智能化管道技术的开发与应用

智能化管道技术的开发与应用Contents目录一、智能化管道概述二、智能化管道技术及创新三、智能化管道实施案例四、展望一、智能化管道概述智能化管道建设背景工程建设过程中，为节约项目成本，提高工程效益，业主单位希望各参建单位缩短项目工期、改进施工工艺，以便降低工程投资成本及运营成本。因此，业主开始要求各参建单位按照统一的设计标准、规范的工作流程、集成应用及信息协作来完成工程建设。一、智能化管道概述智能化管道建设目标利用互联网、云计算、大数据等先进技术，通过工程的“标准化、数字化、可视化、集成化及智能化”，实现管道工程的全生命理。工程设计工程采购互联三维数字数字化建设集成化管理网技术化云技物联标准化术网信息化全生命理人工大数某著名企业智能化决策可视化管理据分网智能析工厂运营工程施工一、智能化管道概述智能化管道的主要特征1标准化制定勘察设计、施工建设、运营维护全生命编码标准、数据标准、采集标准、交付标准等。前提52智能化根据管道完整性管理、调度优化模型和仿真模拟模型，实现管道运行优化、安全风险的预测预警、应急抢险的交互联动响应。数字化智能化管道主要特征对管道基础信息整理、勘察测绘、设计资料和模型进行转换，并对数据进行结构化、矢量化、三维建模等处理，实现管道信息数字化管理。目的基础34集成化通过多系统的集成，实现数据共享，解决”信息孤岛”可视化实现管道基础数据、附属及据、风险隐患数据、站场与管道主要运行参数、应急数据的图形、图像、视频、图表分析信息的多维度查询及可视化展示。手段表现5一、智能化管道概述以工程数字化交付的空间数据模型为基础，开展建设期、运营期大数据分析，辅助智能决策。通过对物资调拨、焊接采集数据、设备维修、生产调度等数据进行聚类、关联、分类和预测等大数据分析技术处理，为业主提供资源平衡、质量分析、设备预防性维护、运行方案优化等提供决策支持。设计数据模拟优化资源平衡物流数据大数据分析施工数据HSE分析完整性分析运维数据一、智能化管道概述智能化管道开发技术发展历程第四阶段第三阶段第二阶段第一阶段2015-至今2009-2015智能化智慧化1995-2008数字化信息化我公司所属的石油工程设计公司从1995年开始长输管道的信息化建设工作，2009年随着鹰图公司SmartPlant集成设计软件的引进开始了数字化管道建设，2015年随着新疆煤制气外输管道工程智能化管道开发工作正式开始了智能化管道的建设工作，未来将会逐步向着智慧化方向发展。7Contents目录一、智能化管道概述二、智能化管道技术及创新三、智能化管道实施案例四、展望二、智能化管道技术及创新总体建设思路按照中石化“六统一”原则，统筹长输管道工程建设期和运营期的业务需求，开发了以统一数据库为基础，云平台为架构的管道工程建设和运营一体化的智能管理平台，初步实现了工程的数字化移交、智能化运营及管道全生命管理。系统包含工程项目管理、数据管理、完整性管理、运行管理、营销管理、应急管理等8个子系统，共计75个功能模块。标准规范管线建设综合监管综合管理管线运营综合监管管线建设综合监管综合管理管线运营综合监管工程建设管理管线数字化管理管线完整性管理管线运行管理隐患治理管理应急响应天然营销天然调运设计管理基础数据高后果区应用计划管理应用计划管理管道巡线管生产监控应用计划管理合同管理文档管理完整性评价下游用户管理下游用户管理管道检测管理生产调度下游用户管理计划管理二维地理信息管理隐患治理气量输配气量输配管道维修维计量管理气量输配-………------…工程建设管理管线数字化管理管线完整性管理管线运行管理隐患治理管理应急响应天然营销天然调运设计管理基础数据高后果区应用计划管理应用计划管理管道巡线管生产监控应用计划管理合同管理文档管理完整性评价下游用户管理下游用户管理管道检测管理生产调度下游用户管理计划管理二维地理信息管理隐患治理气量输配气量输配管道维修维计量管理气量输配-………------…ESB(企业服务总线)ESB(企业服务总线)应用支撑平台工作流引擎报表引擎智能表单引擎某著名企业接口引擎地理信息引擎位置定位引擎内容搜索引擎统一安全认证应用支撑平台工作流引擎报表引擎智能表单引擎某著名企业接口引擎地理信息引擎位置定位引擎内容搜索引擎统一安全认证DSB(数据服务总线)DSB(数据服务总线)业务活动数据过程采集数据数据接口服务空间数据数据中心实时数据库业务数据库空间数据库业务活动数据过程采集数据数据接口服务空间数据数据中心实时数据库业务数据库空间数据库基础基础阀室RTU场站PLCOPC接口网关设施设施基础设施(信息网络、通信网络、机房设备、外围设备等)安全体系9二、智能化管道技术及创新全生命准规范编制完成了贯穿管道工程建设及运营的一套全生命准规范文件体系。