物聯網技術在天然氣管道行業的運用研究

韓林元 姜慧春

(1.中石油貴州天然氣管網有限公司，貴州 貴陽 550081；2.西南管道貴陽輸油氣分公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

物聯網技術可以構建出物與物之間的聯系，提取有效的信息并進行交換。在天然氣產業鏈中通過物聯網技術引入后建立的信息管理平臺能夠實時獲取天然氣的勘探、開發、輸送等信息，同時還可以遠程控制天然的儲存和運輸，實現天然氣的有效管控。

1 系統結構組成

物聯網系統包含了網絡架構、有關的技術標準、相關產業以及法律、政策體系等。其中網絡架構是由三方面組成的：感知層、網絡層、應用層。感知層的作用主要是對信息進行自動的識別、收集、處理，并通過網絡通信將數據傳輸到網絡層和應用層中；網絡層的作用主要是通過網絡、路由器等設備使信息進行相互的傳輸；應用層主要包含了一些基礎設施和物聯網的應用設備等，通過這些基礎設施可以對信息進行分析處理等基礎服務，實現物聯網在各領域的應用。

2 物聯網技術在天然氣管道行業的應用

2.1 物聯網技術在天然氣行業上游的應用

如今，隨著信息技術的不斷發展，各行各業都已經進入了信息化發展時代，天然氣行業也不例外。在之前對油氣進行勘探開發的過程中需要解決很多難題，如巖性油氣藏、裂縫油氣藏、復雜構造油氣藏等，而要解決這些問題就需要集合各種設備和技術來共同完成，然后才能夠找到天然氣并進行生產。在物聯網技術出現之后，已經研發出了數字化氣田和數字化采氣集輸的系統投入到了石油公司的未來發展規劃中，并取得了一定的成績。天然氣產業上游這種勘探開發的專業軟件可以在同一個網絡上隨時使用，并且可以做到軟件和資源的共享。在上游的集輸和凈化過程中加入了物聯網技術之后實現了天然氣氣田的數字化、智能化、信息化管理。集輸和凈化過程的信息化管理可以使天然氣田遠程生產、管理、監控等需求得到滿足，并且這種系統實現了對信息采集、傳送、儲存、分析、發布的一體化，使生產經營平臺更加規范、高效。例如，位于內蒙古的蘇里格氣田，在建設了這種數字化生產管理平臺之后，可以在感知層中收集氣井的流量、壓力、溫度等信息，并且將收集的信息匯總傳送到生產指揮中心。在應用層中，生產指揮中心的數字化管理系統還包含了生產運行管理、采氣工藝、電子自動巡井、地質專家、地面官網優化、遠程緊急開關這六個系統，將所采集到的信息進行儲存和分析，構建出了一個天然氣生產管理的動態信息庫，并通過網絡即時發布各個數據信息。同時，這個系統還支持靜態信息查詢等功能。物聯網技術的運用，在蘇里格氣田取得了非常大的成績，并使氣田的生產效率得到巨大的提升。

2.2 物聯網技術在天然氣行業中游的應用

我國的天然氣管網在進入到21世紀之后規模逐步得到了提升，在經過對天然氣管道的集中調控管理之后，成立了管控全國范圍油氣管道的調控中心。在實施了統一規劃、集中調控、遠程控制等一系列的工作后，油氣管道得到了迅猛的發展。集中調控管理模式其實就相當于一個工業的物聯網技術的應用，這種模式是利用專用的通信頻道實現了對各油氣田生產數據收集、傳送、分析處理的遠程操作。同時，調控中心還可以做到對每個天然氣管網氣源、壓力、流量等數據參數進行實時監控，進出管網和儲氣庫的調度控制權都集中在調控中心，實現了天然氣生產運輸等各環節的統一調配管理。另外，集中調控管理模式還可以充分地發揮天然氣管網的運輸優勢，協調下游的需求，緩和了調配不合理引發的矛盾。總之，集中調控管理模式和管道聯網是建立在物聯網技術和信息數字化技術基礎之上的，并且已經使天然氣管網的生產運營效率得到了巨大的提升。

2.3 物聯網技術在天然氣行業下游的應用

天然氣行業的下游中最重要的一部分就是城市燃氣。城市燃氣管道的網絡化需要涉獵到很多個方面，例如燃氣的儲存、配送，管道的調壓等，并且還具有輸送管網復雜、用戶范圍大、管道歷程長等特征，這就使得在下游的管理、監控和售后服務工作難度大增。在物聯網技術和信息數字化技術的發展過程中，使得燃氣管網智慧化管理成為可能。通過引入物聯網技術之后，對之前的燃氣管道進行優化整改后，使得燃氣管網具有數字化、信息化的功能，這就從很大程度上使燃氣公司的工作效率得到了提升，燃氣行業的技術發展取得了進步。目前，在燃氣行業使用物聯網技術研發的燃氣無線自動抄表系統和銷售系統可以說既使燃氣企業的工作效率得到了提升也使用戶的購買、使用更加地方便。這兩個系統的建立需要通過在用戶的家中安裝無線遠傳儀表及控制器，利用GPRS和WiFi建立相應的傳輸網絡，在調控中心建立中心數據庫和遠程管理系統。另外，物聯網技術還使燃氣管網的監控管理系統得到了優化，使其更加安全穩定。燃氣管網運行效率的提升還體現在可以通過各個門站或者調壓計量站設置了相應的數據收集模塊來實現區域燃氣泄漏監控和遠程無線管控。

2.4 物聯網技術在天然氣管輸系統中的應用

目前，我國的天然氣管網建設和后期的運營管理越來越復雜，更加需要將物聯網技術引入到天然氣的管網建設和運行中。之前提出的數字化天然氣管道是需要有多維空間地理信息系統的支持，以管道建設和運營管理的業務流程為主線，將衛星遙感、全球定位系統、地理信息系統、計算機網絡、虛擬現實等技術應用于各個業務環節，在管道的整個生命周期內通過對管道設施、沿線環境、地質條件等各方面的信息在三維地理坐標上的有機整合，為管道可研、勘察設計、施工和后期管理提供一個高效率的管理平臺和決策環境。在物聯網技術和信息數字化技術越來越成熟的今天，在天然氣管道行業中將兩項技術相互結合并建立天然氣管道管理平臺已經勢在必行。在天然氣管道管理平臺的建設初期需要采集管網設計、施工圖紙等信息，并將這些數據錄入到計算機系統中，在運行階段利用傳感器連接設備，實現管道實時數字化管理；根據傳感器采集的數據建立各項數據組成的數據庫，研發智能化系統對管道運營各個環節進行優化管理。

3 結語

在物聯網技術、信息數字化技術日趨完善的今天，越來越多的能源行業逐漸引入該項技術來提升生產效率。但是，物聯網技術和信息數字化技術是建立在管理流程優化和固化的基礎之上的，在引入這項技術之前還要做好管理優化、固化工作。隨著物聯網技術的不斷發展，該項技術在天然氣行業中的應用廣度和深度也會得到進一步的拓展。現階段，應該將天然氣產業全局當做物聯網技術的應用對象，研究并建立相應的管理機制。同時，也要開展天然氣產業各個階段的數據收集、數據庫建立工作，方便在后續的工作中可以順利地建立管理全局的智能平臺，實現天然氣生產、儲存、傳送、銷售的一體化系統管理。