王新劉建平王巨洪
(中國(guó)石油管道公司 河北廊坊 065000)
管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是管道完整性管理的核心環(huán)節(jié),通過(guò)開(kāi)展管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可有效識(shí)別對(duì)管道安全運(yùn)行有不利影響的危害因素,評(píng)價(jià)事故發(fā)生的可能性和后果大小,綜合得到管道風(fēng)險(xiǎn)高低,并針對(duì)性地提出風(fēng)險(xiǎn)控制措施[1]。近些年來(lái),管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)不斷發(fā)展,在世界范圍內(nèi)得到了普遍應(yīng)用。然而隨著應(yīng)用的深入,以半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為代表的傳統(tǒng)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法錄入數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不足,評(píng)價(jià)結(jié)果過(guò)于主觀等缺點(diǎn)不斷暴露,現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法并不能滿(mǎn)足管道風(fēng)險(xiǎn)管控精細(xì)化的需求[2]。為此,需要改進(jìn)現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,以適應(yīng)管道管理的需要。以中俄東線天然氣管道為起點(diǎn),管道建設(shè)步入智能管道建設(shè)階段,物聯(lián)網(wǎng)、智能移動(dòng)終端、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)改變著管道各業(yè)務(wù)領(lǐng)域[3-5],管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也朝著實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、結(jié)果可視化、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警等方向發(fā)展。鑒于此,本文對(duì)現(xiàn)有管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法中存在的問(wèn)題和缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),對(duì)造成這些問(wèn)題的原因進(jìn)行分析,并展望了智能管道時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的發(fā)展趨勢(shì)。
按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的量化程度,管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法可分為定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法、半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。目前國(guó)際上應(yīng)用較多的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是以肯特打分法為代表的半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。這種方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易懂,可操作性好,對(duì)數(shù)據(jù)要求低,評(píng)價(jià)周期短,自1992年W. Kent. Muhlbauer 編寫(xiě)《管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)》以來(lái),以中國(guó)石油為代表,半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外管道企業(yè)廣泛應(yīng)用[1]。中石油管道公司經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累,根據(jù)中國(guó)石油管道運(yùn)行的實(shí)際情況對(duì)肯特法指標(biāo)進(jìn)行了修改完善,逐步形成了比較成熟的管道半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,并開(kāi)發(fā)了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件RiskScore。目前,該方法已在中石油進(jìn)行了大范圍推廣應(yīng)用。
錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、完整直接決定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)存在兩方面問(wèn)題,一是管道建設(shè)期數(shù)據(jù)缺乏導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入不完整。近年來(lái),管道工程質(zhì)量問(wèn)題成為管道運(yùn)行的主要風(fēng)險(xiǎn)之一,施工過(guò)程中形成的施工缺陷,導(dǎo)致管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增高。目前,建設(shè)期數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,存在數(shù)據(jù)填報(bào)不及時(shí)、不完整、不準(zhǔn)確等問(wèn)題,直接影響到建設(shè)期數(shù)據(jù)的質(zhì)量。另一個(gè)問(wèn)題是管道運(yùn)行期數(shù)據(jù)類(lèi)型及來(lái)源多樣導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)整合錄入工作量大,精度不高。目前,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)來(lái)源于不同系統(tǒng),各系統(tǒng)之間并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)融合互通,不同類(lèi)型數(shù)據(jù)需要查閱不同系統(tǒng),比如壓力、陰極保護(hù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),一般來(lái)自各監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采集要求實(shí)時(shí)性及采集頻率較高;管道本體數(shù)據(jù)往往需要通過(guò)內(nèi)外檢測(cè)等手段獲得,數(shù)據(jù)量大,難以直接錄入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型;第三方損壞、地質(zhì)災(zāi)害等數(shù)據(jù),部分來(lái)自監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),但大部分需要管道管理人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別,也有部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)自日?qǐng)?bào)、月報(bào)及年報(bào)等生產(chǎn)報(bào)表,數(shù)據(jù)的采集及錄入工作量大,精度較差。目前,國(guó)內(nèi)很多管道管理企業(yè)已經(jīng)采用信息平臺(tái)來(lái)管理日常數(shù)據(jù),比如中國(guó)石油管道公司應(yīng)用管道完整性管理系統(tǒng)(PIS)進(jìn)行日常業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)管理,應(yīng)用RiskScore風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),目前PIS系統(tǒng)與RiskScore已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)互聯(lián),但大部分?jǐn)?shù)據(jù)還需要經(jīng)過(guò)處理后手動(dòng)錄入RiskScore軟件。
管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性不足的原因包括:
(1)數(shù)據(jù)利用率較低。半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法所要求的數(shù)據(jù)量和類(lèi)型有限,且大部分?jǐn)?shù)據(jù)需要人工錄入,可能影響錄入數(shù)據(jù)的質(zhì)量,最終影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確程度。
