戶等發(fā)布防汛、氣象、水文、海洋等各類預(yù)測預(yù)警多媒體信息。

1.2.4 站場與管道完整性管理

現(xiàn)如今某些老管道運(yùn)行時間已經(jīng)接近40年，并呈現(xiàn)管道腐蝕疲勞泄漏事故增多的趨勢，同時新型大口徑、高壓力、薄管壁的管道帶來以往未有過的管理難點(diǎn)。如何推廣完整性管理及技術(shù)應(yīng)用是保障管道本質(zhì)安全的根本，是解決管道業(yè)務(wù)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵[15]。其主要分為管道和站場兩部分，通常將識別高后果區(qū)管道部分、對可能產(chǎn)生的危險進(jìn)行辨別(腐蝕、第三方破壞、管道開裂、焊縫缺陷、人員誤操作等)進(jìn)行風(fēng)險評估、制定并實(shí)施風(fēng)險減緩方案、評論與更新這檢查和維護(hù)結(jié)果這些方面結(jié)合起來組成完整性評價，從內(nèi)檢測管理、缺陷評價、風(fēng)險評價、管道適用性評價管理等方面進(jìn)行綜合分析，采用“鷹眼”“光纖通信”“SCADA”系統(tǒng)等技術(shù)，為管道進(jìn)行定期智能體檢。

1.2.5 電子商務(wù)交易

結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”與能源互聯(lián)網(wǎng)政策，實(shí)現(xiàn)類似易派客和上海天然氣交易中心的交易模式，為大宗天然氣、LNG交易創(chuàng)造條件，建立數(shù)據(jù)集成管理機(jī)制交易以計量智能化、過程透明化、管理流程化為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)采購，建立區(qū)位、市場、資源、運(yùn)營及時機(jī)等優(yōu)勢[16]，推動天然氣市場化，逐步實(shí)現(xiàn)平臺全國化、國際化。

1.2.6 輔助決策

以科學(xué)定量化分析方法為主，追求結(jié)果的最優(yōu)化為目標(biāo)，根據(jù)管理人員的不同需求，結(jié)合大數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)和挖掘，發(fā)現(xiàn)隱藏在信息內(nèi)部的特征和規(guī)律，構(gòu)建模型庫包括數(shù)據(jù)處理模型、圖形模型等模型庫支持向量機(jī)模型在管道預(yù)警中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)分析與動態(tài)分析，“一鍵式”生成輔助決策方案，為管理人員提供科學(xué)決策依據(jù)。具體包括及時查詢系統(tǒng)、動態(tài)分析、數(shù)據(jù)庫模型、決策支持系統(tǒng)幾方面的建設(shè)。由于管道本身與運(yùn)行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，需要精簡決策指標(biāo)以提高數(shù)據(jù)的挖掘、存儲、獲取的效率[17-18],供分析 、判斷、預(yù)防 、決策參考。

2 架構(gòu)實(shí)際具體應(yīng)用

1)積極開展泄漏檢測，降低事故發(fā)生率?；谖锫?lián)網(wǎng)組網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警開發(fā)管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，采用壓力波技術(shù)、光纖技術(shù)等技術(shù)監(jiān)測管網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)建泄漏失效概率分布模型，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析程序判斷是否發(fā)生泄漏并進(jìn)行定位，一旦監(jiān)測到泄漏事故，自動分析泄漏風(fēng)險等級，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時發(fā)出警報，并預(yù)報泄漏點(diǎn)位置，給出不同泄漏等級的應(yīng)急處理建議，結(jié)合SCADA系統(tǒng)對事故影響區(qū)域、經(jīng)濟(jì)損失給出估算，為管道綜合分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)提升腐蝕監(jiān)測水平。將腐蝕風(fēng)險管理的先進(jìn)理念融合到日常管道陰保工作中，通過ECDA法定檢驗(yàn)、站內(nèi)陰保等方法打造智能陰保軟件系統(tǒng)，對管道進(jìn)行外防腐檢測、內(nèi)腐蝕檢測，對設(shè)備設(shè)施實(shí)行精細(xì)化管理，根據(jù)現(xiàn)場檢測人員的電位數(shù)據(jù)采集和錄入，重點(diǎn)檢測管道信息與記錄各類缺陷信息(地理坐標(biāo)、缺陷類型、缺陷統(tǒng)計分布等)，對金屬損失、溫度、腐蝕率等數(shù)據(jù)參數(shù)變化來分析腐蝕深度、剩余壁厚等管道性能狀況，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時性；對管道各類缺陷數(shù)據(jù)信息構(gòu)建防腐系統(tǒng)評價系統(tǒng)，通過對土壤腐蝕性、雜散電流和排流的管理與管道力學(xué)性能退化研究，進(jìn)行配套相應(yīng)的腐蝕評估方法，建成優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建多方位、多手段的天然氣腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，對腐蝕趨勢進(jìn)行預(yù)測。

