工业互联网助力智能油气管道建设

工业互联网助力智能油气管道建设中国石油规划总院2016年8月目录一、信息化与自控现状二、工业互联网简介三、智能油气管道建设方案四、总结与展望经过“十五”以来十多年的努力，中国石油的天然气与管道业务信息化工作，初步形成了以ERP为核心、以专业应用系统为支撑的总体架构，支持主营业务快速发展，推动了企业经营管理的全面提升。信息化建设成果天然气与管道ERP系统管道工程建设管理系统管道完整性管理系统管道生产管理系统客户关系管理系统SCADA图例信息化建设成果天然气与管道应用集成持续开展建设，率先在中国石油内部实现ERP与FMIS2.0切换，率先实现BWonHANA迁移及ERP云化工作，正在进行推广实施信息化建设成果管道生产管理系统2.0项目作为中国石油第一个全面上线完成的2.0实施项目，纳入中亚管道、LNG、城市燃气、CNG等新业务，是天然气与管道领域唯一生产管理平台，全面支持生产管理和集中调控自动化建设进展实时服务器（西气东输、淮武线）西气东输各站及RTU阀室陕京线、二线各站及RTU阀室忠武、冀宁等各站及RTU阀室实时服务器（陕京线、陕京二线）实时服务器（忠武线、冀宁线等）历史服务器实时服务器在自动化建设方面，实现了包括站场运行参数、计量、设备工艺数据、电气数据、站内监控和安全预警数据的自动采集、传输和存储。随着近几年物联网技术的发展和成熟，部分管线重点地段和灾害易发点陆续的开展了监控技术的尝试和试验性的应用，部分地区公司尝试通过RFID技术，实现物资数据从入库、领用到使用的全程的有效跟踪。自动化现状PLC操作员工作站RTU远程监控系统监控室阀监视阀室站场总线地区公司远程监视终端总线操作员工作站实时数据服务器（冗余）北京主调度控制中心大屏展示总线油气管道通信传输网企业广域网视频数据存储器分公司远程监视终端总线北京油气调控中心SCADA地区公司监视中心场站站控SCADA站控数据直接上传北京油气调控中心地区公司、分公司查看北京油气调控中心监控的数据分公司监视中心工业电视生产数据、工业电视生产数据、工业电视生产数据生产数据生产数据、工业电视目录一、信息化与自控现状二、工业互联网简介三、智能油气管道建设方案四、总结与展望工业互联网发展的基础是工业革命带来的工业发展和信息革命带来的互联网发展，随着工业技术与信息技术的不断融合，以新的创新带来的更深层次的结合与变革，为产业发展、经济增长、扩大市场提供更强有力的手段。工业互联网的发展特点技术融合传统业务领域技术与信息技术需要融合建设，新旧技术需要融合发展智能机器各种机器、设备、设施、网络与先进的传感器、控制装置和软件应用程序相互连接高级分析融合运用行业业务知识、经验和基于软件算法的数据挖掘分析方法专业人才具备综合知识、技能、经验的经营管理人才、研发人才、操作人才德国人提出的“工业4.0”，以信息物理系统（CPS）为基础，建设智能工厂并实现生产过程智能化。基于自身在制造领域的强大积淀，发挥自控技术、嵌入式技术等方面的优势，重点关注于利用互联网及软件技术，强化在智能制造、数字化生产、产品生命周期管理等方面的优势。德国“工业4.0”的提出智能工厂物理信息系统CPS算法和服务三维模型工艺数据物理对象智能生产面向智能工厂的APP应用工艺过程智能分析美国人提提出的工工业互联联网战略略，将通过智能系统统和智能决决策在企企业中的的逐步推推进，工业生产当中中的传统统机器、、设备、、机组和和网络，，将被这这些新兴兴的互联联网技术术和设备备进行重重塑，通通过数据据传输、、多数据据应用和和数据分分析，重重新整合合创造出出“工业互互联网””。