引言能源是當(dāng)今工業(yè)化時(shí)代的發(fā)展基礎(chǔ)與動(dòng)力，油氣管網(wǎng)系統(tǒng)作為油氣資源的主要輸送方式，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)設(shè)施。黨的二十大作出“深入推進(jìn)能源革命，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”“加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域安全能力建設(shè)，確保能源資源重要產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全”等系列部署，國(guó)家能源局于2023年提出推動(dòng)油氣管網(wǎng)的信息化改造及數(shù)字化升級(jí)若干意見(jiàn)，推進(jìn)智能管道、智能儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，提升油氣管網(wǎng)設(shè)施安全高效運(yùn)行水平及儲(chǔ)氣調(diào)峰能力。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)的戰(zhàn)略背景下，如何改變并提升現(xiàn)有油氣管網(wǎng)運(yùn)行模式，建設(shè)智能管網(wǎng)，提升油氣管網(wǎng)的安全性、可靠性、高效性，以適應(yīng)技術(shù)的高速發(fā)展與管理的新需求，成為當(dāng)前油氣管道行業(yè)亟待解決的難題。 建設(shè)智能管網(wǎng)是“雙碳”目標(biāo)與高質(zhì)量發(fā)展背景下的重大需求，具備泛在感知、多維度認(rèn)知能力的智能管網(wǎng)融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，對(duì)加快建立智慧能源及工業(yè)體系、實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)，滿足“源-網(wǎng)-儲(chǔ)-用”互動(dòng)及行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。近年來(lái)，對(duì)于如何定義智能管網(wǎng)、如何建設(shè)智能管網(wǎng)等問(wèn)題開展了相關(guān)研究，但始終未形成共識(shí)與統(tǒng)一的方法論。美國(guó)哥倫比亞管道公司、意大利Snam管道公司等國(guó)外公司在智能管網(wǎng)建設(shè)方面開展了大量工作，但均局限于設(shè)備設(shè)施的智能化監(jiān)測(cè)與預(yù)警、專家系統(tǒng)建設(shè)及管道線路信息化管理系統(tǒng)等方面的探索與應(yīng)用，尚未系統(tǒng)提出智能管網(wǎng)的概念。為此，在管道自動(dòng)化改造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型及業(yè)務(wù)場(chǎng)景智能化提升等研究與實(shí)踐基礎(chǔ)上，分析管道技術(shù)發(fā)展歷史與趨勢(shì)，對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平與做法，提出智能管網(wǎng)的定義、關(guān)鍵邏輯準(zhǔn)則、建設(shè)與運(yùn)行方法論，以期滿足當(dāng)前智能管網(wǎng)建設(shè)的需求。
1.1 業(yè)務(wù)對(duì)象 中國(guó)自20世紀(jì)70年代開始大規(guī)模建設(shè)長(zhǎng)輸油氣管道，受各種條件限制，在管道建成后，開關(guān)閥門及啟動(dòng)設(shè)備等操作主要依靠人工手動(dòng)操作，調(diào)度控制依靠電話指揮。20世紀(jì)80 年代中期，在鐵大線及東黃復(fù)線輸油管道率先引進(jìn)SCADA系統(tǒng)，開展了調(diào)度的自動(dòng)化改造提升，填補(bǔ)了中國(guó)油氣管道SCADA系統(tǒng)應(yīng)用空白，隨后得到全面應(yīng)用。SCADA系統(tǒng)雖然在中國(guó)油氣管道行業(yè)應(yīng)用較晚，但發(fā)展極為迅速，自主研發(fā)的SCADA系統(tǒng)PCS（Process Control System）軟件各項(xiàng)性能指標(biāo)已達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)外軟件，在國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)）所有新建管道全面應(yīng)用。目前，第4代SCADA系統(tǒng)正不斷采用互聯(lián)網(wǎng)、面向?qū)ο?、神?jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，使其智能化控制、數(shù)字化共享、大數(shù)據(jù)集成等功能大幅擴(kuò)展，將為保障國(guó)家油氣管網(wǎng)安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行發(fā)揮更加重要的作用。 油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備及管道的運(yùn)行、維護(hù)、管理技術(shù)，同樣經(jīng)歷了從依靠人工巡查、檢測(cè)、維修逐步發(fā)展到依靠自動(dòng)化設(shè)備監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、維修的過(guò)程，管理模式也由以應(yīng)對(duì)為主的被動(dòng)管理全面提升為以預(yù)防為主的管道完整性管理。從油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與管理模式的發(fā)展歷程分析，設(shè)備設(shè)施自動(dòng)化程度越高、調(diào)控系統(tǒng)監(jiān)視與控制能力越強(qiáng)，對(duì)人的依賴程度越低，管理模式自然從依靠人力的管理逐步改變?yōu)闄C(jī)械替代人的現(xiàn)代管理，越能顯著提升管道運(yùn)行能力與水平，技術(shù)進(jìn)步與管理改進(jìn)成果也越卓著。因此，研發(fā)裝備、控制系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化提升技術(shù)，是油氣管網(wǎng)行業(yè)發(fā)展與變革的必由之路。 油氣管網(wǎng)系統(tǒng)不同于單條管道，是從管道互聯(lián)互通、集中調(diào)度、統(tǒng)一管理3個(gè)方面形成相互依附與支撐的一張物理網(wǎng)、一張調(diào)控網(wǎng)、一張管理信息網(wǎng)（圖1）。研究智能管網(wǎng)，明確其對(duì)象與范圍至關(guān)重要。智能管網(wǎng)的對(duì)象包括管網(wǎng)系統(tǒng)的物理實(shí)體、管理者及相關(guān)外部要素，但由圖1可知，并不需要對(duì)所有要素進(jìn)行智慧的定義，對(duì)于基本設(shè)備或低級(jí)別系統(tǒng)，依靠邏輯規(guī)則控制的自動(dòng)化技術(shù)即可滿足要求，而多設(shè)備形成的系統(tǒng)、專家知識(shí)輔助判定、人工參與調(diào)整和決策等是智慧化發(fā)展的重點(diǎn)。 
圖1 長(zhǎng)輸油氣管道“三張網(wǎng)”及相關(guān)業(yè)務(wù)關(guān)系圖 1.2 主要定義 從在役油氣管道生產(chǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)角度定義智能管網(wǎng)，主要是指以人工智能為代表的新一代技術(shù)成為油氣管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)的主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)油氣管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施邏輯控制的全面自動(dòng)化、資產(chǎn)對(duì)象的全面數(shù)字化、業(yè)務(wù)規(guī)則的全面流程化；以管道線路、站場(chǎng)設(shè)備、調(diào)控等的智能化支撐全生命周期的全方位感知、多維度認(rèn)知、一體化執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、平臺(tái)化管理的新一代油氣管網(wǎng)系統(tǒng)。 結(jié)合油氣管網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，在不同發(fā)展階段，智能管網(wǎng)的水平與能力不同，對(duì)智能管網(wǎng)的定義也有所不同。 