3)安全巡檢綜合一體化。重點(diǎn)突出無人機(jī)智能化設(shè)備在巡檢過程中發(fā)揮的作用，將站場機(jī)器人巡檢系統(tǒng)融合到智慧管網(wǎng)中，并與衛(wèi)星定點(diǎn)巡檢、人工巡檢相結(jié)合形成“四位一體”綜合巡檢體系，解決日常巡檢出現(xiàn)巡線盲區(qū)問題。結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)，配合有矢量化電子地圖的終端數(shù)據(jù)采集軟件和后臺處理軟件,對巡線儀、關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行管理，對人工巡檢及無人智能化設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃，以提高尋線效率和管道數(shù)字化、可視化水平。當(dāng)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)及站場存在安全隱患、生產(chǎn)故障或第三方非法施工時，由調(diào)度中心及時通知和指揮有關(guān)人員實(shí)施應(yīng)急處置等決定，實(shí)現(xiàn)巡線計劃管理、事件管理、人員考核、終端管理、統(tǒng)計分析等功能，降低人工勞動強(qiáng)度、減少作業(yè)風(fēng)險；巡檢可與下文三維虛擬數(shù)字系統(tǒng)相結(jié)合，對于管網(wǎng)及站場數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測的異常數(shù)據(jù)，在虛擬管網(wǎng)及虛擬站場系統(tǒng)開展虛擬巡檢，探尋異常原因，提高巡檢效率。安全巡檢系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 安全巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

4)知識挖掘。結(jié)合管道日志數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)等相應(yīng)的業(yè)務(wù)模型構(gòu)建專家知識庫，在海量數(shù)據(jù)中分析管道應(yīng)用場景，通過數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，由于管道數(shù)據(jù)集合會導(dǎo)致過擬合的問題，需要按照屬性值進(jìn)行人工智能與決策支持系統(tǒng)相結(jié)合優(yōu)化，得出設(shè)備健康狀態(tài)及故障預(yù)測等分析結(jié)果，進(jìn)一步給出劣化運(yùn)行建議、故障維修建議等行動推薦，達(dá)到參數(shù)優(yōu)化、系統(tǒng)動態(tài)模擬、數(shù)據(jù)挖掘、知識決策的目的。由于管道數(shù)據(jù)集合空間的特性會導(dǎo)致過擬合的問題，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之類的機(jī)器學(xué)習(xí)方法使得與大數(shù)據(jù)有關(guān)的復(fù)雜性學(xué)習(xí)成為可能[19]。

5)發(fā)展三維虛擬數(shù)字系統(tǒng)，提高員工生產(chǎn)效率。在GIS、CAD等技術(shù)基礎(chǔ)上,使用3D MAX等三維建模軟件對管道場景構(gòu)件進(jìn)行高仿真三維建模,與二維地理信息系統(tǒng)的相結(jié)合并對實(shí)際設(shè)備進(jìn)行映射，實(shí)現(xiàn)地理信息、管道本體、附屬工程設(shè)施的虛擬三維場景顯示，同時構(gòu)建可視化的管道完整性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；在虛擬管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建站場設(shè)備三維模型與數(shù)據(jù)庫，整合實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)與三維實(shí)景實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，可顯示設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)信息，并隨時了解站場的全生命周期過程數(shù)據(jù)。建立三維管網(wǎng)與站場評估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化場景中得風(fēng)險分析(高后果區(qū)的位置、里程、時間等)與事故災(zāi)情推演；開發(fā)虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，盡管浙能天然氣管道長度不斷增加，公司規(guī)模不斷擴(kuò)大，但招入新員工可能缺乏設(shè)施的操作技能，國家層面上并沒有相應(yīng)的培訓(xùn)與考核。通過在虛擬管網(wǎng)、站場的設(shè)備培訓(xùn)、流程培訓(xùn)考核(事故模擬演練、人員培訓(xùn))，可提高站場人員的操作水平，提高新員工技術(shù)培訓(xùn)效率、降低培訓(xùn)成本。

