輸油管道信息化系統(tǒng)的研究

摘 要：管道企業(yè)需要對大量的設備資料、圖紙和實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行維護，是輸油管道信息化管理進程中亟待解決的難題。本文在中原長輸管道數(shù)字化管理系統(tǒng)研究應用的基礎上，進一步對輸油管道信息化管理系統(tǒng)研究梳理，提出了系統(tǒng)模型設計中應采用到的技術(shù)、流程、構(gòu)架、功能模塊等，為今后相關(guān)的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：輸油管道；信息化系統(tǒng)；設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A

0.引言

信息化管道是指按照管道走向具有“遙感勘察、設計圖紙、泵站設備、施工管理、管道基礎”等全生命周期信息合集的虛擬管道，通過高度信息化的管道，可實現(xiàn)查詢?nèi)我还芏螝v史和當前信息，為管道維護搶修提供決策支持。輸油管道信息化系統(tǒng)核心的設計思路一是能夠消除時間與空間的限制，收集有效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息；二是設計交互性良好的生產(chǎn)/管理軟件，實現(xiàn)信息資源的高效利用；三是實現(xiàn)各種企業(yè)信息資源的共享。

1.傳統(tǒng)管道管理方式的缺陷

傳統(tǒng)的基于紙質(zhì)文檔、信息分散式的管道管理方式通常存在以下問題：

（1）管道周邊的空間地理數(shù)據(jù)（地貌、地質(zhì)、環(huán)境等）信息完善程度缺乏，導致在管道搶修、維護、生產(chǎn)運行過程中無法取得足夠有效的信息支撐管理決策的實施。

（2）管道數(shù)據(jù)“信息孤島”導致信息無法較好地傳遞交流，數(shù)據(jù)的遺失、關(guān)聯(lián)錯誤等現(xiàn)象時常發(fā)生。

（3）管道基礎資料的統(tǒng)一存儲、標準化管理、數(shù)據(jù)分析及運行數(shù)據(jù)更新滯后，無法保證數(shù)據(jù)高效的動態(tài)性與現(xiàn)實性管理；設備、材料的管理資料沒有制定統(tǒng)一標準，無法實現(xiàn)設備、材料的壽命周期、維修頻次、性能保養(yǎng)等信息的檢索和故障預測。

（4）當突發(fā)事故及自然災害發(fā)生時，傳統(tǒng)巡線方案對事故預警提供決策支持的合理性尚待驗證，且一旦在第一時間內(nèi)無法準確地啟動預案并快速開展應急搶險工作，將導致嚴重的事故后果。

2.信息化管道的功能和特點

信息化管道主要基于網(wǎng)絡信息技術(shù)，集成了管道地理信息系統(tǒng)（GIS）、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、仿真系統(tǒng)等，實現(xiàn)企業(yè)決策層、管理層、操作層信息的網(wǎng)絡化、業(yè)務的自動化、數(shù)據(jù)的共享化，根據(jù)信息化管道建設的經(jīng)驗，信息化管道一般具有以下特點：

（1）信息化管道在管道的勘察、設計和建設時期，采用遙感技術(shù)取得地理、水文、周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)縮短管道建設周期。

（2）通過管道地理信息系統(tǒng)（GIS）分析最短路徑、緩沖區(qū)、高后果區(qū)，實現(xiàn)管道線路走向的總體評估、規(guī)劃，避開管道占壓等高后果區(qū)，實現(xiàn)對管道的安全風險評價，為企業(yè)管理決策提供科學的數(shù)據(jù)支持。

（3）信息化管道采用大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)，有效地消除“信息孤島”，將管道勘察、設計、施工、運行時產(chǎn)生大量的地理信息、設計圖紙、施工數(shù)據(jù)、文檔資料、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等信息化，實現(xiàn)信息的共享和協(xié)同工作。

（4）通過SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，可以將采集到的信息傳送到信息化管理系統(tǒng)，為日常管理工作提供決策。

3.信息化管道技術(shù)和流程

3.1 信息化管道涉及的技術(shù)

信息化管道涉及的技術(shù)主要包括管道地理信息（GIS）、三維數(shù)據(jù)采集處理、虛擬現(xiàn)實、大型數(shù)據(jù)庫、ERP、機械制圖等，通過集成融合生產(chǎn)業(yè)務管理系統(tǒng)、SCADA工控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、應用遙感、全球定位系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等現(xiàn)代高科技手段，能夠?qū)崿F(xiàn)包括管道生產(chǎn)管理系統(tǒng)、管道完整性管理系統(tǒng)、調(diào)度運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、安全生產(chǎn)與應急救援系統(tǒng)、油氣數(shù)據(jù)管網(wǎng)分析系統(tǒng)等功能，實現(xiàn)現(xiàn)有管道復雜系統(tǒng)（環(huán)境、資源、經(jīng)濟及社會等）的信息化應用集成，提供可視化的條件下的決策支持服務，為輸油管道工程建設和管道完整性管理探索出一套新的理念和方法。

3.2 信息化管道系統(tǒng)設計流程

信息化管道設計勘察階段的首要任務是進行管道選線，采集管道線路兩側(cè)一定范圍內(nèi)的空間地理數(shù)據(jù)信息，綜合管道沿線地形、環(huán)境、經(jīng)濟、人口等數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)建模。