在自動(dòng)化階段，智能管網(wǎng)以主要邏輯控制單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制為標(biāo)志；以實(shí)現(xiàn)集中調(diào)控、自動(dòng)分輸、一鍵啟停、站場(chǎng)與線路全時(shí)域、全空域自動(dòng)化監(jiān)控、非人工日常巡檢、人工勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低及效率顯著提高為指標(biāo)；管理者以滿足設(shè)備設(shè)施檢維修為主要工作任務(wù)，以信息化報(bào)送為主要手段；依靠專家知識(shí)與工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行運(yùn)維決策與管理。 在智能化階段，智能管網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理為主要標(biāo)志；以實(shí)現(xiàn)離線或在線仿真優(yōu)化、均衡能耗等一體化工藝優(yōu)化，自動(dòng)生成非干預(yù)調(diào)控指令與執(zhí)行，關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能診斷為指標(biāo)；管理者按照數(shù)字化指引以周期性、預(yù)防式維護(hù)為主要工作內(nèi)容，以IT系統(tǒng)為主要工具，以數(shù)據(jù)為管理決策依據(jù)；依靠系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析提供運(yùn)維與管理方案決策。 在智慧化階段，智能管網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)語(yǔ)言交互為主要標(biāo)志；以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成工藝優(yōu)化方案、自定義及自適應(yīng)人機(jī)語(yǔ)言交互黑屏調(diào)控、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)融合支撐應(yīng)急決策為指標(biāo)；管理者通過(guò)人機(jī)語(yǔ)言交互，以落實(shí)智能系統(tǒng)要求的管理設(shè)備大修更換、對(duì)外交流及應(yīng)急響應(yīng)為主要工作內(nèi)容；依靠以知識(shí)圖譜等為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)進(jìn)行自主運(yùn)維。 1.3 關(guān)鍵特征 從多個(gè)行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型過(guò)程看，其發(fā)展路線基本為從電動(dòng)化、電子化、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、智能化到智慧化。 在自動(dòng)化階段，智能管網(wǎng)的典型特征是裝備自動(dòng)化及在自動(dòng)化基礎(chǔ)上的生產(chǎn)組織模式優(yōu)化，各裝備基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化感知及快速響應(yīng)。當(dāng)僅依據(jù)邏輯控制時(shí)，各系統(tǒng)不具備適應(yīng)性調(diào)整能力，因此缺乏交互聯(lián)動(dòng)與自動(dòng)更新，需要依靠人為設(shè)定相關(guān)參數(shù)（圖2a）。設(shè)備的一鍵啟停、壓縮機(jī)站的一鍵啟停、單條管道的一鍵啟停分別處于智能管網(wǎng)的不同階段，在此階段主要依靠多設(shè)備基于邏輯與規(guī)則的自動(dòng)化控制（圖2b），較復(fù)雜的專家經(jīng)驗(yàn)難以直接固化于邏輯控制中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化響應(yīng)。目前，中國(guó)油氣管網(wǎng)的調(diào)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了較高的自動(dòng)化水平，但管道線路管理的自動(dòng)化水平仍然較低，多依靠人工。 圖2 智能管網(wǎng)自動(dòng)化控制示意圖 在智能化階段，智能管網(wǎng)的主要特征是數(shù)字化管理，其實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是對(duì)象數(shù)字化、過(guò)程數(shù)字化、規(guī)則數(shù)字化。在此階段，基于IT系統(tǒng)對(duì)工作指引的能力顯著提升，在自動(dòng)化感知與數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，基于規(guī)則與流程，可將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、多維的規(guī)則及參考的知識(shí)庫(kù)按照流程推送給設(shè)備或管理者作出響應(yīng)（圖3），但尚不具備自主學(xué)習(xí)與自我提升能力。當(dāng)前，國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)正在推行數(shù)字化變革，在IT承載與自動(dòng)化感知方面尚未實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，需要不斷豐富與完善數(shù)字化場(chǎng)景及方案，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字化。
圖3 智能管網(wǎng)多維感知交互示意圖 在智慧化階段，智能管網(wǎng)的主要特征是智能化自主學(xué)習(xí)與決策，不再依賴人工，管理者主要從事管道系統(tǒng)無(wú)法自愈及從事的工作，在最優(yōu)化工藝的選擇方面智能管網(wǎng)具有自學(xué)習(xí)與優(yōu)化能力（圖4），基本取消人工監(jiān)視與工藝優(yōu)化。 圖4 智能管網(wǎng)自主優(yōu)化與判斷示意圖
智能管網(wǎng)的核心是感知、認(rèn)知與執(zhí)行，全感知主要包括管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行感知、環(huán)境感知及信息感知，感知后形成的數(shù)據(jù)通過(guò)智能分析形成決策，數(shù)據(jù)同期納入數(shù)據(jù)湖，支撐與指導(dǎo)決策，智能認(rèn)知決策形成執(zhí)行命令，包括裝備的自我調(diào)節(jié)、優(yōu)化與調(diào)控、安全與能力提升等，以達(dá)到安全、高效、環(huán)保的目的（圖5）。 2.1 面臨的挑戰(zhàn) 在智能管網(wǎng)研究與建設(shè)方面，雖然經(jīng)過(guò)多年積累已形成一些技術(shù)成果與經(jīng)驗(yàn)做法，如中俄東線天然氣管道工程的智能化實(shí)踐，但仍然充滿挑戰(zhàn)，存在諸多需要持續(xù)提升與攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，管理理念的更新也刻不容緩?，F(xiàn)有挑戰(zhàn)包括：①智能管道建設(shè)缺少基礎(chǔ)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)支撐；②現(xiàn)役管道自動(dòng)化程度參差不齊，尚未實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)全感知；③數(shù)字化轉(zhuǎn)型尚未完成，基礎(chǔ)數(shù)字化軟硬件尚需開發(fā)；④智慧化研究尚未起步，工業(yè)人工智能（Artificial Intelligence, AI）模型研究困難重重。 2.2 基本原則 根據(jù)國(guó)家能源局《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見(jiàn)》提出的需求牽引、數(shù)字賦能、協(xié)同高效、融合創(chuàng)新的原則，結(jié)合智能管網(wǎng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)與當(dāng)前基礎(chǔ)，提出智能管網(wǎng)建設(shè)基本原則： 1）統(tǒng)籌規(guī)劃，分階段建設(shè)。根據(jù)當(dāng)前需求，堅(jiān)持結(jié)果導(dǎo)向，統(tǒng)籌規(guī)劃國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)智慧化建設(shè)與運(yùn)行方案；充分整合利用現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)，快速布局自動(dòng)化提升與全感知物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。 圖5 智能管網(wǎng)建設(shè)邏輯示意圖 2）數(shù)智賦能，數(shù)字化引領(lǐng)。從管網(wǎng)自動(dòng)改造的過(guò)程及無(wú)人站場(chǎng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)看，制約智能化提升的主要阻力來(lái)自對(duì)新技術(shù)的信任度不夠及對(duì)傳統(tǒng)做法的依賴性過(guò)強(qiáng)。