管道安防數(shù)據(jù)可視化研究與應(yīng)用

宋家友

摘 要：國(guó)內(nèi)外油氣長(zhǎng)輸管道事故表明，第三方破壞是管道安防的重中之重。文章基于廣東大鵬公司DPMS系統(tǒng)現(xiàn)有涉及管道安防的第三方作業(yè)事件數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)揭示該公司所屬天然氣長(zhǎng)輸管道保護(hù)及控制范圍內(nèi)第三方施工作業(yè)活動(dòng)的潛在規(guī)律和變化趨勢(shì)，以便更具針對(duì)性地開(kāi)展日常巡查和防止第三方損傷管道的預(yù)警保護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化；管道安防；研究

國(guó)內(nèi)外油氣長(zhǎng)輸管道事故表明，第三方破壞是管道安防的重中之重。廣東大鵬液化天然氣有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)廣東大鵬公司或大鵬公司）運(yùn)營(yíng)在珠三角地區(qū)的440余公里高壓天然氣長(zhǎng)輸管道，因?qū)俚亟?jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平、人口密度及土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的逐年提高，影響管道運(yùn)行安全的第三方施工作業(yè)活動(dòng)近幾年始終處于高位狀態(tài)。為了保護(hù)這條區(qū)域級(jí)能源地下輸送動(dòng)脈的安全，廣東大鵬公司5年前就建立數(shù)字化管道維護(hù)系統(tǒng)（Digital Pipeline Maintenance System，DPMS），其中多個(gè)模塊從不同的角度較為詳細(xì)地記錄了管道保護(hù)及控制范圍內(nèi)的第三方施工作業(yè)動(dòng)態(tài)及影響管道安全的風(fēng)險(xiǎn)管控情況，5年累計(jì)數(shù)據(jù)超過(guò)10000條。如此龐大的數(shù)據(jù)對(duì)管道安防人員來(lái)說(shuō)猶如一處可以提高第三方作業(yè)預(yù)警深度的“信息寶藏”，倘若能借助一定的工具與分析方法，智能化地揭示出管道第三方作業(yè)活動(dòng)的潛在規(guī)律及其對(duì)管道運(yùn)營(yíng)安全的交互影響程度或趨勢(shì)，必將對(duì)優(yōu)化當(dāng)前的管道安防策略起到良好的支撐作用。

本文選取廣東大鵬公司DPMS系統(tǒng)存儲(chǔ)的2014～2016年間有關(guān)管道第三方作業(yè)活動(dòng)的6453條記錄數(shù)據(jù)，在加深對(duì)管道安防業(yè)務(wù)理解和認(rèn)知的基礎(chǔ)上，借助數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)[1]，來(lái)揭示管道保護(hù)及控制范圍內(nèi)第三方施工作業(yè)活動(dòng)的潛在規(guī)律和變化趨勢(shì)，以便更具針對(duì)性地開(kāi)展日常巡查和防止第三方損傷管道的預(yù)警保護(hù)工作。

1 數(shù)據(jù)整理與精簡(jiǎn)

全面、準(zhǔn)確地收集管道保護(hù)及控制范圍內(nèi)的第三方作業(yè)活動(dòng)信息數(shù)據(jù)，是做好管道巡防工作并進(jìn)行策略優(yōu)化的基礎(chǔ)。因大鵬公司DPMS系統(tǒng)初建時(shí)所考慮的角度不同，大量涉及第三方作業(yè)活動(dòng)的數(shù)據(jù)被分別記錄和儲(chǔ)存到眾多模塊中，這就需要按照一定的格式、維度或?qū)傩詫?duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和精簡(jiǎn)[2]，從而為相應(yīng)數(shù)據(jù)的可視化工作創(chuàng)造前提條件。

第三方作業(yè)活動(dòng)是否會(huì)影響到管道運(yùn)行安全，最直觀的判斷就是二者的距離和第三方活動(dòng)行為的時(shí)空分布狀態(tài)。因此，首先可以基于大鵬公司DPMS系統(tǒng)“管道保護(hù)”模塊下的“電話管理”記錄數(shù)據(jù)，結(jié)合管道安防業(yè)務(wù)流程，創(chuàng)建一個(gè)包括序號(hào)、日期、時(shí)間、管理區(qū)、市、區(qū)、鎮(zhèn)/街辦、村/社區(qū)、管線區(qū)間、起始樁號(hào)、終止樁號(hào)、作業(yè)對(duì)象、作業(yè)項(xiàng)目、作業(yè)類(lèi)型、作業(yè)活動(dòng)、所用機(jī)具、實(shí)施狀態(tài)、相對(duì)位置、相對(duì)距離、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、處置結(jié)果、匯報(bào)人身份、匯報(bào)人姓名等子項(xiàng)的數(shù)據(jù)源表。其次，利用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則將有內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)據(jù)按照其屬性進(jìn)行智能化篩選和歸類(lèi)，如將電話管理“電話描述”中含有“計(jì)劃”、“準(zhǔn)備”、“將”、“可能”等表述第三方作業(yè)實(shí)施狀態(tài)的文本信息統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)源表中“實(shí)施狀態(tài)”項(xiàng)下的“計(jì)劃”字段，讓不同來(lái)源、不同格式和不同特點(diǎn)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上得到精簡(jiǎn)、整合和集中。最后，對(duì)數(shù)據(jù)源中不完整的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)和重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行再梳理或再審核（亦稱(chēng)數(shù)據(jù)清洗），達(dá)到整理和精簡(jiǎn)管道第三方作業(yè)事件數(shù)據(jù)的目的。