美国“工工业互联联网”的的提出工业互联联网全貌貌工业互联网标准系统安全软件定义机器随处可及的超级计算终端知识工作的自动化机器人改变工业流程分布式生产和3D打印虚拟世界整合物理世界人类意识和机器的融合工业互联联网的技技术要素素我国的工工业互联联网发展展十大重点领域新一代信息技术产业海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备农业机械装备新材料生物医药及高性能医疗器械高档数控机床和机器人航空航天装备经济发展进一步提质增效社会服务进一步便捷普惠基础支撑进一步夯实提升发展环境进一步开放包容发展目标重点行动“互联网+”创业创新“互联网+”智慧能源“互联网+”普惠金融“互联网+”益民服务“互联网+”高效物流“互联网+”电子商务“互联网+”便捷交通“互联网+”绿色生态“互联网+”协同制造“互联网+”现代农业“互联网+”人工智能中国制造造2025=“互联网+制造业”“互联网网+”是信息化化和工业业化“两两化深度度融合””的具体体化。在在工业化化历史阶阶段，““互联网网+”首先是““+制造业””。“互互联网+制造业””就是《中国制造造2025》的行动计计划，其其重点是是实现智智能制造造。传统统制造业业企业采采用移动动互联网网、云计计算、大大数据、、物联网网等信息息通信技技术,改造原有有产品及及研发生生产方式式，与与“工业互互联网””、“工业业4.0”的内涵涵一致。。我国将工工业互联联网作为为先进制造业转转型升级级的重要要内容和和关键载载体，“中国国制造2025”和“互互联网+”行动都将将布局工工业互联联网作为为一项重重要任务。我国的工工业互联联网发展展在工业和和信息化化部的大大力支持持和指导导下，有有中国信信息通信信研究院院联合制制造业、、通信业业、互联联网等企企业于2016年2月1日共同发发起成立中国国工业互互联网联联盟。今今年8月，刚刚刚发布了了《工业互联联网体系系架构V1.0》积极实践践目录一、信息息化与自自控现状状二、工业业互联网网简介三、智能能油气管管道建设设方案1.特征2.方案四、总结结与展望智能油气管网的特特征中国石油油的油气气长输管道道业务已经经具有较高的自自动化和和信息化化水平，，充分借鉴鉴工业互联网的的理念将将有助于下下一步智智能油气管网建设设目标的的实现。。工业互联网理理念对于于智能油油气管网网的借鉴鉴主要体体现在三三个方面面：更全面面的实现现管控一体化，，通过软软件定义化实现业业务高效效灵活运运作，以以及通过过分析平台化提升智智能化水水平。工业互联网

要点：管管道技术术与信息息技术的结合为为中心；；信息技术术与自动化化技术的的结合为重点；充分考虑新旧旧技术的的衔接；开展跨平台的信息安全全总体设设计要点：业务流程程设计纵向向贯穿业务务线；业务调整整与系统统更新紧紧密结合；侧重于松耦合基基础上的的集成方案，完善大大平台建建设要点：建立不断断演进深深化的数数据分析析平台；分析平台台需要强强大的数数据管理理能力和和丰富的的数据分分析手段；充分吸纳和利用外外部数据据管控一体化管道技术术与信息息技术的的结合为为中心将管道业业务各技技术及管管理领域域的执行行、分析析、计算算等，充充分依托托信息化化、自动动化手段段实现，，实现管道业务流程程从调度度控制、、生产管管理、经经营管理理、决策策支持完完整业务务链条的的整体贯通，将将管道业务务各技术术及管理理领域的数据流流进行有效的协协调和衔衔接，打通各各业务环环节和管理层层级的跨跨系统功能能。