包括编码规定、数据规定、文件清单等五大类规范的编制。标准规范编码类数据类文档类应用类技术(平台)类项目分解结构测量数据规定设计文件清单业务流程规范接口规范工作分解结构勘察数据规定采购文件清单数据采集与导入模板开发规范组织分解结构设计数据规定施工文件清单数据安全处理规范系统安全规范费用分解结构施工数据规定监理文件清单系统使用管理制度集成规范------……10二、智能化管道技术及创新工程建设子系统1)线路集成设计开发了基于地理信息系统的长输管道线路设计平台，实现了线路工程数字化设计。在统一的平台上，建立了设计成果、专项评价成果(环境影响评价、地质灾害评价、文物调查等)及地理信息数据(DOM、DEM、DLG等)的关联关系。二、智能化管道技术及创新工程建设子系统2)站场集成设计以Smartplant为平台开发了数字化设计集成系统，实现了站场的全数字化设计与交付。以站场的工程设备实体为管理对象，建立了工程对象位号与其相关数据、模型、文档的关联与管理，为智能化管道设备的完整性管理奠定了数据基础。12二、智能化管道技术及创新工程建设子系统3)物资、施工、监理管理采用二维码、RFID、某著名企业应用技术，实现物资、施工、监理的数据采集及过程管理，数据一次采集、多处利用及各阶段数据交互。管道工程某著名企业数据采集系统潜江-韶关管道数字化监理系统0.000数据列表检查记录降口信息有效期限2021-04-01旁站记录笔证取样数据数据焊口信息印口编号:QJSS-JH01A8-16QJ230-050-M中线栏号:160J230文艺清单连头焊接返修焊接防腐补口见证取样线路段/穿路检某省市焊接日期:20180407交互交互2018-04-12110查看详情冉荣一章细视记录平行检查深口信息焊口编号:QJSGJH01AB160J230+051M中线桩号:140J230组对焊接警沟开挖管沟用挖管道下沟15.排除厂所民族某省市…20100407施工数据审核20180412已同步查看详情再录一条焊口信息炉口编号:QJSG-JH01A8-160J230-052M中线粒号:160J230线路段/穿跨越某省市焊接日期:20180407数据审核20180412202查看详情条考勤打卡焊口信息焊口编号:QJSO-JH01AB16QJ234+001-WT中线桩号:16QJ234线路段/穿路检某省市焊接日期:20180407考勤打卡201804-12查看详情冉蒙一般择口信息编号:QJSGJH01A814QJ234+002-CH中线桩号:160.1234-2物资管理APP，覆盖供应商，中转站物资出厂、入库、出库、退库等业务施工管理APP，工程线性化特点，降低录入量达85%。管号、焊口编号事前校验，提升数据质量监理管理APP，接收施工APP

推送的数据并现场审核。选项化监理记录方式，生成监理word记录，避免二次录入13二、智能化管道技术及创新工程建设子系统4)智能工地利用物联网和某著名企业应用技术，开发了智能工地管理平台。基本实现了施工数据的某著名企业采集、物资管理的二维码应用、焊机数据采集、现场视频、人脸识别系统、智能门禁、隧道人员定位等。逐步实现现场施工的智能管控，确保工程建设质量。质量管理、安全管理等人员管理(定位、HSE管理等)施工机具管理(焊缝数据采集)境管理(隧道监控、应急救援)关键工序管理(大型设备安装)14二、智能化管道技术及创新工程建设子系统5)二三维可视化应用搭建二三维地理信息系统，完成设计、采购、施工及业务管理数据的集成整合及可视化管控，实现关键作业点的现场视频监控。15二、智能化管道技术及创新数字化交付子系统通过设计成果数字化交付、工程建设数字化交付，将设计、采购、施工数据加载到统一的管道数据模型上，并在二、三维可视化平台上进行综合展示，为长输管道工程建设实现全生命字化成果共享、智能化管道建设提供技术支持。1初设中线焊接中线焊口中线可研中线竣工中线图中线可研中线vs初设中线初设中线vs施工图中线施工图中线vs施工中线施工中线vs竣工中线可研初设施工图设计施工竣工进度16二、智能化管道技术及创新数字化交付子系统1)设计数字化交付对各阶段设计数据进行数字处理，以规范的数据格式、结构，递延传承全部设计数据，并以交付形式形成全生命据的集成共享。