陕京输气线的关键陕京输气线的关键 15001500 天天2000 公里输气线的物联网之道。5 月 11 日凌晨 2 时，陕京输气管道的榆林压气站巡检员赵永辉（化名）拿着 PDA 移动终端，到场站里溜达了一圈，所有压缩机的运行参数旋即通过 PDA 系统传到了局域网系统里，而他要做的是每隔两小时准时巡检场站一次，而巡检一次仅需不到 5 分钟。四年前赵永辉的工作绝非这么简单，同样是两小时一次的巡检，他要仔细巡查场站所有压缩机的关键部位和相应技术参数并记录相关的数据资料，一次巡检下来要 40 多分钟。如今的变化来自于陕京输气管道建设方中石油北京天然气管道有限公司（下称“北京天然气管道公司” ）应用的 PDA 巡检技术，而这只是北京天然气管道公司实施物联网战略的缩影。饭桌上的灵感2007 年，现任北京天然气管道公司 CIO 的董绍华从生产运行处副处长调任科技与信息处处长。他一上任便面临着业务部门提出的利用企业信息化手段改进巡检水准的严峻考验，这在当时对于一穷二白的信息化管理部门而言确实是一个烫手的山芋。当时，陕京输气管线上有 100 多所场站，包括首站、压气站、分输站、清管站、末站、阀室和操作区等不同种类的场站，虽然场站技术方向有所侧重，但是却有一点全部场站都相同，那就是必须定时巡检确保场站设备正常运行。不论白天黑夜，也不管刮风下雨、天寒地冻，值班的巡检员必须每隔两个小时到场站里巡检一次，庞大的管道设备的运行参数必须用笔和纸记录下来。 “冬天的时候，拿笔的手冻得握不住笔，刮沙尘暴时眼睛睁都睁不开，而夏天烈日能把人给晒化了。 ”接受毛乌素沙漠（榆林压气站位于此）洗礼九年的赵永辉感慨到。在自然环境颇为恶劣的情况下，尤其是巡检员在值夜班时，由于夜间人本身就比较困，再加上有些场站都是露天的，夜间灯光效果不好，因此巡检员会看不准设备运行数据而抄错的情况也偶有发生。与此同时， “有个别巡检员因为自身或外界因素有可能漏巡，而百分百监控到位却是我们不变的任务和目标。 ”董绍华对记者说。陕京一线和二线都起于陕西靖边，分别终于北京衙门口末站和北京大兴采育末站。北京所用天然气 100%由陕京输气管线供给，并且陕京一线和二线通过西气东输冀宁联络线与西气东输管道联网，形成了长庆油田、塔里木油田和华北油田三大气源保障北京天然气供应的格局。这样的长输管道存在着点多、线长、面广等复杂特点，场站是管道中的枢纽地，弥补巡检漏洞、改进巡检技术的要求摆在了董绍华的案头。然而很多方案都是治标不治本的，公司相关负责人更希望能彻底地解决该问题。连董绍华自己都难以置信，公司的场站 PDA 巡检技术灵感竟来自于与朋友的一次聚餐。在这个问题悬而未决的情况下，有一次，董绍华约了几个朋友一起去饭店聚聚，点菜时董绍华发现，服务员并没有像其他饭馆的服务员一样，拿着纸笔记下点的菜名，而是掏出一个类似手机的东西，手指快速敲击着键盘，董绍华他们要点的菜瞬间就全部传到厨房外服务台的电脑上了。当时，PDA 掌上电脑在饭店的应用正悄然流行。这让董绍华灵感一现， “PDA 技术也完全可以用到管道行业的场站巡检上，这不仅可以达到管道管理自动化的目的，还可以无限接近百分百监控到位的目标。 ”于是，那顿饭吃完后，董绍华快速组织手下的 IT 工程师进行研究讨论，令人激动的是，几乎所有人都赞成这个灵感一现的设想与规划，甚至有人认为，这就是“三全其美”的事儿。公司分派专人到 PDA 技术运用先进的电力企业去考察学习，快速与某高校达成合作，并启动了场站 PDA 巡检技术的项目。从研究入手，经过了工业试验，该技术 2007 年就进入了推广应用阶段。“其实 PDA 技术哪里都可以买到，但是最关键的一点是，如何根据管道行业的特点提出与之相吻合的需求。 ”事后董绍华总结道。很快，公司为每名巡检员配上了一部价值一万多元的 PDA 移动终端，巡检时只要携带着这个掌上电脑在场站溜达一圈，就可以将设备运行参数自动传到这个 PDA 移动终端上来，然后通过联网技术进一步传到电脑的系统当中。 “坐在我的办公室里，就能实时掌握场站的设备运行情况，设备是否出现故障也就一目了然了。 ”董绍华颇为自信地说， “比如这个陕西神木的采育站监测记录，包括进站的阀位、进站的参数、运行的温度、流量、阀门、出站压力、阀位等，这些数据参数都会通过相关技术传到互联网的系统中。 ”这也被巡检员看作“另一双眼睛” ，不仅可以避免人眼失误造成的记录过错，还可以时刻将巡检员的工作状态锁定在“这双眼睛里” ，巡检员如漏巡、旷工，则即刻在电脑系统里显示出来，这对于统一管理巡检团队起到了歪打正着的作用。 “现在几乎完全不存在漏巡的情况了。 ”赵永辉如是说。看到 PDA 巡检技术运用得如此良好，忙了大半年，董绍华以及他手下的 IT 工程师终于松了口气。但几千公里的输气线路绝非应用 PDA巡检技术就可以保证其安全运行的，面对复杂的地质条件，需要更多的物联网技术来解决安保问题。管道安保“千里眼”1997 年 9 月 10 日，陕京一线输气管道工程投产，全长 1256 公里，管径 660 毫米，设计压力 6.4 兆帕，设计年输气量 33 亿立方米，是我国当时陆上距离最长、管径最大、所经地区地质条件最为复杂、自动化程度最高的输气管道。 “陕京一线在我国油气长输管道建设史上具有里程碑式的意义。 ”董绍华告诉记者。“陕京二线”于 2006 年底建设完成，全长 932 公里，管径 1016 毫米，设计年输气量为 120 亿立方米。它的建成投产使年输气能力由36 亿立方米增加到 116 亿立方米，地下储气库日应急调峰能力达到3400 万立方米。它的建成投产改变了北京供气紧张的局面。但是，作为天然气长输管道，陕京一线、二线发端于沙漠之中，穿过了黄土高原、太行山、河谷平原等各色的地形地貌，这让为华北地区输气的管道暴露在了“隐形炸弹”之中，尤其是在黄土高原、山区等滑坡泥石流高发区，突发地质灾害很可能将管道悬空、破损，也有可能造成管道漏气等安全事故发生。2008 年 4 月，位于朔州市安家岭煤矿对面的陕京一线天然气输送管道破裂，由于发现及时、措施有力，所幸未造成什么事故。“输气管道所穿过的区域很多都是荒郊野外、人迹罕至的地方。 ”董绍华不无忧虑地说， “虽然巡线员会定期巡线，但是他实际上什么时间去巡检，有没有漏检现象，公司却难以实时监控和管理。 ”“在人迹罕至之处，又该如何规避第三方对管道的影响呢？”董绍华不得不陷入深深的思考之中。董绍华所指的第三方，包括地质灾害、建设施工等外界因素。除了以上所说的地质灾害以外，第三方打孔施工的现象是影响管道运维的一大因素。 “施工方有时麻痹大意，有时并未探知管道的存在。 ”熟知业务的董绍华告诉记者。但是管道埋藏深度在 1 米、2 米、3 米不等，受施工方破坏的几率依然存在。 “长输管道的运维最难的一点，正是这些第三方的影响，因为它们不可控。 ”董绍华一语中的。而物联网技术似乎为此难题的解决打开了一扇窗。 “物联网是一种集成的技术，并非单一功能。 ”在公司已经实施 PDA 巡检技术、管道内腐蚀监控系统、立体仓库等三大系统之后，董绍华想进一步利用物联网技术将 2000 公里长的冰冷的管道变得有温度和感知。于是，2008 年末，董绍华以及 IT 团队启动了地质灾害监控系统的调研工作。所幸，中石油集团并未将物联网技术的应用放到集团六统一原则中去（六统一是指统一规划、统一设计、统一实施、统一平台等） ，北京天然气管道公司可以放手大胆去做。然而，又一道难题横桓在了北京天然气管道公司的面前。要上马地质灾害监控系统的话，必须精心选择管道上合适的地方安装传感器，而要安装传感器就必须解决供电难题。地质灾害高发区一般都是人烟罕至之地，很多电力设备也并未覆盖到那些地方，如果将太阳能电池板安装在外部，恐怕会被当地百姓破坏或偷走，供电难题何以解决？“中间这个桩子里安装着太阳能电池板，这是解决供电难题的伪装技术。 ”董绍华笑着告诉记者，这个电池板可以为传感器提供用电，当巡线员来到此地巡线时，传感器通过 GPS 技术，将管道的水压、测斜度等各项参数都传到特定的电脑系统上。