從工作效率與效能看，通過(guò)實(shí)現(xiàn)全時(shí)域自動(dòng)化監(jiān)視與預(yù)警，風(fēng)險(xiǎn)管理模式與巡護(hù)模式發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變，風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)精度明顯改善，巡護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低，有效提高了經(jīng)營(yíng)效益與運(yùn)維效果（圖6）。 圖6 全時(shí)域全空域自動(dòng)監(jiān)視與人工巡護(hù)模式示意圖 3）創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，智慧化變革。對(duì)于智能管網(wǎng)的高階段建設(shè)，需要提前布局，既要適應(yīng)新能源革命對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的影響，又要通過(guò)智慧運(yùn)維提升管控水平。然而，油氣管網(wǎng)行業(yè)的AI技術(shù)，面臨因受眾小而只能依靠自主研發(fā)的被動(dòng)局面。因此，提前分析自身業(yè)務(wù)需求，布局各專業(yè)AI模型的研發(fā)，借助大行業(yè)AI技術(shù)基礎(chǔ)，研究工業(yè)通用AI基座，系統(tǒng)提升運(yùn)維智能化水平，是油氣管網(wǎng)智能化變革的必由之路。 4）經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可靠性第一。智能管網(wǎng)建設(shè)，必然面臨諸多新技術(shù)的試用，許多技術(shù)的應(yīng)用效果未知或未驗(yàn)證，進(jìn)行嘗試是必要的。但在智能管網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，不能過(guò)度建設(shè)，也不能設(shè)置過(guò)多無(wú)用功能，以確保統(tǒng)籌布局的經(jīng)濟(jì)適用性與安全可靠性。對(duì)于開展智能化改造的設(shè)備及系統(tǒng)均需具有較高的可靠性，否則必然出現(xiàn)人工智障，導(dǎo)致系統(tǒng)事故發(fā)生。 2.3 基本邏輯 基于感知的認(rèn)知、基于認(rèn)知的執(zhí)行是智能管網(wǎng)的基本邏輯（圖5），智慧的核心是認(rèn)知，智慧的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)及命令的信息流，智慧的基礎(chǔ)是自動(dòng)化控制。因此，針對(duì)智能管網(wǎng)對(duì)象的系統(tǒng)化分析與一體化建設(shè)是關(guān)鍵，但對(duì)于不同的對(duì)象層級(jí)，應(yīng)該從以邏輯控制為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芸刂?，這就需要系統(tǒng)分析業(yè)務(wù)與場(chǎng)景、業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與IT（Information Technology）、IT與組織等的邏輯架構(gòu)。 2.3.1 業(yè)務(wù)與發(fā)展邏輯架構(gòu) 對(duì)于油氣管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)而言，智能化的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理一清二楚、故障風(fēng)險(xiǎn)一目了然、應(yīng)急處置一鍵響應(yīng)。因此，以目標(biāo)導(dǎo)向?yàn)樵瓌t，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行場(chǎng)景化分解，發(fā)揮數(shù)據(jù)使能、對(duì)象使能、業(yè)務(wù)使能的綜合驅(qū)動(dòng)力作用，形成生產(chǎn)運(yùn)維場(chǎng)景化業(yè)務(wù)的生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系雙輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)展思路（圖7）：①自動(dòng)化、信息化以及設(shè)備的可靠性、安全保障能力等生產(chǎn)力水平的提升，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生技術(shù)變革，智能站場(chǎng)、智能管道、智能調(diào)控等適配技術(shù)隨之發(fā)展，是智能管網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵；②智能化技術(shù)發(fā)展推動(dòng)智能管網(wǎng)不斷迭代升級(jí)，促使生產(chǎn)組織模式轉(zhuǎn)變，以滿足勞動(dòng)力生產(chǎn)率提升要求。新的生產(chǎn)關(guān)系會(huì)產(chǎn)生新的技術(shù)發(fā)展與管理提升需求，因而驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)力水平的進(jìn)一步提升，形成相互促進(jìn)、良性動(dòng)態(tài)循環(huán)的新生態(tài)。 圖7 基于生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系“雙輪驅(qū)動(dòng)”的業(yè)務(wù)發(fā)展思路圖 數(shù)據(jù)使能是指在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)象、業(yè)務(wù)過(guò)程、業(yè)務(wù)規(guī)則數(shù)字化的基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型、綜合決策判定模型等發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值；對(duì)象使能是指關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施具備智能化水平與感知條件，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的健康診斷及預(yù)知維護(hù)；業(yè)務(wù)使能是指業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制度要求等經(jīng)結(jié)構(gòu)化處理，結(jié)合數(shù)字化指引的新模式，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)管控。 2.3.2 業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)邏輯架構(gòu) 油氣管網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)維整體業(yè)務(wù)的核心數(shù)據(jù)是SCADA數(shù)據(jù)，也是油氣管網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的核心。在人工調(diào)控指揮的時(shí)代，調(diào)控?cái)?shù)據(jù)是管道運(yùn)行管理的主數(shù)據(jù)。隨著自動(dòng)化智能化的發(fā)展，不僅核心層的SCADA數(shù)據(jù)不斷擴(kuò)充，各種檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等感知數(shù)據(jù)不斷形成，支撐并提高了管道運(yùn)行管理水平與能力，而且逐步在SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上，構(gòu)筑了檢測(cè)與監(jiān)測(cè)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)，提高了對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與維修等的數(shù)字化管理，形成了物聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備設(shè)施的管理，支撐了多維度SCADA調(diào)控的物理保障層。同時(shí)，在互聯(lián)網(wǎng)信息共享的基礎(chǔ)上，對(duì)外融合互聯(lián)網(wǎng)提供的氣象、交通、土壤等數(shù)據(jù)，支撐綜合分析、判定及決策的外圍信息平臺(tái)層。在SCADA核心層、物理保障層及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層之間，為保證數(shù)據(jù)的安全性，分別需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)隔離。 