2 數(shù)據(jù)可視化分析

管道第三方作業(yè)事件數(shù)據(jù)可視化是在相應(yīng)數(shù)據(jù)得到整理和精簡(jiǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析工具（TABLEAU軟件）將可能影響公司管道運(yùn)行安全的第三方作業(yè)活動(dòng)數(shù)據(jù)[3]，轉(zhuǎn)化為易被管道保護(hù)人員所感知和識(shí)別的圖形、符號(hào)、視頻或動(dòng)畫(huà)，這種數(shù)據(jù)的視覺(jué)表現(xiàn)形式與其發(fā)生地理位置（管道地面標(biāo)識(shí)編號(hào)）間的映射重疊，不僅可以直觀地反映第三方作業(yè)的屬地活躍程度，而且還可以便捷有效地展示第三方作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和變化趨勢(shì)，便于管道保護(hù)人員分析現(xiàn)行安防策略中的問(wèn)題或不足，從而采取更具針對(duì)性和實(shí)效性的改進(jìn)措施，在防控第三方破壞管道的預(yù)警工作上，由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。

2.1 第三方作業(yè)屬地活躍度的可視化

廣東大鵬公司的高壓天然氣長(zhǎng)輸管道依次穿越珠三角五個(gè)城市的20個(gè)區(qū)、56個(gè)鎮(zhèn)/街辦和217個(gè)行政村/社區(qū)，利用TABLEAU軟件的氣泡圖功能，就能對(duì)數(shù)據(jù)源表中6453條數(shù)據(jù)進(jìn)行“村/社區(qū)”級(jí)分布展示（如圖1），填充氣泡圖形狀的大小表示記錄次數(shù)值的大小，每個(gè)氣泡內(nèi)的字體（亦稱(chēng)標(biāo)簽）可以快速顯示某個(gè)維度字段的名稱(chēng)、數(shù)值或其他需要展示的信息。

在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性，還可以就第三方作業(yè)屬地活躍度較高的行政村/社區(qū)展開(kāi)深度分析，例如通過(guò)利用TABLEAU的線性圖，在儀表板里分析圖1中任一行政村/社區(qū)或其他涉及地理范圍的字段（如鎮(zhèn)/街辦、區(qū)、市及管理區(qū)等）2104～2016年間的第三方作業(yè)活躍度的逐月變化趨勢(shì)（如圖2）。

由于村/社區(qū)、鎮(zhèn)/街辦、區(qū)和市之間具有行政隸屬關(guān)系，我們可以利用該變量的分層鉆取功能，快速地在同一儀表盤(pán)中展現(xiàn)市、區(qū)、鎮(zhèn)/街辦等轄區(qū)內(nèi)的管道第三方作業(yè)活躍程度，讓各區(qū)、各責(zé)任段的管道保護(hù)人員從中發(fā)現(xiàn)能指導(dǎo)自己工作的有價(jià)值的信息。從圖1可以看出，廣佛區(qū)的坑頭村、廟頭社區(qū)、里仁洞村、樟邊村、海傍村、金山村、鐘三村，東莞區(qū)的溫塘村，惠州區(qū)的黃漁涌村、南坑村內(nèi)近三年第三方作業(yè)活躍度很高；就其中的坑頭村而言，2015年為近三年中活躍度最高的年份，盡管各年逐月變化的趨勢(shì)不盡相同，但每年的3月、4月及8月、9月份基本達(dá)到當(dāng)年峰值，呈現(xiàn)出明顯的活躍期。圖1及圖2的可視化及分析結(jié)果，有助于管道安防人員通過(guò)增加相應(yīng)時(shí)段的管道巡查頻率、加強(qiáng)管道保護(hù)宣傳和外事協(xié)調(diào)來(lái)預(yù)警和管控第三方違規(guī)作業(yè)活動(dòng)。

