能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，攸關(guān)國計民生和國家安全。2013年11月22日青島發(fā)生的油氣管道泄漏導(dǎo)致的爆炸案給我們再次重重地敲響了警鐘。油氣的泄漏不僅會造成對環(huán)境的污染和破壞，其爆炸對城市的破壞也是巨大的。
如何在高速的能源工程建設(shè)中保證安全已經(jīng)是擺在我們面前的一個重大課題，本文將從安全、高效生產(chǎn)等方面介紹數(shù)字化技術(shù)在能源工程建設(shè)及運(yùn)營中的作用、意義及方法。
能源工程的建設(shè)是一個綜合工程
能源工程的建設(shè)是一個綜合工程，涉及各個學(xué)科的交叉應(yīng)用，建設(shè)環(huán)節(jié)繁多，環(huán)境復(fù)雜，而且能源工程的運(yùn)營也存在著諸多的安全風(fēng)險。因此在建設(shè)和運(yùn)營的各個階段都需要全面的掌握管理對象的基本屬性、運(yùn)營狀態(tài)以及管理活動等信息，并能夠及時、準(zhǔn)確的了解可能存在的風(fēng)險，對安全事件進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警。從油氣田的勘探開發(fā)中的地質(zhì)(Geology)、地球物理 （Geophysical）到地面工程建設(shè)各個環(huán)節(jié)的地理（Geography)這3G技術(shù)環(huán)節(jié)都有非常強(qiáng)烈的安全工程技術(shù)要求和現(xiàn)實(shí)需要。基于這3G技術(shù)的數(shù)字化（智慧）能源（油氣田）工程建設(shè)，在人民生活和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的應(yīng)用中顯得越來越強(qiáng)烈和必要。
GE（美國通用電氣有限公司）全球高級副總裁、GE發(fā)電集團(tuán)全球總裁兼首席執(zhí)行官斯蒂夫.伯茲向中國工業(yè)報記者說“能源行業(yè)的數(shù)字化變革，將是未來十年間我們所能見到的最大變革。”通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，2016年GE已節(jié)約生產(chǎn)成本5億美元，到2020年預(yù)計將達(dá)到10億美元 操作系統(tǒng)Predix在2015年已產(chǎn)生了50億美元的收入，今年預(yù)計將達(dá)到60億美元
基于這種數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全球電力工業(yè)新增產(chǎn)值未來十年將達(dá)到8.6萬億元人民幣，“他們來自對電力可靠性的進(jìn)一步提升，電力輸送過程中損耗的降低，以及電力使用者即消費(fèi)者向電力生產(chǎn)者身份的轉(zhuǎn)變。”
以油氣田及長輸管道工程為例，數(shù)字化對能源建設(shè)的作用表現(xiàn)在以下方面：
首先，通過“信息資源整合集成”，能提升企業(yè)信息化應(yīng)用水平。其次，以“一體化運(yùn)營”為核心，業(yè)務(wù)協(xié)同由內(nèi)部協(xié)同向外部協(xié)同發(fā)展。第三，利用“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)，在三維可視化環(huán)境中進(jìn)行研究和決策。最后，數(shù)字化建設(shè)與“業(yè)務(wù)流程”高度融合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全流程的自動化、智能化。此外，利用“資產(chǎn)管理”能提高操作效率、持續(xù)性和遵從性。通過“數(shù)據(jù)深度挖掘和專家知識的加工積累”，實(shí)現(xiàn)智能化決策支持。
數(shù)字化能源工程的構(gòu)成
數(shù)字化的能源工程總體框架分為基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)層以及應(yīng)用層，其中安全體系和標(biāo)準(zhǔn)體系是數(shù)字化能源工程運(yùn)行的總體保障。
具體說來，基礎(chǔ)設(shè)施包括網(wǎng)絡(luò)、硬件設(shè)施、自控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)將生產(chǎn)、設(shè)備、應(yīng)急、培訓(xùn)等各個專題的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行采集和處理，并統(tǒng)一進(jìn)入到中心數(shù)據(jù)庫各個專題數(shù)據(jù)集中；中心數(shù)據(jù)庫保證了各個專業(yè)公共數(shù)據(jù)的一致性；在中心數(shù)據(jù)庫之上構(gòu)建一體化平臺，一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問的集成和統(tǒng)一，即對于中心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)發(fā)布統(tǒng)一的訪問服務(wù)接口，供上層應(yīng)用訪問，另一方面，通過SOA架構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)的應(yīng)用集成平臺，可以方便的管理各個業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，并靈活的進(jìn)行服務(wù)的配置和調(diào)用，為未來應(yīng)用擴(kuò)展提供了可伸縮的框架；應(yīng)用層包括生產(chǎn)、設(shè)備、應(yīng)急、培訓(xùn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用，形成一體化生產(chǎn)運(yùn)營應(yīng)用能力。在整個框架中，形成一個輔助決策、應(yīng)急、運(yùn)行支持以及展。