業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系從核心到外圍是復(fù)雜而多變的，對(duì)于油氣管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言，在智能管網(wǎng)建設(shè)與持續(xù)提升過(guò)程中，需要根據(jù)具體情況及業(yè)務(wù)需求選擇適宜的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)關(guān)系模式。 2.3.3 數(shù)據(jù)與IT邏輯架構(gòu) 數(shù)據(jù)是依靠IT來(lái)承載的，特別是油氣管網(wǎng)點(diǎn)多線長(zhǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，決定了只有運(yùn)用IT才能真正承載數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)流程與業(yè)務(wù)的統(tǒng)一。由于業(yè)務(wù)IT系統(tǒng)是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)承載的平臺(tái)，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等多個(gè)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)規(guī)則、業(yè)務(wù)活動(dòng)、數(shù)據(jù)信息、應(yīng)用模塊如何發(fā)揮系統(tǒng)化的協(xié)同作用變得至關(guān)重要，構(gòu)建基于流程的IT，特別是適應(yīng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用的IT系統(tǒng)是發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，只有在流程的基礎(chǔ)上結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景，打通流程對(duì)業(yè)務(wù)的支撐，才能建設(shè)貫通業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求與流程約束的IT系統(tǒng)。國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)正是通過(guò)一種基于“A模型”的IT系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)流程實(shí)施方法（圖8），實(shí)現(xiàn)制度、流程及標(biāo)準(zhǔn)的IT落地。 2.3.4 數(shù)字化管理業(yè)務(wù)組織邏輯架構(gòu) 在數(shù)字化管理基礎(chǔ)上，集中監(jiān)視、專業(yè)診斷及預(yù)警等技術(shù)推動(dòng)了業(yè)務(wù)管理與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的直連，現(xiàn)有的管理多層級(jí)模式不僅額外增加了流程與工序，也降低了效率，因此業(yè)務(wù)組織模式變革成為必然。油氣管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維的核心關(guān)注點(diǎn)包括管道運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備設(shè)施狀態(tài)、管道完整性水平、綜合安防能力、巡檢安全作業(yè)、管道泄漏監(jiān)測(cè)等，在傳統(tǒng)模式下，其依靠屬地管理者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)驗(yàn)決策處理；在數(shù)字化、智能化管理模式下，各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)展與數(shù)據(jù)均匯集到集中監(jiān)視與應(yīng)急指揮中心，實(shí)施全天24 h集中監(jiān)視，建立預(yù)警模型，對(duì)超閾值狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警管理。同時(shí)，集中監(jiān)視與應(yīng)急指揮中心負(fù)責(zé)制定巡檢計(jì)劃，進(jìn)行巡檢管理，指導(dǎo)作業(yè)區(qū)執(zhí)行巡檢計(jì)劃，開展集中巡檢、聯(lián)合巡檢等（圖9）。 圖8 基于“A模型”的數(shù)據(jù)、流程、標(biāo)準(zhǔn)及IT系統(tǒng)協(xié)同作用機(jī)制圖 圖9 數(shù)字化管理管道運(yùn)維與巡檢模式圖 通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行、資產(chǎn)維護(hù)與應(yīng)急系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度與應(yīng)急指揮（圖 10），其中生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)包括SCADA系統(tǒng)、調(diào)運(yùn)模擬與仿真優(yōu)化系統(tǒng)（優(yōu)化仿真軟件）及管道生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)（National Pipeline Production and Operation Management System, PPS）；資產(chǎn)運(yùn)維與應(yīng)急系統(tǒng)包括資產(chǎn)完整性管理系統(tǒng)（Asset Integrity Management System, IMS）及遠(yuǎn)程監(jiān)視與應(yīng)急指揮系統(tǒng)（集團(tuán)公司應(yīng)急指揮中心+地區(qū)公司監(jiān)視與應(yīng)急指揮系統(tǒng)）。 圖 10 集中監(jiān)視與應(yīng)急指揮業(yè)務(wù)組織邏輯圖 2.3.5 一體化數(shù)字孿生邏輯架構(gòu) 數(shù)字化發(fā)展分為數(shù)字孿生、數(shù)字原生及數(shù)字永生階段（圖 11） ：數(shù)字孿生是將工業(yè)產(chǎn)品、制造系統(tǒng)等復(fù)雜物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、行為、功能及性能映射到數(shù)字化的虛擬世界，通過(guò)實(shí)時(shí)傳感、連接映射、精確分析及沉浸交互來(lái)刻畫、預(yù)測(cè)、控制物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)虛實(shí)融合，依靠人工信息更新生長(zhǎng)，使系統(tǒng)全要素、全過(guò)程、全價(jià)值鏈達(dá)到最大限度的閉環(huán)優(yōu)化；數(shù)字原生是指數(shù)字化依靠系統(tǒng)自動(dòng)更新生長(zhǎng)，由以物理世界為重心向以數(shù)字世界為重心遷移轉(zhuǎn)換；數(shù)字永生是指現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界二者密不可分，成為一套系統(tǒng)自主生長(zhǎng)。油氣管網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)是構(gòu)建業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)一體化邏輯條件下的智能管網(wǎng)系統(tǒng)，直至邁入數(shù)據(jù)永生階段。 圖 11 數(shù)字化發(fā)展階段示意圖