信息化管道工程建設階段主要任務是管線走向定位、管道基礎數(shù)據(jù)、施工管理等信息采集。

信息化管道項目運行階段主要功能是實現(xiàn)各系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)融合集成、分析處理，管理者通過信息化管理系統(tǒng)可以查看管道沿線周邊環(huán)境、地理信息、高后果區(qū)，也可查看具體如某段管線的焊口、地下障礙物、防腐絕緣層地面檢漏、打孔盜油次數(shù)等信息，信息化管道一般設計流程圖如圖1所示。

4.管道信息化系統(tǒng)的主要構(gòu)架

4.1 信息化系統(tǒng)的架構(gòu)設計

通常按照3層結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)構(gòu)架設計，包括管道應用層、數(shù)據(jù)中心、基礎設施，各層級采用模塊化的組建方式，實現(xiàn)總體構(gòu)架層次分明、功能定位準確、接口參數(shù)明了、語義清晰。系統(tǒng)總體框架設計參考如圖2所示。

4.2 系統(tǒng)的基礎性功能

（1）施工管理

主要基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的建設管理，包括規(guī)劃進度、資源分配、場地布局、現(xiàn)場運輸、信息管理等。地理信息系統(tǒng)（GIS）綜合信息通過三維地理信息顯示，集成實時的管道數(shù)據(jù)傳輸，瀏覽三維信息的同時實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的提取、監(jiān)控。根據(jù)管線管理的具體情況和具體業(yè)務，實現(xiàn)設備、事故的精準定位，并為應急預案的編制、應急事件處理、供應計劃和管線日常管理提供空間數(shù)據(jù)決策支持。

（2）管道運行管理

對管道生產(chǎn)調(diào)度主要業(yè)務進行了分析，通過管道運行狀態(tài)查詢系統(tǒng)實現(xiàn)了提取數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）與管道地理信息系統(tǒng)（GIS）的關(guān)鍵信息；通過巡檢GPS定位系統(tǒng)在線查看巡檢路線，實現(xiàn)對巡檢人員的跟蹤管理，提高工作效率；其他還包括管道生產(chǎn)系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)以及管道事故分析、搶維修管理、數(shù)據(jù)采集分析等功能。

（3）管道設施管理

管道設施管理包括：管道設備管理子系統(tǒng)、通信設備管理子系統(tǒng)、電力設備管理子系統(tǒng)、自動化設備管理子系統(tǒng)、信息設備管理子系統(tǒng)等。

管道設備管理子系統(tǒng)是實現(xiàn)管道設備“類別管理、查詢統(tǒng)計、設備檔案”管理功能的模塊；通信設備管理子系統(tǒng)是“通信、地理信息、項目信息”為數(shù)據(jù)獲取源，通過專用內(nèi)網(wǎng)和公共外網(wǎng)實現(xiàn)通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享；電力設備管理子系統(tǒng)為“輸配電設備、輸油泵、加熱爐、燃燒器”等主要電氣設備的主電源提供屬性數(shù)據(jù)自動記錄、編輯、顯示、查詢、統(tǒng)計和打印功能；自動管理子系統(tǒng)通過智能儀表、SCADA控制系統(tǒng)實現(xiàn)對自動化設備的搶維修、系統(tǒng)測試管理，提高自動化系統(tǒng)的運行的可靠性；信息管理子系統(tǒng)是通過對PC端、信息網(wǎng)絡的硬件和軟件設備、監(jiān)控系統(tǒng)等實現(xiàn)持續(xù)信息流，保證信息管道系統(tǒng)的正常運行。

（4）管道完整性管理

管道完整性管理包括管道檢維修管理、管道風險管理、管道風險評估功能。管道檢維修管理功能是在管道風險管理、風險評估的基礎上進行分析評價，管理者根據(jù)評價結(jié)果制定相應的檢維修計劃，是非常重要的功能；管道風險管理是將管道潛在的環(huán)境隱患和管道本體存在的隱患數(shù)據(jù)進行收集、錄入、查詢、統(tǒng)計、分析和管理；管道風險評估是對管道剩余壽命、剩余強度、高后果區(qū)、威脅識別等進行系統(tǒng)性的風險分析，模擬出管道失效后可能產(chǎn)生的事故后果。

（5）檔案管理

文檔管理包括對管道信息的采集、存儲、管理和分析，實現(xiàn)對各類文檔標準化、網(wǎng)絡化的統(tǒng)一管理。同時在日常工作中建立數(shù)據(jù)集市和工作職能管理數(shù)據(jù)的基本信息，幫助日常辦公管理和考核，提供協(xié)同辦公服務，實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動遠程檢測和操作管理。

結(jié)語

管道信息化管理對輸油管道運營中面臨的風險因素進行識別，能夠?qū)崿F(xiàn)管道的安全運行。通過構(gòu)建管道綜合管理模型，對輸油管道運營中面臨的風險因素進行識別，對管道的適應性進行評估，制定高效的風險控制措施，持續(xù)改進、消除潛在的隱患因素，在一個合理的可接受的范圍內(nèi)控制管道運營風險，及時預防、減少管道事故，將管道事故遏止在初期狀態(tài)，實現(xiàn)管道平穩(wěn)、安全、合理、經(jīng)濟運行。

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