基于管道完整性管理的數據融合

1 管道數據融合

1.1 意義

根據住建部《2020年城市建設統計年鑒》可知，2018、2019、2020年我國城市天然氣管道長度分別為698 042.72 km、767 946.33 km、850 552.13 km，呈逐漸上升趨勢。如此龐大的管道規模，在建設和運營過程中產生了大量數據。自2014年起，經過近8 a的發展，數據融合理念深入城市燃氣行業，利用管道完整性管理系統，通過構建數據庫，將燃氣管道建設期和運營期數據進行銜接，并在此基礎上摸索出一套符合安全管理理念并行之有效的城市燃氣管道管理流程和方法，促進了城市燃氣行業的健康發展。

根據此原則將生產設備采購量C的主要影響因素歸納為：生產設備運轉時間T、故障率Q，平均故障間隔時間M、不易采購的程度S。將影響生產設備采購的4個因素作為支持向量機的輸入參數，將生產設備的采購量C作為輸出。

1.2 存在難點

① 管道數據全面收集

2.1.2 色譜條件[21] 色譜柱采用Phenomenex C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為乙腈-水（22∶78），等度洗脫；體積流量1 mL/min；檢測波長為306 nm；柱溫35 ℃；進樣量20 μL。

城市燃氣行業是伴隨著城市的發展而進步的，燃氣管道一直處于施工建設或改遷中。早期的建設標準和建設理念導致部分燃氣管道的建設數據一直處于缺失狀態，而目前這些燃氣管道依舊處于服役期，運行數據不斷增加。全面收集這些燃氣管道的建設期數據變得難上加難。

鄒永勝等

在分析智能化建設框架及實踐成果的基礎上，提出輔助決策系統由運行管控、安全管控和全生命周期完整性管理3 個方面組成，認為輔助決策是支撐管道智能化運行的中樞。魯佳琪等

以中緬天然氣管道為研究對象，闡述了利用管道完整性數據及互聯網資源，借助信息化技術試點開發的長輸管道應急輔助決策系統，并定義為應急指揮組織機構中的“專家”，可“一鍵式”快速生成應急輔助決策方案，大大增強應急指揮決策能力。帥健等

對近20 a的管道完整性管理相關文獻進行聚類分析，構建了管道完整性管理的知識圖譜，預測了管道完整性管理研究發展趨勢，指出未來國內管道完整性管理將集中在風險評估、安全及高后果區等方面。周吉祥等

指出知識圖譜反映各要素之間的內在關聯，加強知識圖譜、智能決策和管道完整性管理之間的銜接融合，可在管道管理中起到事半功倍的功效。

近幾年來數據分析、輔助決策、知識圖譜等新技術的應用進一步推動著燃氣管道相關業務的發展。李立冬等

指出管道各業務數據分散并且缺乏統一的查詢入口，不利于開展整體數據統籌分析工作，并提出通過開展管道數據可視化分析，可以將管道建設期和運行期數據與地域直接關聯，規范數據分散的管理模式，實現數據的深層次分析。黃知坤等

指出當前管道數據存在關聯性不強、利用率低下等問題，提出利用數據整合分析技術，對管道內檢測數據數字化，整合建設期和運行期數據實現管道全生命周期數據綜合分析，從而提高管道運維管理技術。董紹華等

指出管道數據分析需逐漸由因果關系向非因果(關聯性)關系轉變，強調需要重視數據管理程序、檢測記錄及日常運維記錄，并指出大數據分析將是管道企業未來發展的重要趨勢之一。

① 每步循環之間存在數據壁壘。管道完整性管理在建設初期是通過業務需求的響應逐級規劃建設的，整個五步循環建設期較長，涉及到的數據類型較多，每步循環和每個模型的建設廠家也各不相同，由此導致管道數據只能在某步循環內流轉，無法進入下一步循環。數據壁壘的產生導致大量數據層層堆積，批量數據無法得到有效利用。

③ 前瞻性考慮不充分。管道完整性管理理念引入城市燃氣行業已逾10 a，諸如數據分析、知識圖譜、輔助決策等技術還沒有完全發展起來。引入之初并沒有開展具有前瞻性的頂層設計，導致管道完整性管理與這些技術相融合時，存在不小的困難和問題。諸多的數據價值和技術在融合后不能夠發揮“1+1>2”的功能，大大削弱了管道完整性管理對管道安全管理所起的作用。

