基于大數(shù)據(jù)的全生命周期智能管網(wǎng)建設(shè)探析

鄭裕城

（中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司第二輸油處，西安 712000）

0 引言

放眼全球，互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)已經(jīng)十分成熟，信息技術(shù)和信息管理技術(shù)在管道建設(shè)管理和發(fā)展的過程中提供了很大的幫助。數(shù)字化管道的建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)成為國內(nèi)外管道運營企業(yè)的首要發(fā)展目標(biāo)。與此同時，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等方面的發(fā)展，引領(lǐng)了信息技術(shù)的發(fā)展潮流。管道企業(yè)在大數(shù)據(jù)的加持之下，迅速轉(zhuǎn)變自身的管道運營管理模式，數(shù)字化建設(shè)開始向智能化方向飛速發(fā)展。大數(shù)據(jù)作為其根本性推動力量，給智能管網(wǎng)的建設(shè)帶來了系統(tǒng)的框架支撐、基本的數(shù)據(jù)運算能力、大量的數(shù)據(jù)挖掘潛力以及涵蓋面十分廣泛的移動應(yīng)用系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的管網(wǎng)建設(shè)和管理模式相比，智能管網(wǎng)的出發(fā)點就顯得更為卓越，智能管網(wǎng)系統(tǒng)的完善和不斷精進(jìn)，給智能管網(wǎng)管理模式帶來了更為有效的管理手段和管理載體［1］。以大數(shù)據(jù)的建模理念作為發(fā)展核心，技術(shù)人員構(gòu)建了成熟的具備一定發(fā)展思維的智能管網(wǎng)一體化解決方案。未來這項一體化解決方案還應(yīng)不停發(fā)展和壯大。智能管網(wǎng)的建設(shè)需要在保障自身管理和生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)之上，完成更為細(xì)致的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行更為廣泛的信息共享，從而進(jìn)一步提升智能管網(wǎng)的經(jīng)濟效益，增強數(shù)據(jù)的集成作用。

1 基于大數(shù)據(jù)的全生命周期智能管網(wǎng)建設(shè)方案

1.1 建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)運行制度

智能管網(wǎng)建設(shè)歸根結(jié)底是為實體服務(wù)，而數(shù)據(jù)不論是在實體發(fā)展中還是在智能管網(wǎng)建設(shè)中都代表著不可取代的資源。為了形成更為具體的、能夠與管道實體相對應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，首先要確保資源完整和有效。因而應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)運行體制，從根本上規(guī)范數(shù)據(jù)的執(zhí)行過程，這樣才能無差別地收納完整數(shù)據(jù)，形成具體的數(shù)據(jù)資源庫。在全生命周期智能管網(wǎng)建設(shè)中，整個生命周期都充盈著各樣的數(shù)據(jù)資源，因而需要使用同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。通過數(shù)據(jù)模型的建設(shè)，能夠?qū)⒉煌愋偷臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都?xì)w納到數(shù)據(jù)模型中，其使用有效性高，且成效顯著［2］。在構(gòu)建智能數(shù)據(jù)管道時，應(yīng)當(dāng)首先建立數(shù)據(jù)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的建立是為了后續(xù)數(shù)據(jù)資源回收，實現(xiàn)共享的便利性和完整性。使用同一套標(biāo)準(zhǔn)收集數(shù)據(jù)，能夠形成完整的數(shù)據(jù)鏈條，其資源的有效價值會大大提升，顯著提高實體管道的服務(wù)能力。

1.2 建立健全全生命周期數(shù)據(jù)庫

管道全生命周期管理可以簡單地歸納為管道從規(guī)劃、交付使用、實際運行到報廢的管理，這中間包括但不限于對管道本身的規(guī)劃和未來發(fā)展的研究。對整個全生命周期智能管網(wǎng)來說，管理建設(shè)是漫長而又瑣碎的，技術(shù)人員將不同階段的各類業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個大的管理標(biāo)準(zhǔn)，在建立健全管理模式和管理數(shù)據(jù)的過程中，實現(xiàn)了完整系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃和運行，以此來真正投入管道管理中。數(shù)據(jù)庫是所有建設(shè)和管理過程的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫是輸出和輸入的核心，通過數(shù)據(jù)庫對各類數(shù)據(jù)完成儲存和轉(zhuǎn)化，管道將所有的數(shù)據(jù)歸納到數(shù)據(jù)模型中，順利實施管道資產(chǎn)的積累以及項目生命周期的管理工作。數(shù)據(jù)庫是一切工作的落腳點，也是一切工作的核心，因而建立健全的全生命周期數(shù)據(jù)庫，可以完善全生命周期管道管理的標(biāo)準(zhǔn)和制度，其也是在一定程度上加深物理管道和數(shù)字管道模型融合的必要手段。