(2)評(píng)價(jià)結(jié)果主觀性較強(qiáng)。半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系多是建立在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,隨著環(huán)境的發(fā)展變化以及人們對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知水平的提高,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的細(xì)致性、層次性以及權(quán)值分配的合理性存在的問(wèn)題不斷暴露,比如表1中管段1和2失效可能性得分都為330分,但管段2在腐蝕方面存在明顯短板,如果以管段整體失效可能性衡量管道發(fā)生泄漏事件的可能性,管段2腐蝕風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)被忽略。另一方面,半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程更多依靠評(píng)價(jià)人員的經(jīng)驗(yàn),評(píng)價(jià)結(jié)果主觀性強(qiáng),不同的評(píng)價(jià)人員使用相同的資料評(píng)價(jià)同一個(gè)管段可能會(huì)得出不同的結(jié)果。
目前,管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作往往是周期性開(kāi)展,GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》中規(guī)定:管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)論來(lái)確定,且不宜超過(guò)3年。中石油管道公司的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作為一年一次,但管道風(fēng)險(xiǎn)具有實(shí)時(shí)變化的特性,一年一次的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并不能體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)變化的特性。同時(shí),目前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果往往是針對(duì)評(píng)價(jià)時(shí)管道的風(fēng)險(xiǎn)狀況,缺乏對(duì)未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)警。
表1 半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果示例 分
智能管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為基礎(chǔ),融合智能移動(dòng)終端、電子標(biāo)簽(RFID)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),通過(guò)采集獲取油氣管道各類(lèi)數(shù)據(jù),利用大數(shù)據(jù)分析工具,實(shí)時(shí)計(jì)算管道風(fēng)險(xiǎn),為風(fēng)險(xiǎn)管控提供支持[6]。智能管道時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程見(jiàn)圖1。
圖1 智能管道時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要流程
智能管道時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)、智能移動(dòng)終端、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算將給風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)帶來(lái)以下轉(zhuǎn)變。
目前管道企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作往往由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員或?qū)I(yè)團(tuán)隊(duì)按照評(píng)價(jià)流程采集數(shù)據(jù)、收集資料、分析計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)。作業(yè)所需時(shí)間長(zhǎng),一次完整的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別評(píng)價(jià)要用至少兩、三個(gè)月時(shí)間完成,評(píng)價(jià)周期長(zhǎng),使得風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的時(shí)效性大大降低。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能移動(dòng)終端的應(yīng)用及信息系統(tǒng)互通互聯(lián)使得風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)成為可能。
(1)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,在油氣長(zhǎng)輸管道的一些業(yè)務(wù)領(lǐng)域,已經(jīng)開(kāi)始利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集管道相關(guān)數(shù)據(jù)[7],比如正在建設(shè)的中俄東線利用視頻監(jiān)控、泄漏預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、智能陰極保護(hù)樁等技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控,可以實(shí)現(xiàn)管道的全面感知。隨著物聯(lián)網(wǎng)及智能移動(dòng)終端技術(shù)在管道上的應(yīng)用,將一些數(shù)據(jù)由原來(lái)的人工采集升級(jí)為設(shè)備自動(dòng)采集和傳輸,保證數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取,而且擴(kuò)展了數(shù)據(jù)的多樣性,通過(guò)對(duì)多類(lèi)數(shù)據(jù)的綜合分析得出更為準(zhǔn)確、可靠的評(píng)價(jià)結(jié)果,提前預(yù)知管道運(yùn)營(yíng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)反映管道風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)逐漸增多,使得管道在線、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)成為可能。
(2)智能移動(dòng)終端+云計(jì)算技術(shù)。智能移動(dòng)終端的應(yīng)用,使得管道巡線人員可以方便地把日常巡檢中發(fā)現(xiàn)的異常事件及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)[5],但由于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所涉及數(shù)據(jù)較多,技術(shù)量大,目前并不能將巡檢中發(fā)現(xiàn)的異常事件實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果。隨著云技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)將由傳統(tǒng)的集中式向網(wǎng)絡(luò)協(xié)作式發(fā)展,利用云平臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算能力,對(duì)巡線過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的異常進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)計(jì)算,并將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)發(fā)布給巡線人員,實(shí)現(xiàn)異常事件的快速響應(yīng)。
