方迎潮 梁棟 吳東容 席國(guó)仕 劉小暉

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司

背景

西南管道公司所轄管道超過(guò)10000 km，主要分布于川渝滇黔桂等地，其中70%是山地管道，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)突出，加上外載荷、環(huán)焊縫質(zhì)量和高后果區(qū)風(fēng)險(xiǎn)疊加，給管道安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。為增強(qiáng)管道安全生產(chǎn)的感知、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、處置和評(píng)估能力，解決山地管道管理難題，建設(shè)了集信息化、智能化和可視化為一體的管道地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)，被列入工業(yè)和信息化部、應(yīng)急管理部《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”行動(dòng)計(jì)劃（2021―2023年）》試點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景。平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，形成公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，出版專(zhuān)著1套。

功能

（1）平臺(tái)架構(gòu)。平臺(tái)基于HTML5技術(shù)，采用B/S架構(gòu)模式，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三部分組成（圖 1），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析與展示（圖 2）。

圖 1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)架構(gòu)

圖 2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)界面示例

（2）平臺(tái)功能。包括地圖展示、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)、預(yù)警預(yù)報(bào)、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理等功能模塊，實(shí)現(xiàn)管道地災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理。同步研發(fā)手機(jī)版“地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警APP”，具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)瀏覽、預(yù)警信息查看、現(xiàn)場(chǎng)信息反饋上報(bào)等功能，實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場(chǎng)+后臺(tái)”的互動(dòng)。

（3）技術(shù)特點(diǎn)。采用3sigma算法實(shí)現(xiàn)異常值消除和過(guò)濾；利用最小二乘支持向量積實(shí)現(xiàn)缺失值的填補(bǔ)；結(jié)合實(shí)際情況構(gòu)建了每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)獨(dú)有的自學(xué)習(xí)、自修正的閾值模型；根據(jù)監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)，利用長(zhǎng)短時(shí)間記憶網(wǎng)絡(luò)分析預(yù)測(cè)災(zāi)害未來(lái)一周的發(fā)展變化趨勢(shì)。針對(duì)不同災(zāi)害類(lèi)型和危害方式，初步構(gòu)建了災(zāi)害體形、管道本體、外部影響因素等的三維預(yù)警判別矩陣模型，實(shí)現(xiàn)管道地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)警。

（4）管理措施。制定監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)管理辦法，統(tǒng)一管理、分級(jí)負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視與屬地巡檢的結(jié)合。根據(jù)不同的預(yù)警級(jí)別設(shè)立紅黃藍(lán)三色預(yù)警體系并推薦處置措施。建立預(yù)警生成、信息確認(rèn)、信息發(fā)布、處置反饋、預(yù)警關(guān)閉一套完整閉環(huán)流程。

編制相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為工程建設(shè)提供依據(jù)，確保監(jiān)測(cè)設(shè)備選型的合理性、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的科學(xué)性、監(jiān)測(cè)工程的有效性。

（5）應(yīng)用效果。平臺(tái)已在中緬、中貴、蘭成渝、蘭成等9條油氣管線(xiàn)上載185個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，包括滑坡、水毀、采空區(qū)、堆土區(qū)、高后果區(qū)、跨越、隧道、焊縫等風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型。布設(shè)998臺(tái)多類(lèi)型智能感知監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括地表位移計(jì)、河道下切監(jiān)測(cè)儀、雨量計(jì)、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)等設(shè)備類(lèi)型。日均監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)3萬(wàn)條，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總量超過(guò)3千萬(wàn)條。

平臺(tái)先后發(fā)布預(yù)警500余次，成功預(yù)警中緬線(xiàn)K321滑坡、中貴線(xiàn)K466+500 m滑坡、中貴線(xiàn)K1294+979 m滑坡等多處風(fēng)險(xiǎn)，均通過(guò)及時(shí)采取應(yīng)急措施，消除了安全隱患，避免了事故發(fā)生。監(jiān)測(cè)的河道下切數(shù)據(jù)為馬元河、瑞麗江等管道大開(kāi)挖穿越河流段治理提供了數(shù)據(jù)支撐，輔助管理部門(mén)決策。

啟示

（1）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)分析向動(dòng)態(tài)感知、事后應(yīng)急向事前預(yù)防、單點(diǎn)防控向全局聯(lián)防的質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

（2）由于地災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)量多類(lèi)型復(fù)雜，發(fā)育處于動(dòng)態(tài)變化中，需要增設(shè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以不斷完善監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)沿線(xiàn)地災(zāi)的全面管控。

（3）需要持續(xù)實(shí)踐和技術(shù)迭代升級(jí)，提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，優(yōu)化預(yù)警模型，將專(zhuān)業(yè)人員多學(xué)科綜合判斷經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識(shí)庫(kù)，形成專(zhuān)家系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介：方迎潮，西南管道公司技術(shù)中心工程師，主要從事管道地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)方向的科研與技術(shù)服務(wù)工作。聯(lián)系方式：028-62721630，1176988203@qq.com。