1.3 完善全生命周期智能管網(wǎng)的設(shè)計

全生命周期智能管網(wǎng)的設(shè)計任務(wù)一共分為三大部分，分別是管道設(shè)施全生命周期管理、運行控制管理和決策支持。按照先后順序，在管道設(shè)施全生命周期的管理過程中，為了完整、徹底地完成管理任務(wù)，首先需要進(jìn)行風(fēng)險、基本維修能力和效能的評估，這一板塊涉及的是最為基礎(chǔ)的內(nèi)容。根據(jù)對管道內(nèi)運行能力的分析，得出最終的完整性評價，這也是在實際管網(wǎng)設(shè)計階段最先完成的部分。此后，根據(jù)相關(guān)的管道管理任務(wù)規(guī)劃，得到具體的實踐任務(wù)和施工管理任務(wù)，通過任務(wù)的指向性，在完成任務(wù)和管理模式的建設(shè)之后，將會順利進(jìn)入運行管理控制。作為第二板塊，運行管理控制是實際運行的開端，它將各類運行計劃和管理手段付諸實踐，通過實際運行過程中的效能計算和運銷計量計算來保障最后的能耗管理的科學(xué)性，完成能耗統(tǒng)計的任務(wù)。決策支持階段在以上環(huán)節(jié)完成之后進(jìn)行，通過大數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用和人工智能的加持，可以順利地對該管道的資產(chǎn)完整性和可靠性進(jìn)行評估［3］。

1.4 搭建完整的GIS 全生命周期智能管網(wǎng)管理平臺

基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的全生命周期智能管網(wǎng)管理平臺的建設(shè)是整個平臺管理的基礎(chǔ)，伴隨著發(fā)展程度加深，系統(tǒng)、平臺、安全管理模式、運營維護模式的統(tǒng)一才是GIS 全生命周期智能管網(wǎng)管理平臺建設(shè)的目的。利用這一全新的建設(shè)思路，在大數(shù)據(jù)支持下，平臺和應(yīng)用系統(tǒng)可以進(jìn)行統(tǒng)一，數(shù)據(jù)中心和平臺服務(wù)互相融合，最終形成一個完整的一體化平臺。基于一體化平臺，可以實現(xiàn)管道的重新建設(shè)和運營服務(wù)功能的擴充。完整、統(tǒng)一的發(fā)展管理平臺是滿足工程建設(shè)和未來運營管理業(yè)務(wù)的第一標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著市場的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)和人工智能提供的數(shù)據(jù)解決辦法必將會更新，管理業(yè)務(wù)也會不斷拓寬，因此，為了滿足智能管網(wǎng)的長期運營需要，建立完整的GIS 全生命周期智能管網(wǎng)管理平臺是基本保證。

2 管道數(shù)據(jù)挖掘與決策支持

2.1 應(yīng)急決策支持

應(yīng)急決策主要是為了實現(xiàn)突發(fā)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)管理和周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的調(diào)取任務(wù)。實現(xiàn)應(yīng)急決策支持，首先要滿足基本的應(yīng)急指揮決策需求，其次要對疏散范圍、安全半徑進(jìn)行準(zhǔn)確測量，自動得出應(yīng)急預(yù)案，安排緊急處置方案。應(yīng)急決策的重點在于線路的優(yōu)化，因為只有在搶修過程中優(yōu)化線路，才能實現(xiàn)更強的方案和文檔輸出，將數(shù)據(jù)輸出之后才有可能完成最終應(yīng)急方案的落地。輸出數(shù)據(jù)十分龐大，對于傳輸線路也是一個不小的挑戰(zhàn)?；拘畔ⅰ⑹鹿史秶⒙酚删€路、預(yù)備方案等都是基本的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2.2 大數(shù)據(jù)決策支持

大數(shù)據(jù)具有相關(guān)性和非因果性，因而在管道系統(tǒng)大數(shù)據(jù)運行和發(fā)展的過程中，數(shù)據(jù)的主要來源也有所關(guān)聯(lián)。歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)都成為建設(shè)數(shù)據(jù)的重點內(nèi)容，根據(jù)其種類不同，可以將其分為腐蝕數(shù)據(jù)、管道建設(shè)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)等類型。不同數(shù)據(jù)具有不同的使用方法和使用場景，但都是大數(shù)據(jù)的重要組成部分，管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)目的是能夠徹底融入大數(shù)據(jù)，將各類數(shù)據(jù)分析集成，形成可供利用的模型，這樣通過大數(shù)據(jù)和云計算的能力，信息系統(tǒng)最終能夠完成集成化，而管道系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)基本統(tǒng)一和全方位的發(fā)展［4］。大數(shù)據(jù)分析具有很強的實踐能力和價值，能有效控制很多負(fù)面因素的影響，通過對綜合能力的判斷和全局性的分析，大數(shù)據(jù)能夠完成最終的可持續(xù)發(fā)展指導(dǎo)，這是大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢之一，同樣也是大數(shù)據(jù)決策支持下管網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)勢。

2.3 移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用如今已經(jīng)成為智能管網(wǎng)發(fā)展的重點內(nèi)容，未來也必將會成為重點發(fā)展項目之一。移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與智能管網(wǎng)之間存在十分密切的聯(lián)系，管道管理任務(wù)在移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中有著充分的體現(xiàn)，而未來移動應(yīng)用管理會更加緊密地與系統(tǒng)結(jié)合在一起，通過各類在線管理和突發(fā)事件管理，在提升自身運行能力的同時，保障管道安全運行，相關(guān)人員也可快速了解管道的運行動態(tài)［5-6］。

3 結(jié)語

全生命周期的智能管網(wǎng)建設(shè)需集合各類信息技術(shù)和智能控制技術(shù)。通過智能管網(wǎng)，大數(shù)據(jù)可與人工智能緊密聯(lián)系在一起，實現(xiàn)實施數(shù)據(jù)的采集和整合。未來智能管網(wǎng)的建設(shè)會在一體化平臺上得到更好的發(fā)展，而當(dāng)前遇到的關(guān)于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用的難題，可在大數(shù)據(jù)支持下得到妥善的解決，不斷提升管道建設(shè)能力。