2009 年，地质灾害监控系统正式上线并实施。虽然系统不能够显示发生了什么地质灾害、第三方施工方式如何，却能够实时显示管道的受损情况。 “如果第三方施工时，挖掘机在管道周围挖土，系统就会显示预警，然后最合适的巡线员会及时赶到。这就够了。 ”董绍华颇为欣慰地说。不过，对于此系统，董绍华认为，仍然存有遗憾， “那就是在第三方施工时，挖掘机第一铲子就挖到管道并造成管道破损，则预警自然就无效了。 ”通过这个系统，互联网和管道终于建立起了一个紧密的联系，它可以通过办公室里的互联网看到管道任何变形的情况，通过物联网实时的调阅和控制，来实现管道运行数据和灾害数据的实时显示和实时管理，这就是物联网技术最具代表性的应用，目前陕京一线、二线都在用这套“产生感知的系统” 。令董绍华颇为激动的是， “物联网可以让原本冰冷难测的设备变得有温度和感知，就像人的躯体重新活了过来一样。 ”与之相辅相成的系统，还有公司早在 2002 年就已应用的管道内腐蚀监控系统。彼时，机缘巧合，在国内率先引进并实施了管道完整性管理的董绍华，为公司引进了管道内腐蚀监控系统，那是他第一次在物联网技术与业务结合上小试牛刀，却为公司节省了不必要的开支，确保了管道的安全运行。这个系统通过加探头的形式，时刻探测管道内部哪一块被腐蚀了、哪一块内壁变薄了，通过互联网把信号传到计算机上，时刻掌握内部腐蚀和锈蚀情况，做到监控人一目了然、心中有数。库房里的“机器人”而与这些维护管道安全的系统相比，立体库房里的“智能机器人”们也在彰显着物联网技术的极大魅力。北京天然气管道公司是由中国石油天然气集团公司与北京市人民政府于 1991 年 7 月 12 日共同出资组建的，是中国石油专业从事管道建设和运行管理的地区公司，主要负责陕甘宁至北京输气管道工程（下称“陕京管道” ）的建设、运营及管理。 “因为长输管道有着点多、线长、面广等特点，那时公司每年设备的库存量就达 8 亿元之多，以防设备部件损伤带来的安全风险。 ”董绍华说。不仅如此，由于库房里备品备件种类繁多、数量庞大，在出库或入库时经常会遭遇不及时、不准确的尴尬与无奈。另外，很多备品备件都有使用年限，比如橡胶制品包括密封圈等，在公司所设的 10 大库房当中，经常是有些备品备件放在库房里超过了使用年限，而有的库房恰恰相反，缺少生产过程中亟需的备品备件，造成资源浪费和物流效率低下。2006 年，董绍华还在生产运行处任副处长，但是他对立体库房的建设也颇为了解。他回忆到，当时的科技与信息处处长与相关业务负责人一起，深切感受到对先进典型代表“解剖麻雀”的必要性，不仅到海尔等知名物流企业参观考察，还到国外同行业企业参观学习，并将参观收获一并汇报给了公司最高领导，最后，领导一语定乾坤，确定了“要引进先进的物流企业技术”的理念。当年，北京天然气管道公司引进了物联网物流技术，并于 2007 年进行了实施。 “我们是全国首个将物联网物流技术引进到管道行业的企业。 ”董绍华对于立体库房的建设表达着钦佩和支持之情。自动化立体库房是由出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通信系统、自动控制系统、计算机监控系统等组成的复杂的自动化系统。从 ERP 系统里输入指令它就能自动操作，类似多功能的“智能机器人” 。最典型的应用则是，系统运作时，备品备件出库的话， “智能机器人”从第几架第几个柜子取出来，放到托盘里；入库的话，系统会将备品备件放到托盘里，然后自动放到第几架第几个柜子上。根本不用人动手帮忙。大港储气库是备品备件较集中的地区，在上了立体化库房之后，守库的员工人数从 8 人一下子降到了 2 人，原来备品备件出库时需要员工搬进搬出，劳动强度非常大，现在虽然员工人数仅 2 人，可是只需要点下鼠标进行电脑操作即可，劳动强度反而降低了很多。其他立体库房情况也是如此。系统掌握了仓库的所有备品备件的详细数据，所以，在某一种备品备件即将到使用年限之前，系统就会通过“智能机器人