智能管網(wǎng)是國(guó)家現(xiàn)代化新質(zhì)生產(chǎn)力的重要組成部分與發(fā)展動(dòng)力，是破解發(fā)展與安全的關(guān)鍵路徑[26-30]。結(jié)合內(nèi)外部技術(shù)與環(huán)境的變化，統(tǒng)籌發(fā)展與安全、創(chuàng)新與可靠性、投入與產(chǎn)出等，以技術(shù)創(chuàng)新為動(dòng)力，以在役管道智能化改造為關(guān)鍵實(shí)施方式，依托區(qū)域化、專業(yè)化生產(chǎn)組織模式改革探索適應(yīng)新技術(shù)條件下的生產(chǎn)組織模式作為依托，構(gòu)建具有國(guó)際水平、適應(yīng)中國(guó)企業(yè)特色的油氣管網(wǎng)管理形態(tài)與管理范式，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。 智能管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行方法論遵循“安全高效的結(jié)果導(dǎo)向-智慧第一的準(zhǔn)則要求-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)”的總體思路，在準(zhǔn)確研判當(dāng)前形勢(shì)的基礎(chǔ)上，立足中國(guó)油氣管網(wǎng)智能化建設(shè)實(shí)際需求與現(xiàn)狀[31-33]，以統(tǒng)籌規(guī)劃、數(shù)智賦能、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用為基本原則，遵循“對(duì)象-業(yè)務(wù)-數(shù)據(jù)-IT-組織”的基本邏輯架構(gòu)，通過(guò)形成包括理論創(chuàng)新、形態(tài)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、組織創(chuàng)新5大維度的智能管網(wǎng)新質(zhì)生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系體系，推動(dòng)智能管網(wǎng)建設(shè)服務(wù)油氣能源行業(yè)發(fā)展（圖 12）。 3.1 智能管網(wǎng)理論基礎(chǔ)與創(chuàng)新 智能管網(wǎng)的基礎(chǔ)理論創(chuàng)新，要以統(tǒng)籌安全與發(fā)展為引領(lǐng)，推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)研究及多學(xué)科與智能管網(wǎng)交叉融合創(chuàng)新，改變現(xiàn)有行業(yè)面窄、基礎(chǔ)學(xué)科支撐力不強(qiáng)的局面。 圖 12 智能管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行方法論邏輯圖 1）統(tǒng)一智能管網(wǎng)建設(shè)是必由之路的共識(shí)。在新的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)非數(shù)字行業(yè)的發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。油氣管道行業(yè)不僅要適應(yīng)新能源對(duì)油氣帶來(lái)不可逆的替代，而且要應(yīng)對(duì)人對(duì)工作崗位、自然及社會(huì)環(huán)境選擇的第一性原則需求。以機(jī)械替代人既是管理要求也是自然淘汰發(fā)展的必然，國(guó)外先進(jìn)企業(yè)在眾多專項(xiàng)技術(shù)方面已經(jīng)取得進(jìn)展，中國(guó)油氣管道行業(yè)只有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，全產(chǎn)業(yè)鏈共同轉(zhuǎn)變觀念，才能真正促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)在正確的道路上快速發(fā)展，縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。 2）開展智能管網(wǎng)基礎(chǔ)理論研究。研究材料基因基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)及可靠性基礎(chǔ)理論、管網(wǎng)天然氣流動(dòng)模型基礎(chǔ)理論、優(yōu)化均衡基礎(chǔ)理論等，建立“安全-經(jīng)濟(jì)-低碳”三元均衡約束下的智能管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行理論體系，把握管道聯(lián)通管網(wǎng)后的介質(zhì)、調(diào)控及管理“三張網(wǎng)”一體化的優(yōu)勢(shì)，理清工控網(wǎng)絡(luò)安全、事故應(yīng)急及系統(tǒng)崩潰等極端條件下的響應(yīng)與策略，形成適應(yīng)“一張網(wǎng)”的新型智慧穩(wěn)定形態(tài)，建立完整系統(tǒng)的分析理論與穩(wěn)定均衡求解方法，形成相對(duì)較完整的智能管網(wǎng)基礎(chǔ)理論。油氣管道作為一個(gè)行業(yè)，涉及專業(yè)多，在材料、流體力學(xué)、自控等多專業(yè)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)大數(shù)據(jù)積累與知識(shí)圖譜構(gòu)建等，率先實(shí)現(xiàn)專業(yè)AI模型的建立與應(yīng)用。 3.2 智能管網(wǎng)新形態(tài) 智能管網(wǎng)組織新形態(tài)涵蓋智能監(jiān)測(cè)與控制、數(shù)據(jù)集成與管理、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急響應(yīng)與處置、優(yōu)化調(diào)度與運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)與檢修、智能化決策支持以及人才培養(yǎng)與創(chuàng)新等多個(gè)方面。這些方面相互關(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)，共同構(gòu)成了智能管網(wǎng)的核心要素與關(guān)鍵環(huán)節(jié)。構(gòu)建區(qū)域化、專業(yè)化管理新范式，形成資源統(tǒng)籌調(diào)控、能耗統(tǒng)一優(yōu)化、設(shè)備集中專業(yè)化監(jiān)視、數(shù)據(jù)集中智能化分析等智能管網(wǎng)新形態(tài)。通過(guò)加強(qiáng)各方面的建設(shè)與管理，可以推動(dòng)油氣管道行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。 3.3 技術(shù)創(chuàng)新 在技術(shù)創(chuàng)新維度，要推動(dòng)建立智能管網(wǎng)系統(tǒng)下的創(chuàng)新體系，而非傳統(tǒng)管道系統(tǒng)與研究方法下的創(chuàng)新，并遵循系統(tǒng)觀念及第一性原則，符合客觀規(guī)律。針對(duì)基礎(chǔ)性、緊迫性、前瞻性、顛覆性4大類方向，采用人工智能的新思路，思考智能管網(wǎng)的要素特征，構(gòu)建全新的研究方法，支撐智能管網(wǎng)建設(shè)新需求。如在高等級(jí)鋼環(huán)焊縫失效機(jī)理方面，已率先應(yīng)用材料基因研究方法，開展知識(shí)圖譜、高通量等研究，提高了研究效率與智能化水平；在智能管網(wǎng)理論與體系方面，創(chuàng)新形成智能管網(wǎng)“能量-信息-物理”理論，構(gòu)建“感傳知用”技術(shù)體系，開發(fā)知識(shí)庫(kù)、數(shù)字孿生理論模型及建設(shè)運(yùn)維大數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建天空地一體化感知技術(shù)體系，形成智能分析算法庫(kù)，為管網(wǎng)智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 3.4 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新 在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新維度，要全景式認(rèn)識(shí)智能管網(wǎng)對(duì)行業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的影響與帶動(dòng)，識(shí)別基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、數(shù)字產(chǎn)業(yè)及新興產(chǎn)業(yè)等不同類別的企業(yè)在價(jià)值形態(tài)、協(xié)調(diào)模式及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)等方面的特征與趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈共同創(chuàng)新，打造智慧新生態(tài)。 3.5 組織創(chuàng)新 在組織創(chuàng)新維度，要以區(qū)域化、專業(yè)化、市場(chǎng)化、共享化為導(dǎo)向，對(duì)內(nèi)進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)組織，對(duì)外強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈引領(lǐng)，提升中國(guó)油氣輸送領(lǐng)域資源配置能力與管理效能。傳統(tǒng)生產(chǎn)組織在智能管網(wǎng)形態(tài)下必然存在諸多障礙，需要明確傳統(tǒng)方式在新技術(shù)條件下的更新、替代路徑，強(qiáng)化協(xié)調(diào)統(tǒng)一，修訂標(biāo)準(zhǔn)、制度、法規(guī)要求。強(qiáng)化智能管網(wǎng)的聯(lián)盟與引領(lǐng)，依托智能管網(wǎng)建設(shè)，組織產(chǎn)業(yè)鏈的智能管網(wǎng)聯(lián)盟，搶占各專業(yè)制高點(diǎn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化升級(jí)。