6)完善施工作業(yè)管理。結(jié)合浙能發(fā)展實(shí)際情況，經(jīng)大數(shù)據(jù)顯示，第三方破壞已經(jīng)成為燃?xì)夤艿佬孤┦鹿实闹饕蛩刂?，需要對其進(jìn)行完善管理，提高其管線建設(shè)與運(yùn)營管理的水平。對設(shè)計圖、施工圖、人員分工、財務(wù)預(yù)算等方面進(jìn)行評估后，根據(jù)《燃?xì)夤艿涝O(shè)施保護(hù)方案》，落實(shí)安全監(jiān)護(hù)到位原則，并標(biāo)準(zhǔn)固化施工流程：錄入基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)(鋼管信息、防腐層信息、光纜信息、套管信息、樁信息等)，設(shè)置不同的層級進(jìn)行審核與批準(zhǔn)，同時對相應(yīng)法規(guī)審批文件進(jìn)行錄入和管理；施工與設(shè)備數(shù)據(jù)可與投產(chǎn)試運(yùn)行數(shù)據(jù)一起構(gòu)成建設(shè)階段的管道完整性數(shù)據(jù)庫。同時結(jié)合人工監(jiān)控，利用衛(wèi)星監(jiān)控、無人機(jī)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、紅外監(jiān)控等手段對違章占壓進(jìn)行管理，并對各類作業(yè)車輛及現(xiàn)場重點(diǎn)作業(yè)人員的開展定位實(shí)行作業(yè)跟蹤，為綜合調(diào)度指揮服務(wù)。

7)加強(qiáng)高后果區(qū)識別，完善完整性管理。構(gòu)建量化評估模型，從不同方面(地理位置、周圍環(huán)境、管道參數(shù)等)對高后果區(qū)進(jìn)行評估，對管廊、潛在影響等區(qū)域分析，結(jié)合天然氣事故影響半徑，將管道本體風(fēng)險、動態(tài)風(fēng)險和高風(fēng)險區(qū)域綜合覆蓋；結(jié)合數(shù)學(xué)模型預(yù)測管道失效極限狀態(tài)，研究高后果區(qū)的可靠性，對風(fēng)險程度劃分不同等級并進(jìn)行排序分級，實(shí)施應(yīng)急處置、加強(qiáng)防控和一體化監(jiān)控等措施進(jìn)行提前預(yù)防。對于村莊、學(xué)校等人口密集區(qū)域，要以保證人員安全、以人為本，減少傷害為原則，對于站場等設(shè)備重點(diǎn)區(qū)，要以減少二次破壞可能性為重點(diǎn)，構(gòu)建高后果區(qū)評估模型，得出最不利條件下的應(yīng)急方案。浙能集團(tuán)應(yīng)每年不少于一次更新地區(qū)風(fēng)險等級、重要設(shè)施場所和埋地管道所等數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)研究準(zhǔn)確有效的評價結(jié)論，完善完整性管理。圖5為高后果區(qū)處理體系流程。

