王振聲 馮文興

中國石油管道公司

《油氣輸送管道完整性管理規范》（GB 32167—2015）頒布后，國家能源局積極部署推廣工作，有力地推動了我國油氣管道行業運營管理的變革和安全水平的提升。

管道完整性管理是一種以預防為主的管理模式，通過對管道面臨的風險因素進行識別和評價，針對性地實施風險減緩措施，將風險控制在合理、可接受的范圍內，使管道始終處于可控狀態，預防事故發生，保證管道安全經濟運行。管道完整性管理的實施離不開風險評價、內外檢測、缺陷剩余強度評價、數據分析等關鍵技術的支撐。

隨著移動互聯網、物聯網、云計算、人工智能等新一代技術在工業領域的應用日趨成熟，我國油氣管網大規模建設過程中，管道業務的“標準化、模塊化、信息化”水平不斷提高，基本實現了“設計數字化、施工機械化、管理信息化”，為建設智能化管道奠定了堅實基礎。

中國石油集團公司提出依托中俄東線天然氣管道工程開展“全數字化移交、全智能化運行、全生命周期管理”智能化管道建設試點。在標準統一和管道數字化的基礎上，以“數據全面統一、感知交互可視、系統融合互聯、供應精準匹配、運行智能高效、預測預警可控”為目標，通過“端+云+大數據”的體系架構集成管道全生命周期數據，提供智能分析和決策支持，用信息化手段提升質量、進度、安全管控能力，實現管道的可視化、網絡化、智能化管理，最終形成具有全面感知、自動預判、智能優化、自我調整的能力，且安全高效運行的智慧油氣管網。

可以預期，智能管道建設將是一次技術手段和管理模式的飛躍，最終將改變傳統的管道設計、施工、運行管理模式，也將極大提升管道數據采集、風險評價與防控、缺陷檢測與評價的技術水平，促進管道完整性管理工作踏上新臺階。

1  有效解決建設期管道完整性管理的難題

管道完整性管理規范要求，建設期管道完整性管理應貫穿可行性研究、初步設計、施工圖設計、施工、投產試運、竣工驗收全過程，管道建設期所產生的數據應根據完整性管理的要求，真實、及時、完整地錄入數據管理系統。建設期采集的數據包括管道屬性數據、環境數據、設計文件、施工文件及記錄、評價報告等。管道基礎數據的完整、準確與運行期管道檢測數據分析、風險評估高度關聯，直接決定了管道全生命周期完整性管理的成敗。建設期數據采集過程中，數據填報不及時、不完整、不準確直接影響到數據采集的質量。同時工程質量問題也是管道運行的主要風險之一，由此造成的事故事件近年來呈多發態勢。施工過程中形成的安裝缺陷,特別是焊接和防腐補口質量問題，導致管道整體完整性的降低和腐蝕風險的增高。建設期施工管控水平和傳統檢測、監測技術的不足限制了對這類風險隱患、缺陷的認知和管控。

中俄東線天然氣管道通過規范管道全生命周期數據標準，有效運用物聯網等技術手段，提升管道信息數據精確采集和施工過程管控水平。一是全面統一數據標準，在建設期已形成的數據標準基礎上，持續深化完善，向運維期延伸，規范數據移交的格式、編碼、結構，形成覆蓋全生命周期的數據標準，實現數據的全面統一、遞延傳承和集成共享。二是搭建數字化設計平臺，通過集成接口將可研、初設、施工圖設計等環節產生的結構化/非結構化數據、三維數字化模型等批量向管道建設管理系統（PCM）移交，實現“集成設計與施工數據，實現動態更新，自動生成竣工圖”，確保施工數據的快速回流和及時整合。在PCM系統原有功能的基礎上擴展了關鍵工序設備參數存儲、檢測遠程評片等功能，實現設計、采辦、施工數字化移交。三是在采辦階段，完善了建設物資調撥管理功能，應用電子簽章，支持管材線上調撥管理。在中轉、施工過程全面應用管材二維碼，通過數據關聯實現完工后管材定位。四是全面應用“焊接自動化、檢測智能化、防腐機械化”的施工技術。推廣自動超聲（AUT）、數字射線檢測，替代傳統膠片，實現快速檢測、實時評判、數字存儲；完善補口機械化工藝，形成多元化的補口解決方案。五是搭建“智能工地”，在每個焊接機組、防腐機組、下溝機組、連頭機組安裝布控球，實時監控機組作業畫面，并通過機組WIFI實時將監控畫面上傳PCM系統，對施工過程開展全過程質量監控。在焊接作業管控方面，增加存儲和無線模塊，將焊機電流、電壓等工況參數與焊口關聯存儲，采集傳輸焊口編號、焊接類型、焊口檢測數據等信息，并連接機組WIFI，將數據實時上傳PCM系統。將檢測原始文件及時上傳，專家通過PCM系統實現遠程評片。在防腐作業管控方面，增加溫度傳感器實時采集加熱溫度信息，增加錨紋深度、搭接寬度等數據采集。上述智能化技術手段保證了建設過程數據采集的真實、準確、全面，促進了施工現場質量管控，有效規避了施工風險因素和質量缺陷帶來的難題，為在役管道完整性管理創造了良好條件。

2  全面提升在役管道完整性管理水平

智能管道針對管道完整性管理發展的需要，在豐富完善管道風險識別、評價及防控新技術方面提供了新的解決方案和途徑。

2.1  提升管道風險識別評價水平

管道完整性管理開展全面系統的風險識別、評價工作，通常采取一種或多種管道風險評價技術方法，由專業技術人員或專業團隊按照評價流程采集數據、收集資料、分析計算風險，評價結果很大程度上取決于輸入數據、方法模型及專業判斷。作業所需時間長，一次風險識別評價要用至少兩、三個月時間完成。