當(dāng)前，油氣管道行業(yè)通過(guò)自動(dòng)化改造、智能調(diào)控及完整性管理等較大程度提升了管道運(yùn)行管理水平。先進(jìn)傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析及云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了管道運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集分析，大大提高了管道的安全性與運(yùn)行效率。但不同管道的自動(dòng)化水平參差不齊，管道整體水平還有待提升。各專業(yè)方向在智能管網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，都要補(bǔ)齊自動(dòng)化能力，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)及實(shí)施數(shù)字化變革等。 4.1 智能調(diào)控運(yùn)行 4.1.1 藍(lán)圖目標(biāo) 智能調(diào)控運(yùn)行包括智能調(diào)控、智能能耗管理、智能計(jì)量管理等。智能調(diào)控建設(shè)的藍(lán)圖目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)全面智能化、高效自動(dòng)化的油氣管道調(diào)控體系，最大化實(shí)現(xiàn)調(diào)控運(yùn)行的優(yōu)化與效能。智能能耗與計(jì)量的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵用能設(shè)備、計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)全感知、數(shù)據(jù)智能分析及自主優(yōu)化。通過(guò)深度整合先進(jìn)技術(shù)與調(diào)控業(yè)務(wù)需求，打造具有國(guó)際領(lǐng)先水平的油氣調(diào)控中心，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時(shí)優(yōu)化決策方案的智能生成、操作指令的自動(dòng)流轉(zhuǎn)與執(zhí)行，以及預(yù)警應(yīng)急機(jī)制的即時(shí)響應(yīng)。同時(shí)，推進(jìn)“常態(tài)黑屏、報(bào)警喚醒”的高級(jí)調(diào)控模式，顯著提升管網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用突破，推動(dòng)智能調(diào)控技術(shù)向更高階智能化邁進(jìn)，為油氣管道行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐與保障。 4.1.2 研究?jī)?nèi)容 鑒于智能管網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展與演進(jìn)，智能調(diào)控已成為推動(dòng)管網(wǎng)科學(xué)高效運(yùn)行的核心發(fā)展方向。隨著管道物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，在傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將不斷拓展SCADA系統(tǒng)的范圍與內(nèi)容，所涉及的數(shù)據(jù)也可為AI建模與學(xué)習(xí)提供良好的基礎(chǔ)。要堅(jiān)持以需求為導(dǎo)向、目標(biāo)為引領(lǐng)的發(fā)展原則，深度融合先進(jìn)的人工智能技術(shù)與調(diào)控業(yè)務(wù)，高效管理調(diào)度數(shù)據(jù)、知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，提前布局開展智能調(diào)控AI大模型研究，推動(dòng)技術(shù)體系智能化升級(jí)，顯著提升管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)水平。當(dāng)前，智能調(diào)控領(lǐng)域存在諸多不足：雖然多項(xiàng)調(diào)控輔助技術(shù)已研發(fā)應(yīng)用，人工智能技術(shù)在管網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域取得初步成效，但應(yīng)用仍顯零散，且應(yīng)用深度、廣度有待加強(qiáng)；前沿基礎(chǔ)理論研究薄弱，關(guān)鍵技術(shù)原創(chuàng)性突破較少，尚不能完全滿足生產(chǎn)應(yīng)用需求，與高階智能調(diào)控要求存在差距。 基于技術(shù)與管理差異及行業(yè)形勢(shì)，綜合提出油氣調(diào)控業(yè)務(wù)發(fā)展思路，重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容有：①深化“智能調(diào)”實(shí)現(xiàn)，包括優(yōu)化調(diào)度決策，加強(qiáng)全局分析診斷與優(yōu)化調(diào)整，推動(dòng)數(shù)字流程管理體系融合；②強(qiáng)化“智能控”落實(shí)，包括提升感知數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，完善控制邏輯可靠性，增強(qiáng)自動(dòng)化控制手段穩(wěn)定性；③加強(qiáng)前沿技術(shù)探索，依托數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)，推動(dòng)工況識(shí)別、參數(shù)預(yù)警、過(guò)程優(yōu)化決策等技術(shù)應(yīng)用；④以數(shù)字化變革為基礎(chǔ)，研究與其他系統(tǒng)的深度融合；⑤完善智能調(diào)控運(yùn)行頂層架構(gòu)，統(tǒng)籌技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破、升級(jí)與推廣。 4.2 智能物理保障 4.2.1 藍(lán)圖目標(biāo) 智能物理指以管道、設(shè)備等資產(chǎn)系統(tǒng)為主要對(duì)象，包括智能管道、智能站場(chǎng)及設(shè)備管理等，以“全面感知、風(fēng)險(xiǎn)可控”為總體目標(biāo)，通過(guò)視頻智能識(shí)別、周界安防、激光可燃?xì)怏w檢測(cè)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)、光纖預(yù)警、無(wú)人機(jī)巡檢、智能陰保、全方位地災(zāi)監(jiān)測(cè)等感知技術(shù)的安裝部署，集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、大模型、云計(jì)算等智能化技術(shù)，結(jié)合管道業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要，通過(guò)多種技術(shù)的融合聯(lián)動(dòng)及深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)與管道線路的智能化管控，形成“全方位感知、綜合性預(yù)判、一體化管控、自適應(yīng)優(yōu)化”能力，保障管道安全高效運(yùn)行。 4.2.2 研究?jī)?nèi)容 開展專業(yè)化AI模型研究，特別是動(dòng)設(shè)備運(yùn)行與性能監(jiān)測(cè)、光纖預(yù)警系統(tǒng)、高等級(jí)鋼焊縫失效分析、陰極保護(hù)、內(nèi)外檢測(cè)數(shù)據(jù)等的AI模型研究，以及管道與設(shè)備智能分析決策大模型及人機(jī)對(duì)話管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)。在基礎(chǔ)研究方面全面開展以下工作： 1）油氣站場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)全感知。輸氣站場(chǎng)增設(shè)開放空間高靈敏度天然氣檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)內(nèi)天然氣泄漏氣團(tuán)的成像定位與量化，提升站場(chǎng)天然氣泄漏的感知能力與報(bào)警準(zhǔn)確率；輸油站場(chǎng)增設(shè)多光譜油品泄漏監(jiān)測(cè)裝置，提升站場(chǎng)油品泄漏的感知能力。 2）安防監(jiān)視預(yù)警全聯(lián)動(dòng)。對(duì)輸油氣站場(chǎng)工業(yè)攝像機(jī)、周界報(bào)警、激光泄漏檢測(cè)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，配置高清智能攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)區(qū)域監(jiān)測(cè)全覆蓋；提升站場(chǎng)視頻智能識(shí)別能力，聯(lián)動(dòng)、核實(shí)、自動(dòng)識(shí)別光纖周界入侵報(bào)警事件與人員，并調(diào)用站場(chǎng)內(nèi)視頻攝像頭，實(shí)時(shí)智能跟蹤入侵人員。 