徐堅(jiān)

浙江浙能天然氣運(yùn)行有限公司 浙江杭州 310000

1 大數(shù)據(jù)背景下天然氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用

1.1 天然氣管網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)

天然氣管網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)是管網(wǎng)調(diào)度的主要依據(jù)，其精確程度直接關(guān)系到管網(wǎng)調(diào)度的可靠性及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)為設(shè)備科學(xué)檢修提供依據(jù)，因而直接影響管網(wǎng)運(yùn)行水平。天然氣管網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)存在一系列特點(diǎn)，包括高不確定性、多因素耦合、多顆粒度等。由于建模機(jī)制與出發(fā)點(diǎn)不同，因此存在不同的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，目前此領(lǐng)域研究主要集中在專家系統(tǒng)、模糊邏輯、灰色理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等預(yù)測(cè)方法。在大數(shù)據(jù)背景下，隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)高層次抽象提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度。為了充分利用大量管網(wǎng)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)方法，從特征提取和時(shí)序預(yù)測(cè)等方面對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行利用[1]。

1.2 管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)與日常數(shù)據(jù)收集

完整性管理的數(shù)據(jù)收集需要在建設(shè)初期就開(kāi)始進(jìn)行，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段和評(píng)價(jià)方法對(duì)建設(shè)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判，最大程度的保證管道使用過(guò)程中的完整性。另外，管道的設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)等相關(guān)信息，應(yīng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，便于管理人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而做出科學(xué)的決策。數(shù)據(jù)的收集主要包括兩個(gè)方面:一是歷史數(shù)據(jù)的收集；二是后期日常數(shù)據(jù)的采集。

（1）歷史數(shù)據(jù)收集。應(yīng)盡量多的收集管道相關(guān)數(shù)據(jù)，為燃?xì)夤艿劳暾怨芾硖峁?shù)據(jù)支撐。歷史數(shù)據(jù)包括管道建設(shè)初期的設(shè)計(jì)資料和圖紙、周邊地區(qū)的地形圖、施工檢測(cè)報(bào)告、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、選用材料證書(shū)、參考的各種規(guī)程規(guī)范等。

（2）日常數(shù)據(jù)采集。收集日常定期檢查數(shù)據(jù)，管道在交工投入使用后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期檢查，做好定期檢查過(guò)程中的數(shù)據(jù)收集。外腐蝕對(duì)于管道的壽命有著嚴(yán)重的影響，因此外腐蝕評(píng)價(jià)可以直接用于管道完整性管理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。但由于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，給定期檢查帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，如果依然延用過(guò)去逐個(gè)檢測(cè)的方法，不但會(huì)浪費(fèi)大量人力物力，而且容易延誤對(duì)管道的修復(fù)時(shí)間，導(dǎo)致某些已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題的管道無(wú)法得到及時(shí)有效的修復(fù)。因此需要制定特殊的檢測(cè)方案，并配套相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備。目前外腐蝕的情況評(píng)價(jià)主要從以下五個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)判斷：①外部防腐層的腐蝕情況（與建設(shè)初期的厚度進(jìn)行對(duì)比）；②陰極的腐蝕情況；③土壤環(huán)境（土壤濕度、酸堿性等等）；④雜散電流干擾情況；⑤管道內(nèi)部泄漏情況監(jiān)測(cè)。城鎮(zhèn)管網(wǎng)的檢測(cè)需要使用多種儀器進(jìn)行配合，并且對(duì)檢測(cè)的精細(xì)程度也有一定的要求。例如，檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)以陰極的腐蝕情況作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)于某些間隔太小的管道，可以使用試片法檢測(cè)。目標(biāo)管道的防腐層腐蝕情況通過(guò)電位梯度法進(jìn)行分析。雜散電流容易使防腐層破壞，可以通過(guò)管路線上交流電壓的變化看出，但是需要使用精確度更高的專用電流表。實(shí)際檢測(cè)時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注防腐層的厚度較小和雜散電流電壓較大的位置，要做到以陰極保護(hù)為主，用檢測(cè)手段來(lái)輔助，使評(píng)價(jià)過(guò)程更加的高效，評(píng)價(jià)結(jié)果更加的貼近實(shí)際[2]。