數(shù)字化能源工程建設(shè)的核心意義
從基本框架我們可以看出，數(shù)字化能源工程建設(shè)包含了生產(chǎn)、設(shè)備、應(yīng)急、培訓(xùn)等多個方面的應(yīng)用，其核心功能在于：
（1）二三維一體化平臺
什么是二三維一體化平臺？提供數(shù)字能源工程圖形、屬性信息輸入輸出功能，形成分布式空間數(shù)據(jù)銀行，提供分布式空間數(shù)據(jù)的完整性控制技術(shù)、目錄服務(wù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、WebGIS技術(shù)、多媒體技術(shù)、交互式的三維可視化、導(dǎo)航技術(shù)等，向全企業(yè)提供基于地理圖形的各種服務(wù)。
（2）油氣田（礦場）勘探開發(fā)一體化生產(chǎn)管理
勘探開發(fā)是油氣田企業(yè)的種業(yè)業(yè)務(wù)，面向勘探開發(fā)提供協(xié)同的辦公平臺，提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺，提供綜合的數(shù)據(jù)平臺，主要包括以下幾個方面的應(yīng)用：
（a）油氣勘探開發(fā)信息管理
以勘探部署、項目研究、資料處理與解釋、油氣資源評價和儲量計算的全面計算機(jī)化為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地震、測井、錄井、試油、試采等資料采集、處理和解釋一體化，實(shí)現(xiàn)全企業(yè)信息共享。
（b）油藏描述信息管理
包括油藏描述、油藏開發(fā)分析數(shù)字化分析決策、油氣田開發(fā)指標(biāo)計算和預(yù)測、油藏數(shù)值模擬數(shù)據(jù)管理、油氣田開發(fā)圖形、圖表生成繪制、編輯、輸出、油藏參數(shù)的三維可視化顯示等功能。
（c）油氣開發(fā)
油氣田開發(fā)是石油行業(yè)的核心領(lǐng)域之一，其信息化和軟件工作就是要完善和建立起齊全的油氣田開發(fā)地質(zhì)、監(jiān)測、作業(yè)、工藝、集輸各部分的生產(chǎn)信息采集、處理的網(wǎng)絡(luò)體系，通過科學(xué)計算進(jìn)行開發(fā)方案優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)油氣田開發(fā)地質(zhì)、采油工藝、生產(chǎn)測井、三次采油生產(chǎn)和可研信息網(wǎng)絡(luò)查詢和應(yīng)用的一體化。
（d）鉆井信息管理
鉆井工程圍繞企業(yè)的鉆井生產(chǎn)管理和鉆井設(shè)備及工具的全面管理，鉆井過程各種信息的采集和處理，實(shí)現(xiàn)計算的網(wǎng)絡(luò)化和自動化，鉆井工藝研究和工程設(shè)計，不同地質(zhì)條件對鉆井影響的技術(shù)研究，固井質(zhì)量技術(shù)研究及鉆井成本控制等方面開展信息化和軟件的開發(fā)應(yīng)用，從而提高鉆井生產(chǎn)、技術(shù)和經(jīng)營的水平和效益。主要涉及鉆井地質(zhì)、鉆井工程、鉆井管理和固井工程四個專業(yè)。
（3）生產(chǎn)運(yùn)行輔助決策
可以在勘探、施工、建設(shè)、開發(fā)等各個階段提前對工程進(jìn)行合理的規(guī)劃，使許多部署方案、開發(fā)方案在選址、選線、運(yùn)行環(huán)節(jié)尚更合理，降低風(fēng)險，提高效益。
綜合來說，數(shù)字化技術(shù)在市場普及是必然的，也是工業(yè)發(fā)展很重要的一個因素。利用能源數(shù)字化技術(shù)，綜合GIS技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息集成技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化能源工程管理系統(tǒng)，將物理的能源工程數(shù)字化，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)場的狀態(tài)信息實(shí)時的傳遞到遠(yuǎn)程的管理者辦公室，并將各種管理活動規(guī)范化、流程化、自動化，從而達(dá)到掌握現(xiàn)場情況、明晰管理活動、實(shí)時與動（靜）態(tài)的全面分析風(fēng)險、安全事故預(yù)控的目標(biāo)。
其實(shí)數(shù)字化技術(shù)不僅可以應(yīng)用在能源的開發(fā)、生產(chǎn)也可以用在別的制造業(yè)，前景還是非常廣闊的。