管控一体化以信息技技术与自动化化技术的的结合是是重点管控一体体化要实实现管道道自控系统与管道生产产管理系统统、管道完整整性管理理系统、、管道ERP系统等信息系系统进行全面的集集成，实实现生产产控制系系统与生生产管理理、经营营管理系系统的无无缝接口口，利用用自控系系统采集集的生产产数据在在信息系系统中的的深入应应用，为为生产管管理经营营决策提提供准确确完整的的信息支支持。只只有将生生产过程程控制系系统中的的实时生生产数据据纳入信信息系统统，才能能从根本上保证数据据的及时时、准确确和分析的全面、可靠。管控一体化开展跨平平台的信息安全全总体设计计为了保障障各业务务领域实实时生产产数据和和管理数数据的安安全，需需要统筹筹兼顾跨跨业务领领域和跨跨技术领领域的信信息安全全，通过过使用防防火墙、、网络安安全域、、网闸、、负载均均衡系统统、系统统补丁、、防病毒毒系统等等安全技技术，对对物理安安全、主主机安全全、数据据安全、、网络安安全和终终端安全全等方面面提供多多维度的的安全防防护措施施，统一一考虑信信息系统统、工业业控制系系统的数数据在获获取、备备份、访访问各环环节的整整体安全全方案，，确保智智能油气气管网的的高效稳稳定安全全运行。。重点从三三个维度考虑：：系统架构构维度：开展桌桌面、网网络、身身份认证证、系统统访问等等方面的的安全架架构设计计业务流程程维度：统筹考考虑贯穿穿多个信信息系统统、自控控系统的的流程安安全设计计，重点点是不同同技术的的衔接及及接口的的安全设设计业务数据据维度：考虑数数据采集集、传输输、分析析利用过过程中的的安全，，统筹设设计数据据使用的的角色与与权限软件定义化业务流程设计纵向向贯穿业务务线软件定义义理念的的发展可可以逐步步实现业业务系统统的集成成和数据据的交互互，实现现系统间间的数据据共享、、流程贯贯通，使使得天然然气与管管道业务务流程设设计可以以纵向贯贯穿业务务线，提提高数据据的准确确性、完完整性、、及时性性，扩大大共享范范围，提提高各级级管理人人员的工工作效率率，支持持形成物物流全过过程管理理和资产产全生命命周期管管理的业业务线流流程，实实现业务务线全过过程的功功能支持持和效益益分析，，支持业业务线整整体优化化和效益益最大化化。软件定义化广泛应用用敏捷开开发等方方法，使使系统实实施跟随随业务调调整与变变革业务生产产系统的的功能变变更应该该跟随业业务的调调整而变变化，系系统的功功能更新新应根据据用户提提出的系系统变更更需求随随时变更更，将系系统的功功能调整整转变为为常态化化变更，，提高系系统功能能的深化化应用和和功能升升级效率率。考虑虑到这个个特点，，未来将将会引入入敏捷模模型进行行信息系系统的功功能变更更和运行行维护，，通过建建立迭代代周期，，持续交交付，并并进行统统一发布布。设计开发集成测试设计开发集成测试设计开发集成测试设计开发集成测试优先级高的需求优先级低的需需求软件定义化侧重于松耦合基础础上的集成方案未来在系统集集成方案上更更注重灵活性性，可以对业业务变更做出出快速响应和和处理,松耦合平台的的构成有两点点好处：一点点是它适应变变化的灵活性性;另一点是当某某个业务功能能的内部结构构和实现方式式逐步发生改改变时，不影影响其他服务务。从而使需需求发生变化化的时候更易易维护，达到到更高的可用用性。天然气与管道道应用集成平平台分析平台化建立不断演进深化化的数据分析析平台在工业互联网网理念下，实实现业务系统统与分析系统统相分离，解解放业务系统统计算能力，，需要建立统统一集中的分分析平台，综综合天然气与与管道ERP系统、管道生生产系统、管管道完整性系系统、管道工工程建设管理理系统的结构构化数据，自自控系统的实实时数据等精精准数据，还还需要如企业业外部的网络络数据这种全全量但存在误误差的数据，，考虑到这些些数据的异构构性、多源化化的特点，要要整合这些数数据，保证数数据接入平台台的可行性，，需要充分利利用各系统已已经建立的数数据模型，还还要依据持续续制定完善的的管道数据标标准。