（3）收集日常風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)因素的相關(guān)數(shù)據(jù)收集是管道完整性管理過(guò)程中非常重要的一環(huán)。目前我國(guó)對(duì)于管道完整性管理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要使用半定量評(píng)價(jià)方法。半定量評(píng)價(jià)方法的原理是肯特完整性管理模型，應(yīng)用到實(shí)際中可以把管道使用過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素分為以下幾個(gè)部分，日常需對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行定期收集。①第三方的破壞風(fēng)險(xiǎn)；②自然腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；③設(shè)計(jì)不合理風(fēng)險(xiǎn)；④施工過(guò)程操作失誤風(fēng)險(xiǎn)。

（4）收集日常維修、事故數(shù)據(jù)。收集日常生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)期間管線檢測(cè)、維護(hù)、事故案例及應(yīng)急搶修等歷史數(shù)據(jù)，能夠?yàn)楣芫W(wǎng)完整性管理提供更加安全的搶修方案，從而制定有效的解決辦法。其主要包括:①高風(fēng)險(xiǎn)管道維修方案的收集；②管道維修的管理數(shù)據(jù)；③管道維修的技術(shù)數(shù)據(jù)。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用展望

2.1 多源數(shù)據(jù)融合

多源數(shù)據(jù)融合是多學(xué)科新技術(shù)的集成與應(yīng)用，其包括數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合，為從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)中提取表征設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)特征提供了有效途徑。隨著多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的廣泛應(yīng)用，目前已有的數(shù)據(jù)融合方法種類有限并具有很大的局限性，而且不同數(shù)據(jù)源、不同精度的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)融合帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展適用范圍廣、融合精度高的數(shù)據(jù)融合方法將是數(shù)據(jù)融合技術(shù)未來(lái)的研究方向。另外，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)互操作技術(shù)是促成多源數(shù)據(jù)融合在天然氣管網(wǎng)中推廣的關(guān)鍵。大數(shù)據(jù)背景下，多源數(shù)據(jù)融合在天然氣管網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)測(cè)和維護(hù)中能夠降低數(shù)據(jù)不確定性，提高準(zhǔn)確率，具有重要價(jià)值。

2.2 綜合信息平臺(tái)建設(shè)

天然氣管網(wǎng)綜合信息平臺(tái)集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)融合、設(shè)備管理、通信管理、運(yùn)行維護(hù)、管網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度優(yōu)化、智能分析、健康評(píng)估和預(yù)測(cè)等功能于一體。隨著大數(shù)據(jù)背景下市場(chǎng)需求和新技術(shù)的快速發(fā)展，未來(lái)天然氣管網(wǎng)綜合信息平臺(tái)將朝著集成化、規(guī)?；?、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。多源特征融合是構(gòu)建綜合信息平臺(tái)的基礎(chǔ)，大規(guī)模管理是綜合信息平臺(tái)的主要特征。數(shù)據(jù)采集多樣化、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)智能化、決策優(yōu)化化、模塊開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化是大型設(shè)備管網(wǎng)綜合信息平臺(tái)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。綜合信息平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)合理配置、安全可靠、優(yōu)化高效的重要途徑[3-4]。

3 結(jié)語(yǔ)

在大數(shù)據(jù)背景下，通過(guò)充分分析和利用天然氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以提高管網(wǎng)管理水平，提高各方面效益，管網(wǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用具有良好的前景和巨大的潛力。通過(guò)結(jié)合具體的功能需求確定算法及其使用方法，并進(jìn)一步結(jié)合使用需求完成平臺(tái)開(kāi)發(fā)，可以更加充分地挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，進(jìn)一步對(duì)管網(wǎng)的調(diào)度與管理進(jìn)行優(yōu)化，具有重要的工程實(shí)際意義。