交付平台地图展示地图查询地图统计文档管理平台展示专题图统计分析数据管理完整性检查结构化数据关联关系文件类数据详设线路总图水保设计资料批文防腐穿跨越报告。。初设交付内容模型数据基础地理数据总体工艺静设备消防影像DEM可研暖通给排水基础地理信息标准规范标准体系编码规定数据规定文件清单实施指南采集模板17二、智能化管道技术及创新数字化交付子系统1)设计数字化交付成果交付：实现以专业、工厂结构两种维度进行成果交付;统计分析：可根据行政区划、线路段等进行成果统计；专题图：形成地区等级、高后果区、断面图、环境敏感点、勘察等重点专题解析。18二、智能化管道技术及创新数字化交付子系统2)工程数字化交付序号序号分类分类11数据数据22文档文档33模型模型44关联关系关联关系19二、智能化管道技术及创新通过工程数字化交付系统，实现设计、采购、施工过程中的数据向运营期的交付，为运营期的智能化管线提供数据基础。数据交付设计设计数据三维模型图纸文档数据导入通用格式采工程数字化交付管业主接收平台购合同约定采购数据文档资料建造模型理系统交付物数据导入施工施工数据文档资料视频图像20二、智能化管道技术及创新运营期管理子系统以工程建设数字化交付为基础，开展运营期智能化管理系统开发，主要包含应急指挥、生产调运、设备管理、安全环保、辅助决策等功能模块。智能化管线管理系统综合分析与展示管线基本信息隐患治理管线运行高后果区管线数字化管理管道完整性管理管线运行管理应急响应管理隐患治理管理基础信息展示业务活动管理管道巡线管理应急资源自动标注隐患排查功能集成运行参数监控三维事故模拟基础数据维护高后果区管理异常报警分析应急资源联动隐患整治输送配置计划应急抢险现场监控文档资料管理风险管理生产统计环境污染风险防控隐患跟踪分析1应急指挥2设备管理3天然气营销管理4安全环保管理5管线监管6辅助决策应急值班系统管理购销合同管理安全检查管理改扩建工程建设管线安全风险应急响应监管分析资产台账管理计划管理事件与事故管理基本信息资源调度工单管理设备预防性维HSE与质量现场动态指定管理安全教育培训护分析公司功能维修计划管理事故模拟库存管理计量管理职业健康管理总体进度…管线运行优化统计分析作业安全管理管线运行监管分析协同会商采购管理应急演练能源管理…结算管理…危险源管理…管线泄漏专题…营销趋势分析21二、智能化管道技术及创新运营期管理子系统1)管道完整性管理依据管道完整性管理体系，对建设管道业务活动、高后果区管理、风险管理、完整性管理、维修维护及效能评估等进行闭环管理。业务活动管理高后果区管理管道风险管理完整性评估维修与维护效能评估占压第三方施工打孔盗气事件管理地质灾害设施损坏泄漏内检测·业务活动监控信息看板防腐层检测管道检测阴极保护检测磁层析检测·状态趋势超声检测·业务数据处理·信息交互维修·工作提醒大修·业务数据统计分析·异常事件维修维护抢修改线人员管理设备管理巡线管理任务管理轨迹管理22二、智能化管道技术及创新运营期管理子系统2)油气调运管理实现对油气管道在、压力、流量及介质中硫化氢等危害物质含量进行监控和报警分析；实现运行参数和报警信息的可视化展示。运行参数监控异常报警分析输送配置计划生产统计管网调度优化20000输油泵运行台16000时12000年累数据生产统计80004000o运行台账正菜监督藁三器董群篇罐三罐收输销对比分长输管线运行日20132014增幅率20132014增幅率企业自购油报析单位：万吨单位：万吨12000.00%6000.00%1000500-20.00%-20.00%运行月报800400600-40.00%30040.00%40020060.00%60.00%200100分析报告080.00%080.00%收油量输油量销油量国内油进口油企业自购油2014年实收量占比2014年损耗量占比曹妃甸油库册子岛站实收总量大榭岛油库损耗总量黄岛油库以原油为例8141万吨日照首站46万吨塘沽站岙山站23二、智能化管道技术及创新运营期管理子系统3)智能决策对管线安全、设备维护、生产调度和营销统计等运营数据进行分析，为业主提供管线风险控制、设备预防性维修、运行方案优化和收输销存优化等决策支持。