3）集中監(jiān)視與遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)。統(tǒng)籌設(shè)計(jì)規(guī)劃集中監(jiān)視系統(tǒng)功能、系統(tǒng)配置、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)流向，實(shí)施系統(tǒng)建設(shè)及技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備設(shè)施、綜合安防、管道預(yù)警、施工作業(yè)等數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視。4）基于數(shù)字孿生的站場(chǎng)智能運(yùn)維與巡檢。實(shí)現(xiàn)泛在感知數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入管網(wǎng)傳感系統(tǒng)數(shù)字化平臺(tái)，融合可穿戴AR（Augmented Reality）巡檢設(shè)備、無(wú)線防爆手持器、SCADA工藝運(yùn)行參數(shù)等信息，建立TSN （Time-Sensitive Networking）傳感器網(wǎng)絡(luò)，使試點(diǎn)站場(chǎng)具備站場(chǎng)智能運(yùn)維所需的多源數(shù)據(jù)感知及高效傳輸能力。 5）第三方損傷及打孔盜油防護(hù)。在試點(diǎn)管道集中開展光纖預(yù)警、智能視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)巡檢的強(qiáng)化推廣應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、算法升級(jí)、增加算例等方式，不斷訓(xùn)練深化單項(xiàng)技術(shù)防控能力；通過(guò)技術(shù)聯(lián)動(dòng)決策系統(tǒng)構(gòu)建、機(jī)制測(cè)試、平臺(tái)數(shù)據(jù)融合分析等方式，不斷提升技術(shù)融合聯(lián)動(dòng)效果。 6）全方位地災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控。綜合運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)災(zāi)害易發(fā)區(qū)精準(zhǔn)掃查，運(yùn)用管道本體應(yīng)力應(yīng)變、深表部位移、土壓力等監(jiān)測(cè)感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)管道易損性精準(zhǔn)評(píng)估，應(yīng)用無(wú)人機(jī)巡查技術(shù)對(duì)管道沿線地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、環(huán)境因素等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析，確定可能存在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。 7）高后果區(qū)管理。通過(guò)加密設(shè)置或更新迭代高后果區(qū)智能視頻監(jiān)控設(shè)備、增設(shè)無(wú)人機(jī)巡檢裝置等手段，建立高后果區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)行為一鍵報(bào)警機(jī)制，逐步替代或降低高后果區(qū)人工巡檢頻次，完善技防+人防聯(lián)動(dòng)機(jī)制，強(qiáng)化高后果區(qū)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別驗(yàn)證閉環(huán)管理，提升線路管理人員效能。 4.3 智能應(yīng)急與防護(hù) 4.3.1 藍(lán)圖目標(biāo) 油氣管道智能應(yīng)急與防護(hù)建設(shè)錨定建設(shè)世界領(lǐng)先油氣管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)維體系這一戰(zhàn)略目標(biāo)，以創(chuàng)建全國(guó)油氣管道搶修保駕“一張網(wǎng)”為原則，運(yùn)用信息化、智慧化手段完成油氣管道應(yīng)急資源管理、應(yīng)急指揮決策及應(yīng)急保障技術(shù)的不斷提升，形成科學(xué)化、專業(yè)化、精細(xì)化的油氣管道智慧應(yīng)急解決方案，實(shí)現(xiàn)油氣管道敏捷應(yīng)急、科學(xué)應(yīng)急、精準(zhǔn)應(yīng)急、動(dòng)態(tài)應(yīng)急，最終實(shí)現(xiàn)12 h快速恢復(fù)油氣供應(yīng)的奮斗目標(biāo)。 4.3.2 研究?jī)?nèi)容 借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)應(yīng)用等技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)應(yīng)急資源管理的數(shù)字化、智能化、智慧化提升，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急隊(duì)伍及人員能力的智能評(píng)估，輔助應(yīng)急隊(duì)伍體系建設(shè)與科學(xué)發(fā)展。建立智能應(yīng)急響應(yīng)、智能信息查詢、智能災(zāi)害推演、智慧搶險(xiǎn)方案、智能資源調(diào)配、智能應(yīng)急指揮的一體化智慧應(yīng)急平臺(tái)，構(gòu)建多災(zāi)種、多類型事故跨區(qū)域信息共享與應(yīng)急協(xié)作聯(lián)動(dòng)機(jī)制，滿足實(shí)戰(zhàn)中輔助決策及綜合應(yīng)急指揮調(diào)度的智慧化需求。進(jìn)一步研究應(yīng)用智能化手段，從源頭把控生產(chǎn)運(yùn)維作業(yè)計(jì)劃及作業(yè)方案審批，精準(zhǔn)掌控作業(yè)時(shí)間、及時(shí)跟蹤作業(yè)進(jìn)展、智能管控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙化、可視化、視頻監(jiān)控智能化，確保生產(chǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)作業(yè)安全、有序、可控。將物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、現(xiàn)代通信等技術(shù)手段與傳統(tǒng)應(yīng)急保證技術(shù)深度融合，提升現(xiàn)場(chǎng)信息獲取速度與處理效率，保證應(yīng)急指揮決策的及時(shí)性與有效性，并與應(yīng)急人員實(shí)時(shí)互動(dòng)，提供智能化的輔助與支持，大幅提升應(yīng)急搶險(xiǎn)工作效率及安全性。 4.4 智能IT支撐 4.4.1 藍(lán)圖目標(biāo) 基于業(yè)務(wù)對(duì)象、規(guī)則、過(guò)程、場(chǎng)景全面數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)油氣管網(wǎng)“感、傳、知、用”各層級(jí)的智能化提升由量變走向質(zhì)變。將資產(chǎn)完整性全生命周期、全業(yè)務(wù)范圍、全工作鏈條的數(shù)據(jù)與模型標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)劃化、集成化，形成綜合信息流。通過(guò)多源頭數(shù)據(jù)、多業(yè)務(wù)場(chǎng)景、多模型決策的非線性疊加，發(fā)揮技術(shù)的增值效應(yīng)，形成新型協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)的業(yè)態(tài)模式，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理一清二楚、智能聯(lián)動(dòng)一站決策、故障風(fēng)險(xiǎn)一目了然、應(yīng)急處置一鍵響應(yīng)、業(yè)務(wù)指標(biāo)一應(yīng)俱全、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)一貫拉通，全面固化數(shù)字化指引，助力作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落地與工作效率提升，大幅提升生產(chǎn)運(yùn)維業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判的準(zhǔn)確度與預(yù)控的與時(shí)性，推動(dòng)“源-網(wǎng)-儲(chǔ)-用”協(xié)調(diào)發(fā)展。 