③ 管道數據的標準統一

管道完整性管理收集了管道建設期、運營期數據和各類專項評價數據，每種類型的數據一般都由專項技術人員錄入、管理，可保證數據的及時更新和數據安全。數據融合就需要把這些不同類型的數據進行集中存儲和管理，管道運行和維護數據是隨著生產經營不斷產生的，數據流轉的工作也是持續不斷的，需要劃分數據流轉的管理邊界及責任主體組織。但目前不同階段數據責任主體分屬不同部門，責任主體管理邊界的劃分實施難度較大，進展較緩慢。

2 城市燃氣管道完整性管理

2.1 發展現狀

下班之后，他們反復錄制，錄了好幾遍，直到阿東覺得小丁說的”阿東”兩個字比較接近他母親的聲音，方才回家。

② 管道數據庫的建設

深圳市燃氣集團股份有限公司(以下簡稱深圳燃氣)2009年成立管道完整性管理工作領導小組，實施建設管道完整性管理項目。2012年建設了數據收集與采集系統；2015年開展管道完整性管理二期項目，增加了風險分析管控模塊；2019年開展管道完整性管理三期項目，建設數據庫，打通數據孤島，消除數據壁壘。借鑒ASME B31.8S—2016《Managing System Integrity for Gas Pipelines》(《輸氣管道完整性管理》)及長輸管道六步循環法建設理念，經過近13 a的發展，形成了集數據收集與管理、管理單元識別、風險評價、風險控制、效能評價于一體的管道完整性管理五步循環法(以下簡稱五步循環法)。五步循環法的具體內容見文獻[8]。

深圳燃氣成立了高壓、次高壓燃氣管道管理工作小組，專門負責管道完整性管理數據采集、風險評價、風險控制及完整性管理系統維護等工作，通過邊建設、邊實踐的應用思路，形成了針對高壓、次高壓燃氣管道運行、維修和維護工作的管理流程，從本質上規范并控制了管道維修維護費用。目前已培養出近30名管道完整性管理技術人員，加強了城市燃氣管道完整性管理的技術人才儲備。

2.2 五步循環法存在的問題

由于“重建設、輕數據”觀念持續存在，雖然我們構建了很多系統，數據利用率卻很低。主要原因是在燃氣管道運營初期，沒有產生大量數據，數據主要通過硬盤等機械方式進行存儲，數據的管理和維護沒有安排專門的工作崗位，數據庫的建設基本處于停滯狀態。

② 專業評價結果無法直接指導運營管理。管道完整性管理進行了風險評價模塊的建設，開展了基于風險的腐蝕、凹陷、焊縫等專業評價，但這些評價模型及標準各不相同，評價專業性強，專業評價結果無法直接指導管道運營管理。建設的大量評價模塊和評價系統沒有發揮應有的作用，造成了資源浪費。

國內運用小型焚燒爐處理鄉村生活垃圾尚處于探索階段，小型焚燒爐主要包括直接焚燒、氣化焚燒和熱解耦合焚燒3種技術路線，其中熱解耦合焚燒污染排放的原始濃度最低、灰渣重金屬的浸出值最小，可以解決飛灰的出路問題，是有前途的一種技術，但也需要配套煙氣洗滌、飛灰收集和NOx還原設備方能滿足日益嚴格的排放標準。小型焚燒爐潛在環境風險主要集中在煙氣達標排放和飛灰安全處置方面，應該作為政府監管的重點。

3 基于管道完整性管理的管道數據融合存在問題及對策

① 管道數據融合的責任主體及管理邊界

燃氣管道從建設、投產到運行，經過的階段不同，技術側重點不同，造成每個階段的數據收集標準和存儲方式不同，導致收集的燃氣管道數據無法有效融合。數據孤島化嚴重，信息系統建設重復，部門間獨立存儲數據、管理分散，在一定程度上存在信息交叉采集和數據標準不統一等問題，導致信息沖突和治理成本高。

由上表可見，大家認為合格黨組織首先要學習和貫徹中央及各上級部門的各項方針、政策；其次要密切聯系群眾，堅持和改善黨對統一戰線的領導作用；然后就是要組織經常性政治教育，加強文化宣傳。