管线安全风险分析设备预防性维护分析运行优化分析营销趋势分析控调度优化方案莱州站压力监控运行宣章站参数流量监控监控济南站齐河临淄站坊子站硫化氢含量胶州立青岛站警胶西站压力报警异常济宁站莱芜站黄岛站报警泊里站流量报警分析运行优化分析硫化氢报警日照站LNG接收站配置计划输送调度优化模型最高高高品品配送优化配置计划工艺调整方案27301950>021-011URI-017087015021-015DEFOTEE1950运行台账081-012>V生产A00K45)1102101F0210(N87长输运行日报2730统计1F0260280(N87(N93)83-1运行月报83879387S(N93R98)700AD24二、智能化管道技术及创新创新点1)形成数据标准体系，组织过程资产的积累开展全生命据标准体系建设，完成工程建设期、运营期5大类、62项数据标准编制。为数字化、智能化管道建设奠定了坚实的基础。建设期数据资产交付工具设计数字化设计设计数据三维模型图纸文档全生统一的数据标准运营期数据资产命周物资数据采集期数施工数据采集据库施工施工数据文档资料视频图像二维码25二、智能化管道技术及创新创新点2)打通管道全生命理的数据流、工作流基于统一的数据标准，建立了天然气长输管道设计、采购、施工、试车、运维全生命周期数据管理的数据流，各阶段数据“无缝衔接”，确保数据“数出一源、同质合并、全局共享、综合利用”；建立了建设单位、监理单位、物资供应商、施工承包商及检测承包商以及运维管理的关键业务流，在同一的平台上协同作业，统一管理。26二、智能化管道技术及创新创新点3)模块化的功能设计基于云平台，进行功能的模块化设计，可根据不同用户的需求提供设计数字化交付、工程项目管理、工程数据采集、工程数字化交付、完整性管理等不同功能服务，或全生命周期产业链的功能服务。管线建设综合监管综合管理管线运营综合监管工程建设管线数字管线完整性管线运行管隐患治理管应急响应天然营销天然调运管理化管理管理理理基础数据应用计划应用计划管道巡线应用计划设计管理维护高后果区管理管理管生产监控管理合同管理文档管理完整性评下游用户下游用户管道检测生产调度下游用户价管理管理管理管理计划管理二维地理隐患治理气量输配气量输配管道维修计量管理气量输配信息管理维…………………………27二、智能化管道技术及创新创新点4)基于地理信息系统开发了数字化管道“孪生”在基于地理信息系统(GIS))开发的建设运维一体化平台中，实现工程建设、运维管理的管道模型、数据集成，实现了管道工程实体交付的同时交付数字化管道，建设与运维的无缝交付。在二、三维可视化平台上进行管道的全生命管控。28二、智能化管道技术及创新创新点5)实现三维设计模型到GIS系统的转换开发了三维模型的转换技术，实现了SmartPlant、BIM等三维设计模型与三维地理信息平台(GIS)模型转换，确保了设计、建造与运维的三维模型、数据、文档以及关联关系的一致性，提高了平台运行的效率和稳定性。29二、智能化管道技术及创新创新点6)实现人机料管理、物资供应、工程管控的物联化通过二维码、RFID、UWB、某著名企业应用等技术应用，实现人机料、物资调配、数据采集及审核、工程管控的物联化应用。基本信息岗位/工种资质/证件技能/培训劣迹信息进出场工程人员物资APP施工APP监理APP二维码胸牌扫描现场记录合同设计物流施工采购仓储运行全生命(PICM)3030二、智能化管道技术及创新创新点7)基于管道实体对象管理的数据库基于管道对象的数据模型，实现管道的完整性管理。线路工程以实体对象的焊口编码和空间坐标，实现焊口及其关环境的数据、模型、文档的关联与管理。设计采购施工管道中线走向采购文件铺管位置材质炉批号、板材号焊接工艺壁厚管号超声波检测结果防腐管材理化数据射线检测记录设计压力机械测试结果基线检测数据对齐管体检验结果线性里程+空间坐标31二、智能化管道技术及创新创新点7)基于管道实体对象管理的数据库站场工程以实体对象的标识码(ItemTag)，实现工程对象与其相关数据、模型、文档的关联与管理。三维模型管道轴测图数据表/清工艺控单制设备：泵管道仪表工性能曲线艺流程图工艺流程图仪表回路图维护计划激光扫描32二、智能化管道技术及创新创新点8)利用大数据分析辅助项目管控基于全生命据中心，对设计、采购、施工过程中的数据进行综合分析，辅助工程建设项目管控。33Contents目录一、智能化管道概述二、智能化管道技术及创新三、智能化管道实施案例四、展望三、智能化管道实施案例依托新疆煤制气外输管道工程、鄂安沧输气管道工程开展智能化管道建设相关工作，公司所属石油工程设计公司作为拿总单位，按照“统筹规划、数据第一、急用优先，分步上线”的原则，开展了数字化交付、工程建设平台、运营管理平台的开发工作。