4.4.2 研究?jī)?nèi)容 圍繞油氣管網(wǎng)智能建設(shè)，前瞻性的研究方向主要有行業(yè)基礎(chǔ)AI模型、各專業(yè)知識(shí)圖譜與基本物理邏輯、傳感器與通信智能化、基于大模型的油氣管網(wǎng)智能運(yùn)行與維護(hù)。當(dāng)前需要聚焦以下方面開展研究： 1）研究一體化數(shù)據(jù)模型及全生命周期數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，支撐管道線路與站場(chǎng)設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，打通工程建設(shè)期與生產(chǎn)運(yùn)行期數(shù)字化移交渠道；研究管道數(shù)據(jù)治理體系，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。 2）研究適用于管道生產(chǎn)運(yùn)維應(yīng)用場(chǎng)景的精簡(jiǎn)、集約、安全的云邊協(xié)同邊緣計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的全域?qū)崟r(shí)采集。將各類型感知數(shù)據(jù)匯聚至邊緣計(jì)算平臺(tái)，結(jié)合模型預(yù)測(cè)算法、人工智能算法等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在邊緣平臺(tái)的初步處理，建立生產(chǎn)運(yùn)維智能化平臺(tái)與數(shù)據(jù)采集端的連接，構(gòu)建“云邊端協(xié)同”體系架構(gòu)。 3）研究局部移動(dòng)物聯(lián)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各類線路運(yùn)維類數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入，打造全集團(tuán)共享的移動(dòng)數(shù)據(jù)資源池，全面支持智能陰極保護(hù)樁、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)等各類安全預(yù)警動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；研究量子通信技術(shù)應(yīng)用技術(shù)，在數(shù)據(jù)通過(guò)有線與移動(dòng)傳輸?shù)倪^(guò)程中，實(shí)現(xiàn)端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩用鼙Ｗo(hù)，并支持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)端平臺(tái)訪問(wèn)的安全秘鑰防護(hù)體系，結(jié)合移動(dòng)端北斗等技術(shù)的同步應(yīng)用，打造具有代際領(lǐng)先安全優(yōu)勢(shì)的高效傳輸定位網(wǎng)絡(luò)。 4）以“應(yīng)急資源共享、應(yīng)急處置快速響應(yīng)”為總體目標(biāo)，將大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行融合應(yīng)用。應(yīng)急人員可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、模擬、仿真等技術(shù)識(shí)別潛在的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，建立應(yīng)急智能化資源調(diào)配與輔助決策支持模型，實(shí)現(xiàn)異常事件接警、響應(yīng)、解除全程敏捷化處置，提升應(yīng)急響應(yīng)速度，將事故影響程度降至最低水平。 5）以控碳為核心，研究單耗、綜合能耗的計(jì)算與分析模型，為碳達(dá)峰行動(dòng)方案的制定及執(zhí)行監(jiān)控提供模型支撐。
智能管網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)行涉及領(lǐng)域多，影響深遠(yuǎn)，是一場(chǎng)戰(zhàn)略性、革命性、全局性變革。當(dāng)前，初期建設(shè)已取得顯著成果?；诂F(xiàn)有研究與實(shí)踐基礎(chǔ)，結(jié)合未來(lái)發(fā)展方向，創(chuàng)新提出生產(chǎn)運(yùn)維維度的智能管網(wǎng)的定義及建設(shè)與運(yùn)行方法論；系統(tǒng)闡述了智能管網(wǎng)的3個(gè)發(fā)展階段及不同階段的特征、各要素的邏輯架構(gòu)，進(jìn)而提出智能管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行在基礎(chǔ)理論創(chuàng)新、形態(tài)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新及組織創(chuàng)新的5個(gè)維度體系架構(gòu)；結(jié)合工程實(shí)際，分析智能調(diào)控運(yùn)行、智能物理保障等建設(shè)目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容。下一步，瞄準(zhǔn)智能管網(wǎng)建設(shè)戰(zhàn)略需求，應(yīng)從以下方面開展探索研究與實(shí)踐： 1）堅(jiān)持系統(tǒng)思維開展研究、建設(shè)及運(yùn)行。智能管網(wǎng)建設(shè)是系統(tǒng)性工程，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研究對(duì)象、系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)的一體化推進(jìn)。當(dāng)然，單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步是系統(tǒng)性工程建設(shè)的重要組成部分，能夠推進(jìn)系統(tǒng)性工程整體水平的提升。 2）堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與人工智能研究同步開展。油氣管道連接成油氣管網(wǎng)后，在工藝與運(yùn)行等多方面發(fā)生了變化，同時(shí)材料、自動(dòng)化等方面的技術(shù)也在不斷進(jìn)步，流體力學(xué)模型、材料基因結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞燃夹g(shù)與基本物理邏輯需要持續(xù)深入研究。當(dāng)然，有效利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)與技術(shù)，開展人工智能研究，特別是油氣管道行業(yè)的人工智能研究勢(shì)在必行。 3）強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全與底線思維應(yīng)對(duì)。網(wǎng)絡(luò)安全是智能管網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，缺失網(wǎng)絡(luò)安全保障的智能管網(wǎng)建設(shè)是不可行的。因此，要同步開展智能管網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全保障技術(shù)研究與建設(shè)，保障在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障、大范圍斷電等極端狀態(tài)時(shí)就地站控與人員電話指揮調(diào)控運(yùn)行的路徑暢通。 智能管網(wǎng)建設(shè)促進(jìn)了能源的綠色可持續(xù)發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與高速發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了新的動(dòng)力，為國(guó)家能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化做出積極貢獻(xiàn)，發(fā)展前景廣闊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，智能管網(wǎng)將在生產(chǎn)運(yùn)維、工程建設(shè)、戰(zhàn)略規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能管網(wǎng)建設(shè)將向著更加智能化、自動(dòng)化、高效化的方向發(fā)展。期待在不遠(yuǎn)的將來(lái)，智能管網(wǎng)成為推動(dòng)中國(guó)能源事業(yè)發(fā)展的重要力量。 作者：馮慶善，國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司
1 智能管網(wǎng)的對(duì)象、定義及特征
2 智能管網(wǎng)建設(shè)邏輯與方法論
3 智能管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行體系
