基于智能监测技术的管控系统设计与实现

邓启志

管道输送是数字化能源的重要组成部分，智能管网是未来管道技术发展的主要趋势，智能管网可以解决当前管道系统繁杂、数据采集难等问题，实现输气管道安全、高效、可持续运行。本文针对西南油气田输气管道，通过简述管道管理平台，介绍了五种智能管道监测技术，即智能设备监控技术、智能巡检技术、管道泄漏监测技术、云计算和大数据存储技术；最后总结智能管道的不足并提出其未来的发展方向。

管道系统的智能化是提升输气管道管理水平、促进管道行业发展的重要手段；国内输气管道设备虽已十分丰富，但在役管线大多铺设时间较早，部分设备不具备数据上传功能，配置功能不全面。此外，将传感器数据进行综合处理同样面临较多挑战。目前，中国管道设备监测工作还处在起步阶段，检测技术应用范围小，设备故障智能诊断技术水平不高，还不能满足智能管道智能化运营需求，因此加强输气管道运营的实时分析、诊断及优化，可以为管道运行和工作人员提供更为全面的管道设备运行状态，并给出相应的控制方案、备用预案，更大程度地实现管道设备运行的安全、可靠、经济、环保。

一、管道管理平台

（一）管道管理平台总体架构

管道管理平台对川西北气矿采输管道全面数字化管理的需求为目标，从业务上覆盖管道计划管理、管道巡护管理、管道运行监测、管道完整性管理、管道腐蚀防护、管道隐患治理管道应急预警等8大领域，技术上遵从分公司统一SOA技术平台，通过ESB数据总线与相关信息系统实现数据集成。

数据层：一方面对于无法从当前自建信息系统中获取的数据提供专门的采集界面进行数据的填报入库录入，另一方面从各个专业库数据库通过数据接口方式将专业数据接入到平台数据库中。将专业系统或人工采集的数据，按照划分的8大管道业务分类进行存储。

服务层：服务层具有与大数据平台对接、GIS基础服务、移动基础服务等能力，通过各类数据可视化展现，并以位置、资产、过程、事件等为中心重新组织和管理数据，为应用层提供支撑。

应用层：应用层通过管道管理平台开发的功能服务，实现对管道计划、管道巡护、管道运行监测、管道隐患治理等业务的应用支持。

（二）业务架构

业务架构按照从管道规划、设计、建设、运行、报废对管道进行全生命周期统一管理，并根据分公司管道管理部和五矿一处业务管理业务构成，并通过九大基础工作管理流程，实现两个业务层次之间的无缝对接和高效协同。如图1。

业务流程管理：根据岗位工作质量标准、内控管理流程等管理规范，结合实际管道业务管理特点，将与管道管理业务流程归纳为工作计划管理、清管作业、管道巡护、管道腐蚀防护、高后果区识别、管道风险评价、管道地质灾害识别评价、管道检测管理、管道大修管理等9类流程。

机关业务管理：根据管道管理部职责、业务分类、业务需求，按照9類与基础工作相关的业务管理流程，实现对管道工作的管理。共划分平台基础功能、管道计划管理、管道巡护管理、管道运行监测等9大模块40个业务子类。

二、模块建设

（一）智能设备监控

1、输气站智能监控

通过集成SCADA系统，支持以二维组态方式或者三维可视化方式查看管线的温度、压力、流量等实时运行参数。并且支持历史、实时曲线的绘制，辅助业务人员分析管网行状况。系统将区块内的生产调度信息、气象信息、产量信息、管网信息等各类重点关注的信息统一整合提取到一张图上，为指挥调度和辅助决策提供依据，根据不同层级提供不同的信息，工作人员可通过一张图来管理监测管道的生产运营状态，并根据场站生产安全现状进行调度。如下图2。

2、数据监控可视化

数据监控可视化是借助于图形手段，可将抽象的数据进行转换、映射，行成一种可视化形式，清晰有效地将场站信息发送到远处接收端，使工作人员能够快速、准确的获取信息，提高智慧管道设备状态监测人员对信息的分析能力，其与信息图形、信息可视化技术以及统计图形配合使用。数据监控可视化通过管道场站SCADA、公用及辅助工程等实时生产系统，全面展现管线生产运行信息，并按气矿级、管线级、装置级分层管理，支持管理层和生产人员以二三维交互方式查看所有实时生产数据，支持根据工艺主题进行三维工艺专题查看，系统支持远程监控、同步超限报警。主要包括空间数据可视化、流数据可视化、设备虚拟现实可视化。如下图3。

（二）智能巡检

传统的人工巡线方法，不仅工作量大，而且条件艰苦，夜间的巡线检查，所花时间长、人力成本高、难度大、不安全。借助物联网、移动应用、大数据、云计算等新技术，川西北气矿充分利用作业区数字化管理平台、移动端、RFID标签，在开发生产中重塑“中心站+单井无人值守+远程控制”管理，优化生产组织，实现智能化巡检，真正落实巡检位置和巡检质量，使巡检过程标准化、定量化、可视化，提升巡检效率，降低工作强度。如下图4。