2.2 第三方作業(yè)時(shí)間的可視化

運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化軟件的“樹(shù)地圖”功能，在連接到數(shù)據(jù)源后，依次雙擊字段“記錄數(shù)”和“時(shí)間”，再單擊“智能顯示”下拉菜單選項(xiàng)中的“樹(shù)地圖”，然后將“時(shí)間”字段拖曳到標(biāo)記“顏色”框中，即可實(shí)現(xiàn)第三方作業(yè)時(shí)間的可視化（如圖3）。圖中顏色深淺和方塊順序（自上而下，自左至右）分別表示同一作業(yè)時(shí)間所包含事件記錄的多少。

很顯然，圖3揭示出第三方進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始作業(yè)時(shí)間段大都位于每日的上午8時(shí)20分與11時(shí)20分之間，較符合人為活動(dòng)的時(shí)間規(guī)律，這就要求管道安防人員將自己當(dāng)班8個(gè)小時(shí)的工作重點(diǎn)或強(qiáng)度放到當(dāng)日的上午，從而提高第三方違規(guī)作業(yè)活動(dòng)的預(yù)警針對(duì)性。

2.3 第三方作業(yè)地理位置可視化

人類(lèi)行為的時(shí)空屬性決定了任何可能危害管道安全的第三方作業(yè)活動(dòng)，均可以借助賦予有地理坐標(biāo)編碼的管道地面標(biāo)識(shí)樁號(hào)進(jìn)行位置界定。以第三方作業(yè)臨近管道的最近樁號(hào)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將DPMS系統(tǒng)中脫密后的管道標(biāo)識(shí)樁位數(shù)據(jù)表與2014～2016管道第三方作業(yè)數(shù)據(jù)表在TABLEAU軟件中進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將脫密后的“X坐標(biāo)”及“Y坐標(biāo)”分別轉(zhuǎn)換為“地理角色”中的緯度和經(jīng)度，并將其從數(shù)據(jù)源顯示框中的“度量”欄拖曳到“維度”欄，再分別雙擊“X坐標(biāo)”及“Y坐標(biāo)”，2014～2016年第三方作業(yè)的點(diǎn)位便呈現(xiàn)在TABLEAU自帶地圖上。如果將此時(shí)的背景地圖切換成DPMS系統(tǒng)當(dāng)前所應(yīng)用的高德地圖，即可實(shí)現(xiàn)第三方作業(yè)地理位置可視化（如圖4）。

在上述圖4的基礎(chǔ)上，利用TABLEAU的篩選器和標(biāo)記面板框，對(duì)第三方作業(yè)數(shù)據(jù)維度中“風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)”、“所用器具”等想要可視化的字段進(jìn)行拖放，可以在管道路由圖上實(shí)現(xiàn)第三方作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及其所用機(jī)具分布范圍的可視化。管道安防人員利用此分析結(jié)果，不僅能夠適時(shí)調(diào)整安防力量的現(xiàn)場(chǎng)布控，而且還能夠向?qū)俚卣嚓P(guān)部門(mén)及時(shí)傳達(dá)或展示管道安保管理的現(xiàn)狀，提高管道安防內(nèi)外溝通的效率和水準(zhǔn)。

3 管道安防策略優(yōu)化

通過(guò)前面有關(guān)第三方作業(yè)事件數(shù)據(jù)可視化分析，我們不難看出，同一管道地區(qū)等級(jí)內(nèi)，因?qū)俚刈匀?、?jīng)濟(jì)和人文環(huán)境的不同，第三方作業(yè)屬地活躍程度、發(fā)展趨勢(shì)和影響管道安全的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也存在較大差異。為提高日常巡查的針對(duì)性和防止第三方破壞管道的預(yù)警深度，在原來(lái)基于管道地區(qū)等級(jí)設(shè)置巡查頻率和監(jiān)護(hù)重點(diǎn)的基礎(chǔ)上，2016年9月，依照該分析所得結(jié)論，廣東大鵬公司對(duì)安防策略進(jìn)行了以下優(yōu)化。