分析平台化分析平台需要强大大的数据管理理能力和丰富富的数据分析析手段。数据采集清洗交换数据安全管理理系统批量数据清洗洗交换平台大数据管理与与分析平台元数据管理与与信息管控系系统实时数据处理理平台基础数据区传统数据源运营数据区新数据源互联网社交媒体关系型数据库/数据仓库实时数据分析引擎非关系型数据据库对象数据管理理系统（文件件、多媒体等等）内存数据库离线数据分析析引擎数据分析区数据服务中间间件分析服务（（分析能力开开放）数据挖掘建模模物联网分析平台化建立分析平台台要吸纳和利利用外部数据据，建立完善数据据分析模型，，利用大数据据智能分析技技术，为企业业资源配置优优化、生产平平稳高效运行行、市场营销销策略制定及及挖潜增效、、风险防控等等提供多维度度分析支持。。数据资产管理理设备运行管理理管道安全保卫卫站库数据自动动采集管线数据自动动采集加热炉运行参参数泵运行监测参参数压缩机运行参参数设备振动温度度数据应急抢险现场场视频数据线路巡线数据据地质灾害监测测数据重点地段监测测数据泄露监测数据据管网综合监控控生产运行数据据生产安全数据据天然气与管道ERP系统管道生产管理系统管道完整性管理系统管道工程建设管理系统环境数据社交网站数据互联网数据目录一、信息化与与自控现状二、工业互联联网简介三、智能油气气管道建设方案1.特征2.方案四、总结与展望建设智能油气气管道的信息化工作重点借鉴工业互联联网的启示，，打造安全可可靠经济高效效的智能油气气管网，重点开展一下工作：信息系统部署集成架构优化业务流程贯穿信息安全、标准、制度等完善信息系统部署署在天然气与管道ERP系统、管道生生产管理系统统、管道完整整性管理系统统和管道工程程建设管理系系统基础上开开展深化应用用，提高管道道业务管理的的支持，业务务管理水平得得到进一步提提高，信息化化效益更加显显著。建设统一的数据分分析平台，提提供数据分析析相关的存储储、计算、业业务分析建模模等功能，实实现工业自控控数据的数据管理和挖掘分析能能力，结合信信息系统中的的结构化数据据及外部互联联网数据，充充分发挥数据据价值，实现现管控一体化化和分析平台台化，提高决决策分析水平平。集成架构优化化要大幅提高各应应用系统集成成整合的水平平，利用松耦耦合的集成方方案，实现管管道生产管理理系统、管道道完整性管理理系统、管道道工程建设管管理系统、工工业自控系统统的集成，搭搭建数据共享享的、流程连连贯的集成架架构，实现各各系统数据的的有机整合业务流程贯穿穿资产全生命周周期管理主线线基于资产全生命周周期管理主线线打通管道设设备从规划、、设计、建设设到运行的管管理流程实现现对设备设施施数据从始至至终的生产管管理数据的共共享与递延，，同时也要打打通主要设备备如压缩机、、泵等动力设设备从采购、、生产到使用用、更新维护护流程，将信信息系统与设设备自带的监监控系统连接接，实现设备备的远程监测测和设备的预预警、故障诊诊断等功能。。业务流程贯穿物流全过程管管理主线基于物流全过程管管理主线，对对管网进行统统筹调配与全全面优化，实实现对管网的的生产运行工工况、管网物物料的实时计计算和变化跟跟踪，实时监监控管输能耗耗，确保运行行方案中管网网的总体节能能。计划制定制定天然气运销计划制定原油调运计划管输能力外部需求方购买管输能力购买存储能力储运能力对外销售平台制定成品油管输计划剩余管输能力计算存储能力发布管输能力发布剩余存储能力计算管输能力内部需求方制定销售初步计划制定天然气对外开放计划