智能管道通過感知交互技術手段，將風險識別評價中的重要危害因素置于檢測、監測、監控之下。建立風險評價模型，通過不同系統的融合互聯，完成建設期數據、管道日常管理數據、社會環境數據等風險評價所需數據的收集和整合，實現基于大數據的管道風險評價，使風險評價的關鍵信息數據采集更加真實、準確、實時和可追溯，風險識別的周期將極大縮短，風險評價結果更具預測性、前瞻性。風險評價模型方法算法的進化，將發揮人工智能優勢，降低對基層一線人員風險識別專業能力的要求。特別是當前因為數據不足或者工作量較大而較少采用的定量風險評價技術，也將獲得智能感知系統提供的足夠可靠數據，而在未來變得易于實現。例如，當前管道地質災害風險識別評價多為較大區域范圍、較長時段的趨勢性評價，而短時分析評價還不理想，對以月、周、日為周期的現場管理指導作用還有待提升。智能管道建設將在管道沿線的滑坡、泥石流、陡坡等地質災害易發區設置土體位移監測、應變監測等手段，實現實時發現、識別、評價管道地質災害風險并預警，增強識別評價的時效性和針對性。

2.2  提高管道風險的預防管控能力

智能管道在管體陰極保護系統監測、重點部位腐蝕監測、土體狀態監測、周邊環境辨識、內外檢測、氣象與地質災害預測等方面，充分運用物聯網技術，全面感知管體、重點部位及周邊環境狀況，系統分析辨識風險，量化后果，針對性實施管道維護與管理，使風險全面受控。

（1）推進管道巡護模式轉變

以人工巡線、駐點監守為主的傳統模式，將在智能管道建設中轉變為無人機巡護、智能監測監控與人工巡線相結合的新模式。一是隨著無人機技術的不斷成熟，無人機巡護將比人工巡護更為經濟，將成為管道線路巡檢的主要手段。特別是在水網沼澤、大型跨越、危險現場等人員無法到達的地段，無人機將代替人工巡護和現場查看工作。無人機自主飛行技術和影像自動識別技術的結合，能夠自動識別第三方損傷等危害活動，并進行實時信息遠傳報警，同時可通過無人機懸停、探照燈、空中喊話、跟蹤飛行等對第三方損傷活動進行勸阻。影像的后期深度分析可識別人工巡護難以辨識的滑坡、地表沉降等地表特征細部變化，給出提示，引導現場確認、快速處置。通過加載相應傳感器，可實現紅外夜間采集數據和氣體泄漏的空中監測。二是在閥室、管道高后果區、第三方施工易發段等重要地段進行視頻監視，對現場情況進行實時監控，實現對第三方侵入的特征識別和自動報警，提高第三方破壞與恐怖襲擊的防控水平。三是開發智能巡線管理系統，通過巡線任務自動分發、自動考核，在線監控、巡檢定位、軌跡回放等方式實現管理交互，提高巡護質量，確保現場事件得到及時、有效處置。智能巡護方式的轉變將顯著提高巡護質量，降低人工勞動強度,具有高效率和經濟性的特點。

（2）實現腐蝕防護的智能化和專業化

傳統的腐蝕防護管理主要采用人工采集陰極保護電位，存在數據填報工作量大、不能及時有效識別設備故障、信息數據利用不充分、測試方式不能滿足管理與安全要求等問題。中俄東線新建陰極保護遠程監測系統，由陰極保護軟件管理系統、智能測試樁和智能恒電位儀組成。陰極保護站和智能測試樁采集到的信息傳輸至陰極保護遠程監測與控制系統，提高數據采集的準確性，發揮陰極保護大數據的作用，自動分析管道保護狀況，自動進行遠程調整與故障診斷，實現對管道腐蝕發展趨勢精準預測。還可由業務部門組織形成專家團隊，在信息系統中實現腐蝕數據的專業化分析，對陰極保護系統故障進行遠程排查診斷，有效解決基層一線專業技術能力不足的問題，大幅減輕基層人員日常陰極保護管理工作量。

3  全方位增強管道應急響應能力

管道完整性對應急管理的支持體現在應急預案編制、應急措施準備、應急資源準備、應急數據準備等方面。智能管道建設集成管道生產運行、管道保護、管道完整性等各方面數據，為應急管理提供更為完備、及時的數據支持。

一是基于管道數據中心與移動可視終端，在應急響應指揮系統綜合顯示、推送應急響應信息。實現事故管段本體、周邊環境、應急資源等信息自動輸出、事故信息主動推送，智能搜索、展示周邊應急資源及危險源、環境敏感點等相關信息，為應急決策提供支持。

二是開發應急決策系統，建立事故災害影響分析模型、應急處置智能決策支持模型，提供最佳應急搶險措施及建議，智能計算規劃搶修最佳路由，智能分析事故泄漏、擴散、燃爆等潛在影響范圍。

4  結束語

展望未來，智能管道通過先進的感知系統、數據分析及決策系統，有效解決建設期施工質量管控與數據采集問題，提升運行期管道風險識別、評價和控制水平，增強管道應急響應能力，打造管道運行管理全新的基礎平臺。智能管道建設應用的先進技術條件和革命性的管理手段，必將為管道完整性管理插上智慧的翅膀，助力飛向全新的高度。

作者：王振聲，中國石油管道公司副總經理。

《管道保護》2018年第2期（總第39期）