(3)信息系統(tǒng)的融合互通。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)很大一部分來(lái)自各管道業(yè)務(wù)系統(tǒng)。目前,針對(duì)不同的業(yè)務(wù)模塊,管道企業(yè)往往應(yīng)用不同的信息系統(tǒng),以中石油管道企業(yè)為例,管道完整性管理系統(tǒng)(PIS)負(fù)責(zé)管道日常完整性管理,管道ERP系統(tǒng)負(fù)責(zé)物流、資金流及信息流的統(tǒng)一,管道工程建設(shè)管理系統(tǒng)(PCM)負(fù)責(zé)工程業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理[8]。不同的信息系統(tǒng)各信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)管理重點(diǎn)不同,數(shù)據(jù)格式不同,并不能實(shí)現(xiàn)有效的信息共享。在智能管道時(shí)代,隨著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,管道數(shù)據(jù)中心的建設(shè),將會(huì)完成系統(tǒng)融合互聯(lián),可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)期數(shù)據(jù)、管道日常管理數(shù)據(jù)、社會(huì)環(huán)境數(shù)據(jù)等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)的集成,改變了傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要從不同系統(tǒng)提取的局面,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)將會(huì)從數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)提取所需數(shù)據(jù),在實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)掌握風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的同時(shí),大大減輕了人力成本。
(1)錄入數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面。智能管道時(shí)代,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于管道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),同時(shí)通過(guò)不同信息系統(tǒng)的融合互聯(lián),完成建設(shè)期數(shù)據(jù)、管道日常管理數(shù)據(jù)、社會(huì)環(huán)境數(shù)據(jù)等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)的收集和整合。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采集錄入模式包括:①在線填報(bào)上傳。 ②業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取。③智能移動(dòng)端采集上傳。④離線填報(bào),本地保存,在有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境后進(jìn)行同步,確保數(shù)據(jù)錄入可行性與及時(shí)性。這些采集錄入方式極大減少人為數(shù)據(jù)錄入,使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)采集更加真實(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和可追溯 。
(2)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型方面。傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法認(rèn)為,任何給定管段的風(fēng)險(xiǎn)分值是由失效概率和后果的函數(shù)確定的,風(fēng)險(xiǎn)分值受所識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)因素及其設(shè)定的權(quán)重影響。也就是說(shuō)傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法過(guò)于主觀,主要依賴(lài)于專(zhuān)家判斷,僅能夠進(jìn)行部分失效原因分析,再加上數(shù)據(jù)不足,降低了評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度。
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),“管道大數(shù)據(jù)化”的概念應(yīng)運(yùn)而生,大數(shù)據(jù)意味著管道從生產(chǎn)開(kāi)始到服役的最后一刻所有的數(shù)據(jù)都將被保留下來(lái)[9-10]。管道大數(shù)據(jù)的定義為:以管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為基線,實(shí)現(xiàn)將內(nèi)檢測(cè)信息、外檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)施工資料數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)維數(shù)據(jù)、管道環(huán)境數(shù)據(jù)和日常管理數(shù)據(jù)等的校準(zhǔn)、對(duì)齊整合,使各類(lèi)數(shù)據(jù)均可對(duì)應(yīng)各環(huán)焊縫信息,形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)表[6]。在大數(shù)據(jù)條件下,風(fēng)險(xiǎn)分析的方向由因果關(guān)系的分析,變?yōu)殛P(guān)聯(lián)性分析。只要數(shù)據(jù)滿(mǎn)足空間及時(shí)間上的一致性要求,將采集到的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、檢測(cè)監(jiān)測(cè)及失效等數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理,作為潛在風(fēng)險(xiǎn)影響因素,利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法(圖2),以模擬人腦思維和學(xué)習(xí)的方式,對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)和管道安全狀態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí),給出潛在影響因素的重要度排序,就可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警[11]。
圖2 大數(shù)據(jù)分析流程
伴隨著管道步入智能化時(shí)代,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也朝著實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)、結(jié)果可視化、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警方向發(fā)展。針對(duì)智能管道時(shí)代的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的深化及發(fā)展,提出如下建議。
(1)豐富智能數(shù)據(jù)采集方式,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及上傳不僅能提高一線員工的工作效率,更能提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性,因此應(yīng)加大物聯(lián)網(wǎng)及智能移動(dòng)終端在管道上的應(yīng)用,實(shí)時(shí)采集泄漏監(jiān)測(cè)、第三方損壞預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)管道的實(shí)時(shí)泛在感知。
(2)建設(shè)數(shù)據(jù)中心,制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的大數(shù)據(jù)分析。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)是錄入數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性,建議管道企業(yè)建立管道全生命周期的數(shù)據(jù)中心及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)融合互聯(lián),保證數(shù)據(jù)的有效累積,提升數(shù)據(jù)質(zhì)量,為大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。
(3)組建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì),提升風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果的科學(xué)性。智能管道時(shí)代的數(shù)據(jù)分析要求管道管理人員除對(duì)管道業(yè)務(wù)深入了解外,還需要掌握信息化、數(shù)據(jù)分析等技術(shù),因此應(yīng)該注重風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專(zhuān)家隊(duì)伍的建設(shè),組建由信息專(zhuān)家、數(shù)據(jù)分析專(zhuān)家和管道業(yè)務(wù)專(zhuān)家構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì),為智能管道時(shí)代風(fēng)險(xiǎn)分析提供技術(shù)支持。