3.1 依照屬地第三方作業(yè)活躍度，適當(dāng)調(diào)整管道巡查頻率

基于原來(lái)“管道一、二級(jí)地區(qū)日巡查頻率不少于2次，管道三、四級(jí)地區(qū)日巡查頻率不少于4次”的量化巡防標(biāo)準(zhǔn)，可選取近三年電話事件記錄數(shù)累計(jì)占三、四級(jí)地區(qū)總量80%的村/社區(qū)所轄的管道作為安防的重點(diǎn)區(qū)段（如圖5），將巡防頻率從日巡查4次提高到5～6次，將剩余三、四級(jí)地區(qū)管道的日巡防頻率從原來(lái)的4次降低到2～3次。通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)和測(cè)算，日巡線頻率為5～6次的管道長(zhǎng)度約308公里，所用人員為102人，日巡查頻率為2～3次的管道長(zhǎng)度約為132公里，所用人員為42人，兩類(lèi)優(yōu)化合計(jì)的人數(shù)比原來(lái)平均設(shè)置日巡線頻率為4次的人數(shù)減少3人，這樣，不僅節(jié)約了人力資源，同時(shí)也增強(qiáng)了管道安防的針對(duì)性和實(shí)效性，較好地體現(xiàn)了安防數(shù)據(jù)可視化研究所創(chuàng)造的價(jià)值。

3.2 在管道敏感點(diǎn)加裝無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，彌補(bǔ)人防短板

基于第三方在管道敏感點(diǎn)周邊實(shí)施靈活機(jī)動(dòng)的機(jī)械挖掘、地堪鉆探和定向穿越等影響管道安全高危作業(yè)的地域分布數(shù)據(jù)可視化分析，在原來(lái)單靠經(jīng)驗(yàn)而派駐看護(hù)人員進(jìn)行“守株待兔”式的被動(dòng)防守區(qū)段，加裝無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這一措施，不僅能夠起到快速增加管道敏感點(diǎn)內(nèi)巡查頻率的作用，而且還能夠幫助管道安防人員在非工作時(shí)間，通過(guò)智能手機(jī)等終端便捷高效地查看管道保護(hù)范圍內(nèi)是否存在第三方高危施工作業(yè)活動(dòng)，彌補(bǔ)了過(guò)去單純依賴實(shí)地派人進(jìn)行被動(dòng)盯防的短板。

3.3 聚焦管道保護(hù)基層宣傳的重點(diǎn)，持續(xù)壯大管道保護(hù)聯(lián)防力量

第三方作業(yè)屬地活躍度和作業(yè)時(shí)間的數(shù)據(jù)可視化，讓管道巡防人員能夠更為全面、及時(shí)地掌握第三方可能實(shí)施危及管道安全的施工作業(yè)動(dòng)態(tài)，從而可以更加輕松地找準(zhǔn)發(fā)展管線信息員和管道保護(hù)宣傳進(jìn)社區(qū)的重點(diǎn)。例如，在第三方作業(yè)活躍度高的地段，管道保護(hù)宣傳和聯(lián)防的優(yōu)化方向是：既要持續(xù)壯大基層個(gè)體管線信息員隊(duì)伍，又要和屬地社區(qū)居委會(huì)及村行政組織建立起管道保護(hù)聯(lián)防關(guān)系，編織一張“上下互通、合縱連橫”的管道安防預(yù)警信息溝通網(wǎng)。

3.4 基于管道安防工作強(qiáng)度調(diào)整巡防人員的薪酬結(jié)構(gòu)

大鵬公司管道巡防采用基層人力資源外包業(yè)務(wù)模式，防范第三方損傷管道的首要任務(wù)就是要調(diào)動(dòng)一線管道安防人員工作的積極性和主動(dòng)性，公平、合理的薪酬結(jié)構(gòu)是保證員工穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)?；诠艿腊卜廊藛T所屬責(zé)任段內(nèi)管控第三方作業(yè)活動(dòng)的次數(shù)和質(zhì)量，增設(shè)安防工作強(qiáng)度指標(biāo)，通過(guò)在TABLEAU中創(chuàng)建新字段的方式即可實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段（如季度、半年度及年度等）內(nèi)所有安防人員工作強(qiáng)度排序的可視化。在原來(lái)基本薪酬分級(jí)設(shè)定的基礎(chǔ)上，2016年第4季度及年終兩處評(píng)定時(shí)，將量化后的個(gè)人安防工作強(qiáng)度指標(biāo)納入績(jī)效考核范疇，豐富了績(jī)效考核的內(nèi)容，改善了績(jī)效考核的結(jié)構(gòu)，讓管道安防人員的績(jī)效管理更趨公平與合理。

4 結(jié)束語(yǔ)

管道安防數(shù)據(jù)可視化研究，是挖掘大鵬公司DPMS系統(tǒng)多年來(lái)收集、儲(chǔ)存的管道外部風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)資源價(jià)值的一種有益嘗試，是發(fā)現(xiàn)具有較大不確定性的第三方作業(yè)活動(dòng)規(guī)律及主動(dòng)預(yù)警第三方作業(yè)活動(dòng)的一次有效探索。管道安防數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用，能增強(qiáng)管道安防工作的針對(duì)性并推動(dòng)管道安防管理走向精細(xì)化和智能化，為管道安防工作的進(jìn)一步“提質(zhì)增效”打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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