② 管道數據融合的對接流程及流轉機制

電力系統的生產管理和電網的安全可靠運行越來越依賴電網調度自動化系統的正常運行。隨著計算機技術、通信技術和調度自動化技術的發展，建立備用監控中心在技術和經濟上都可行?？紤]投資和短期使用的原則，按實際需要確定備用中心的規模，建設好備用監控中心，切實保證電網的安全。建立備用調度監控中心，在系統故障或其他災難的情況下，對保證電網的正常監控，顯得十分有必要。

燃氣企業管道運行數據還包括SCADA、GIS等系統數據。SCADA系統記錄著燃氣管道運行期間的壓力、溫度等數據，這些數據可作為判斷管網是否正常運行的一個重要依據。GIS記錄著燃氣管網的基本信息，有效指導著管道運行的維修維護和應急搶險。對于燃氣企業而言，這些數據都屬于涉密數據，需要由數據牽頭部門制定可行的數據對接流程和流轉機制，才能保證順利流轉。

③ 管道數據融合的統一標準及安全管理

燃氣管道建設、運行、生產和調度等相關業務產生的數據種類眾多、數據管理分散，數據標準不統一，無法利用數據分析有效開展輔助決策、應急搶險等工作。同時在智能管道建設的背景下，建立起來的管道完整性管理系統出現了后繼乏力的狀態?，F役多數管道建設期的數據缺乏，逆向恢復工作量很大，難以滿足管道信息化、智能化的建設和需求

。規劃階段、管道建設階段、管道運行階段的數據在管道完整性管理系統中存儲和管理，由于各階段的數據標準尚未統一

，給管道完整性管理數字化帶來了困難。燃氣企業為了自身數據安全，對燃氣業務運行數據都會采取涉密處理，一般只負責對上級有限的部門進行數據公開和傳播。而數據融合要求燃氣企業需要將大量數據進行移交，在合適的數據安全管理制度出臺之前，業務底層的數據融合工作將很難進行下去。因此急需建設可靠、安全的管道完整性管理數據庫，重視對數據采集處理及入庫等方面的數據安全工作，把控好數據質量才能推動數據融合工作。

④ 管道數據公開的價值發揮及數據共享

管道數據的收集和管理經歷著數據收集、數據管理、數據應用等階段。大量數據價值的發揮和數據共享，需要建立強大的數據中臺，才能讓數據公開的價值充分發揮，實現數據共享的同時還可以增強相關的業務聯動，真正做到數據驅動業務。數據中臺的建立是一項周期長、投資大的工程，僅僅依靠燃氣管道運行企業投入，會帶來一定的經濟壓力。只有確定建設主體，依靠企業和政府相關部門的共同分擔，才能緩解數據中臺建設帶來的資金壓力，實現真正的數據共享。

[1] 李立冬，周吉祥. 城鎮燃氣管道數據的可視化分析[J]. 煤氣與熱力，2018(3):B40-B43.

[2] 黃知坤，董華清，盛安全，等. 管道數據整合分析技術在管道運維管理中的應用[J]. 石油管材與儀器，2021(1):6-10.

[3] 董紹華，安宇. 基于大數據的管道系統數據分析模型及應用[J]. 油氣儲運，2015(10):1027-1032.

[4] 鄒永勝，梁俊，高建章，等. 中緬原油管道智能化運行輔助決策系統建設方案[J]. 油氣儲運，2021(4):377-385.

[5] 魯佳琪，張興龍，張志堅，等. 長輸管道應急輔助決策系統建設研究[J]. 石化技術，2017(4):42-43.

[6] 帥健，王偉，梅苑，等. 基于知識圖譜的管道完整性管理研究特征與熱點演化[J]. 油氣儲運，2021(12):1349-1357.

[7] 周吉祥，張浩. 智能管道建設下的城鎮燃氣管道完整性管理[J]. 煤氣與熱力，2021(2):B32-B36.

[8] 張萬杰. 城鎮燃氣管道完整性管理五步循環法[J]. 煤氣與熱力，2019(8):B24-B29.

[9] 李柏松，王學力，徐波，等. 國內外油氣管道運行管理現狀與智能化趨勢[J]. 油氣儲運，2019(3):241-250.