35三、智能化管道实施案例数字化交付平台以空间地理信息数据为基础，以管道数据实体为管理对象，完成管道数据、文档、模型及其关联关系的数字化交付。生产运行汇总大数据分析更新改造信息设备维修记录可研数据详设数据物资数据规划可研基础设计详细设计物资采办施工运维规划数据初设数据厂家信息设计数据建设数据统一规范的数据标准数据类数据库文件类数据库模型类数据库36三、智能化管道实施案例完成线路系统8个专业45类、站场系统11个专业127类结构化数据定义及交付，总完成率100%;完成42190个文件类数据的集中存储及交付，总完成率95%；完成衡阳站、郴州站8926个单体模型的数据加载，总完成率20%;完成典型穿越、隧道模型加载。合同理：系统管理文档类联哈哈欣42有效新气管道设计数字化交付平台物量列表段吕泽俊1档班基础区一定合计领域重基础部分总面与运输总图与运输1888栋楼穿简越/隧道圆锥与劲护储藏本体过滤器工艺89页眉删除定位导入通信单设备□立式储蓄□储藏本体□清管器收发球装置项目编码“管理编码”结构阅读编号·功能应编号项目编码“管理编码”结构阅读编号·功能应编号设备编号：设备编号：XQ02XQ02102SP031091704-F50501A:过滤分离器过滤分离器器式m101561-9.43205017-3026102SP031091704-F50501A:过滤分离器过滤分离器器式m101561-9.43205017-3026XQ02XQ02702702SPOH031704.7500018过途分离器过滤分离器器式m101561-9.43205047~1026SPOH031704.7500018过途分离器过滤分离器器式m101561-9.43205047~1026XQ02XQ02702SP081031704-CC0201A旋风分离器使风分离器立式m101561-9.43205017-3026702SP081031704-CC0201A旋风分离器使风分离器立式m101561-9.43205017-3026XQ02T02SP051031704-CC0201B蓝风分离器:虚风分离器立式m101561-9.43205017-3026XQ02T02SP051031704-CC0201B蓝风分离器:虚风分离器立式m101561-9.43205017-3026放空立营放空火炬深地理□过滤器营壳式热交换器压力容器加热护起重机10✔第1共1页显示1到1共4记录37三、智能化管道实施案例工程建设管理平台完成包含数据管理、项目管理、综合管理三个类别的，共计25个功能模块的研发工作。标准规范标准规范综合平台主页办公管理(某著名企业办公APP、项目管理APP)管理二三维可视化管控及综合展示范围管理设计管理对外关系物资管理资源管理施工管理监理管理竣工管理项目管理风险管理质量管理HSSE管理事故事件进度计划沟通管理成本管理(投资、合同、财务)采购管理纪检管理党群管理文档管理数据管理物资数据管理(APP)施工线路数据管理(APP)施工场站数据管理(APP)38三、智能化管道实施案例1)项目管理功能模块根据功能需求对接，工程建设管理平台共涉及功能点298项，流程104个。截止目前，已完成功能确认的功能点248项(占比83%)，流程75个(占比72%)。2)焊接、检测数据及录入率截止目前，系统录入焊口数据51046条，录入率96.74%；射线检测数据50568条,录入率97.07%;相控阵检测数据25142条,录入率94.82%。3)钢管数据及录入率截止目前，系统录入钢管数据59360条，录入率93.47%；冷弯弯管数据4870条，录入率99.4%;热煨弯管数据3075条,录入率98%。39三、智能化管道实施案例4)领导驾驶舱根据管理需要在业务模块中进行数据统计，已完成6类21或数据表的数据分析，辅助项目管控。40三、智能化管道实施案例运营管理平台1)生产运行子系统以满足管道安全生产运行管理为主要目的，实现智能调度管控为目标，负责日常管道生产计划、运行、调度、工艺操作、值班、计量、能耗等业务管理。报表系统组织展示层综合查询管理计划管理运行管理辅助功能票据管理值班管理生产报表日志管理丶执行层生产调度管理计量气质计量计量计量计量管理交接化验培训人员设备管理分析管理管理管理基础能耗生产能耗重点用能设备单耗新鲜水消耗及污染系统配置层管理物排放接口基础配置三、智能化管道实施案例2)完整性管理子系统把管道数据与日常业务紧密融合，以完整性管理规范为指导，构建管道基础数据管理、维修管理