圖5 高后果區(qū)處理體系流程

8)完善效能評價系統(tǒng)，獲取最大管理效益。制定相應(yīng)效能評價規(guī)程，規(guī)定評價內(nèi)容和工作流程，綜合性評價企業(yè)的投入(人力，財力和物力)以及產(chǎn)出(各工作的完成質(zhì)量、數(shù)量及事故的降低率等)的情況,采取過程與結(jié)果、成本與效益相結(jié)合的模式，選取適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)體系規(guī)模，對各單元的工作效率和效果進(jìn)行評估，制定效能測試定性與半定量指標(biāo)，并針對重點(diǎn)單位的專項效能和完整性管理的整體效能設(shè)定評價指標(biāo)，平衡各指標(biāo)的權(quán)重，并且多層次評價。通過大數(shù)據(jù)分析比對修正，對效能進(jìn)行周期性評估。單個項目評價需符合審核準(zhǔn)則，明確審核計劃、形式、頻次及次數(shù)、資源等，分析現(xiàn)場評價記錄和審核證據(jù)并開具報告。

9)加強(qiáng)客戶資源管理，打造電子交易商務(wù)平臺，提高交易質(zhì)量與營銷策略。針對大型客戶與居民用戶分類管理，收集核實(shí)用戶基礎(chǔ)信息(名稱、地址、聯(lián)系方式、用氣規(guī)模等)建立分析用戶以模型掌握用戶信息及變化。結(jié)合智能天然氣表，基于客戶用氣量計劃、歷史用氣記錄對用氣量進(jìn)行預(yù)測，深入分析不同用戶的天然氣與煤、電、油等能源需求耦合狀態(tài)，探索用戶用氣規(guī)律與近期、遠(yuǎn)期氣源的供氣能力，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)效率和社會效率等方面制定配氣不均勻調(diào)節(jié)方案，及時調(diào)整上游購氣量、分配管網(wǎng)供氣量，調(diào)節(jié)市場供需平衡，制定有效營銷策略和調(diào)控方案。企業(yè)需嚴(yán)格執(zhí)行供氣安全檢查專項管理，并與用戶進(jìn)行需求互動與需求提升品牌形象，建立戶用私人定制等業(yè)務(wù)改善服務(wù)模式，，提供更快速和周到的優(yōu)質(zhì)服務(wù)吸引和保持更多的客戶發(fā)展鎖定新客戶保證客戶的滿意度，拓展增進(jìn)市場份額。

3 總結(jié)

基于浙江天然氣公司智慧管網(wǎng)建設(shè)需求，分別從架構(gòu)設(shè)計、架構(gòu)主要功能、實(shí)際具體應(yīng)用方面進(jìn)行了分析闡述。

1)管網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計可分別從平臺層、應(yīng)用層、接口層、數(shù)據(jù)層、感知層等幾個方面進(jìn)行建設(shè)，結(jié)合基礎(chǔ)生產(chǎn)資料，搭建云設(shè)計平臺、構(gòu)建管道物聯(lián)網(wǎng)，集成服務(wù)平臺，完成“客戶端+云端+大數(shù)據(jù)分析”總架構(gòu)與監(jiān)控一體、運(yùn)維一體、虛實(shí)一體、供銷一體、管控一體的目標(biāo)。

2)管網(wǎng)架構(gòu)主要功能涵蓋管道生產(chǎn)運(yùn)行管理、應(yīng)急管理、災(zāi)害提前預(yù)警、站場與管道完整性管理、電子商務(wù)交易、輔助決策等，應(yīng)充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”及大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)信息化平臺，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)時代信息技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行建設(shè)。

3)管網(wǎng)實(shí)際具體應(yīng)用分別從泄露檢測、腐蝕監(jiān)測、安全巡檢、知識挖掘、三維虛擬數(shù)字管理、高后果區(qū)管理、效能評價與客戶管理等9個方面進(jìn)行分析，建設(shè)需重視數(shù)據(jù)和系統(tǒng)模型的開發(fā)，減少數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，加大移動應(yīng)用領(lǐng)域的投入力度，結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)，打造生命周期的智慧管網(wǎng)，帶動天然氣產(chǎn)業(yè)升級。

現(xiàn)階段，國內(nèi)多數(shù)燃?xì)夤疽呀?jīng)認(rèn)識到管道智能化的發(fā)展大趨勢，在智能化大潮流中，唯有緊跟步伐，建設(shè)智慧管網(wǎng)才能不被能源產(chǎn)業(yè)所淘汰。