大数据背景下天然气管网数据挖掘与应用

2021-11-24徐坚

商品与质量 2021年17期

徐坚

浙江浙能天然气运行有限公司浙江杭州 310000

1 大数据背景下天然气管网数据挖掘与应用

1.1 天然气管网的负荷预测

天然气管网负荷预测是管网调度的主要依据，其精确程度直接关系到管网调度的可靠性及运行的经济性，同时为设备科学检修提供依据，因而直接影响管网运行水平。天然气管网负荷预测存在一系列特点，包括高不确定性、多因素耦合、多颗粒度等。由于建模机制与出发点不同，因此存在不同的负荷预测方法，目前此领域研究主要集中在专家系统、模糊逻辑、灰色理论及神经网络等预测方法。在大数据背景下，随着深度学习技术的发展，可以通过高层次抽象提高负荷预测精度。为了充分利用大量管网历史负荷数据，通过深度学习方法，从特征提取和时序预测等方面对历史数据进行利用[1]。

1.2 管网历史数据与日常数据收集

完整性管理的数据收集需要在建设初期就开始进行，通过相应的技术手段和评价方法对建设过程中的风险进行预判，最大程度的保证管道使用过程中的完整性。另外，管道的设计、建设、维护等相关信息，应构建数据库，便于管理人员对数据进行分析，从而做出科学的决策。数据的收集主要包括两个方面:一是历史数据的收集；二是后期日常数据的采集。

（1）历史数据收集。应尽量多的收集管道相关数据，为燃气管道完整性管理提供数据支撑。历史数据包括管道建设初期的设计资料和图纸、周边地区的地形图、施工检测报告、验收报告、选用材料证书、参考的各种规程规范等。

（2）日常数据采集。收集日常定期检查数据，管道在交工投入使用后应当进行定期检查，做好定期检查过程中的数据收集。外腐蚀对于管道的寿命有着严重的影响，因此外腐蚀评价可以直接用于管道完整性管理的风险评估。但由于城市燃气管网错综复杂，给定期检查带来了很大的挑战，如果依然延用过去逐个检测的方法，不但会浪费大量人力物力，而且容易延误对管道的修复时间，导致某些已经出现问题的管道无法得到及时有效的修复。因此需要制定特殊的检测方案，并配套相应的技术设备。目前外腐蚀的情况评价主要从以下五个数据来判断：①外部防腐层的腐蚀情况（与建设初期的厚度进行对比）；②阴极的腐蚀情况；③土壤环境（土壤湿度、酸碱性等等）；④杂散电流干扰情况；⑤管道内部泄漏情况监测。城镇管网的检测需要使用多种仪器进行配合，并且对检测的精细程度也有一定的要求。例如，检测的时候，应当以阴极的腐蚀情况作为出发点，对于某些间隔太小的管道，可以使用试片法检测。目标管道的防腐层腐蚀情况通过电位梯度法进行分析。杂散电流容易使防腐层破坏，可以通过管路线上交流电压的变化看出，但是需要使用精确度更高的专用电流表。实际检测时要重点关注防腐层的厚度较小和杂散电流电压较大的位置，要做到以阴极保护为主，用检测手段来辅助，使评价过程更加的高效，评价结果更加的贴近实际[2]。

（3）收集日常风险因素数据。风险因素的相关数据收集是管道完整性管理过程中非常重要的一环。目前我国对于管道完整性管理的风险评估主要使用半定量评价方法。半定量评价方法的原理是肯特完整性管理模型，应用到实际中可以把管道使用过程中的风险因素分为以下几个部分，日常需对风险因素数据进行定期收集。①第三方的破坏风险；②自然腐蚀风险；③设计不合理风险；④施工过程操作失误风险。

（4）收集日常维修、事故数据。收集日常生产运行维护期间管线检测、维护、事故案例及应急抢修等历史数据，能够为管网完整性管理提供更加安全的抢修方案，从而制定有效的解决办法。其主要包括:①高风险管道维修方案的收集；②管道维修的管理数据；③管道维修的技术数据。

2 大数据技术应用展望

2.1 多源数据融合

多源数据融合是多学科新技术的集成与应用，其包括数据层融合、特征层融合、决策层融合，为从设计数据、运行数据、维护数据中提取表征设备运行状态的数据特征提供了有效途径。随着多源数据融合技术的广泛应用，目前已有的数据融合方法种类有限并具有很大的局限性，而且不同数据源、不同精度的数据给数据融合带来了极大挑战。因此，发展适用范围广、融合精度高的数据融合方法将是数据融合技术未来的研究方向。另外，数据标准化和数据互操作技术是促成多源数据融合在天然气管网中推广的关键。大数据背景下，多源数据融合在天然气管网调度、监测和维护中能够降低数据不确定性，提高准确率，具有重要价值。

2.2 综合信息平台建设

天然气管网综合信息平台集数据存储、数据融合、设备管理、通信管理、运行维护、管网规划、调度优化、智能分析、健康评估和预测等功能于一体。随着大数据背景下市场需求和新技术的快速发展，未来天然气管网综合信息平台将朝着集成化、规模化、智能化、标准化的方向发展。多源特征融合是构建综合信息平台的基础，大规模管理是综合信息平台的主要特征。数据采集多样化、监测评价智能化、决策优化化、模块开发标准化是大型设备管网综合信息平台建设的发展趋势。综合信息平台是实现天然气管网合理配置、安全可靠、优化高效的重要途径[3-4]。