化工工藝管道管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

柴中奎++胥勝林++夏維

摘 要根據(jù)中石化長嶺分公司的要求，通過對化工工藝管道管理功能需求分析，提出了采用C#.NET和MS SQL Server 2010為開發(fā)工具，基于GIS操作平臺進(jìn)行二次開發(fā)的設(shè)計方案，實現(xiàn)了化工工藝管道的臺帳管理、技術(shù)參數(shù)管理、地形圖管理和管道預(yù)警管理功能。

【關(guān)鍵詞】工藝管道 管理信息系統(tǒng) 設(shè)計

1 前言

近幾年，不論是輸油管道、輸氣管道，還是煉化企業(yè)廠區(qū)間原料輸送管道，石油行業(yè)因管道破裂而導(dǎo)致的事故頻繁發(fā)生，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失，給企業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。

中共中央提出，要深化安全生產(chǎn)管理體制改革，建立隱患排查治理體系和安全預(yù)防控制體系，遏制重特大安全事故。為貫徹落實中央精神，更為人民群眾的生命安全著想，中石化長嶺分公司特委托我院成立專門的調(diào)研團(tuán)隊，對廠區(qū)全部工藝管道進(jìn)行全面清查，排除隱患，徹底改造，并建立一套符合石化生產(chǎn)特點、功能強大的工藝管道管理信息系統(tǒng)，以適應(yīng)現(xiàn)代石化企業(yè)安全生產(chǎn)和科學(xué)化管理的需要。

隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展以及中石化對管道信息管理的需求增加，傳統(tǒng)的人工管理時間慢、效率差、查詢困難，這種管理模式越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代工藝管道管理的需求，建立新型的工藝管道管理模式成為必然。

2 系統(tǒng)總體目標(biāo)

根據(jù)GIS信息及中石化長嶺分公司提供的“管道現(xiàn)場施工圖”和 “裝置PID圖”，由湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院為中石化長嶺分公司建立工藝管道管理數(shù)據(jù)庫、圖紙庫以及信息管理系統(tǒng)平臺，并提供友好的用戶操作界面與便捷的網(wǎng)絡(luò)訪問方式。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套基于GIS的具有集數(shù)據(jù)管理、文檔管理、圖庫管理、位置管理于一體的中石化長嶺分公司工藝管道管理信息系統(tǒng)。在此系統(tǒng)研發(fā)成功后，可向其它石化企業(yè)推廣應(yīng)用。

3 系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)本著具有開放性、優(yōu)越性、靈活性以及可擴展性的設(shè)計原則，根據(jù)平時對化工工藝管道設(shè)備管理的經(jīng)驗，利用計算機和網(wǎng)絡(luò)的信息管理優(yōu)勢，使開發(fā)的管道管理信息系統(tǒng)具有以下功能：

3.1 管道設(shè)備臺帳管理

管道的整個生命周期管理工作是由計劃、選購、安裝、調(diào)試、使用、維修、改造、更新、報廢等環(huán)節(jié)組成。它從交付使用開始就在管道管理信息系統(tǒng)建立檔案，投用后對運行情況和狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控；使用過程中，針對各部件相互摩擦產(chǎn)生技術(shù)狀態(tài)的變化進(jìn)行實地檢測，發(fā)現(xiàn)故障征兆，及時進(jìn)行調(diào)整和處理；防止故障發(fā)生并使其保持在良好的工作狀態(tài)，在故障發(fā)生后進(jìn)行維修；管道管理信息系統(tǒng)將對所有管道的每個狀態(tài)都能進(jìn)行記錄和查詢、存檔。

3.2 管道技術(shù)參數(shù)管理

當(dāng)管道出現(xiàn)故障時，使用部門通過管道管理信息系統(tǒng)申請檢維修作業(yè)，要求對現(xiàn)場測試與分析內(nèi)容齊全，故障事實描述清楚，然后根據(jù)檢維修作業(yè)類別，決定上報至相關(guān)專業(yè)部門。搶維修中心受理上報的作業(yè)，對現(xiàn)場問題進(jìn)行診斷并提出處理意見和解決方案，經(jīng)調(diào)控中心將工藝條件確認(rèn)并實施專業(yè)檢維修作業(yè)，最后由管道使用單位管理員更新管道技術(shù)參數(shù)。檢維修作業(yè)在系統(tǒng)中不同用戶有不同的權(quán)限，由管道使用部門提出，最后由管道使用部門確認(rèn)，形成對管道的閉環(huán)過程管理。

3.3 管道地形圖管理

可對管道所屬地域、地理環(huán)境、周圍道路及建筑物等進(jìn)行各種分析，按照地理坐標(biāo)和元素屬性查詢?nèi)魏我粋€與管道相關(guān)的要素，要素之間的最短路徑分析、障礙分析、斷面分析、緩沖區(qū)分析等計算功能；還可以進(jìn)行各種圖層的疊加顯示，包括對地圖的旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、縮放到特定位置及漫游等瀏覽功能；實時查看管道運行狀態(tài)，提供數(shù)據(jù)的實時修改、更新服務(wù)功能，以實現(xiàn) GIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新。

3.4 管道預(yù)警管理

為防止管道的功能降低到規(guī)定的臨界值，按事先制定的計劃和技術(shù)要求進(jìn)行查詢，以過去管道的故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為依據(jù)，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，并規(guī)定間隔一定時間進(jìn)行檢修。管道管理信息系統(tǒng)參照專業(yè)管理制度中對管道的計劃維修類型和周期的要求，對每條管道的計劃維修提供提前預(yù)警功能，系統(tǒng)可以根據(jù)上次檢定時間和周期，為用戶提供提前7天到期檢定進(jìn)行預(yù)警，便于用戶及時對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 體系結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)分成 4 個子系統(tǒng)，分別是管道臺帳管理、管道技術(shù)參數(shù)管理、管道地形圖管理和管道預(yù)警管理，各子系統(tǒng)由不同模塊組成。中石化長嶺分公司內(nèi)部工藝管道按照輸送介質(zhì)的不同，可分為蒸汽、氦氣、氨氣、汽油、重油、火炬氣、乙烯等70余種，有的還有伴熱管和覆蓋層等，根據(jù)不同單位對管道管理的不同需求，將管道分成多類專業(yè)管道，進(jìn)行分層管理。各層分別建立自己的管道信息庫，具有統(tǒng)一的信息分類與編碼標(biāo)準(zhǔn).對各層管道提供完善的臺帳管理、技術(shù)參數(shù)和管道運行狀態(tài)的查詢分析、屬性條件檢索及故障實時處理等功能。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。

4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

管道管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括工藝管道臺帳數(shù)據(jù)庫、管道技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫和管道空間屬性數(shù)據(jù)庫。

管道臺帳數(shù)據(jù)表：包含管道編號、管道名稱、規(guī)格型號、部件材質(zhì)、數(shù)量、重量、所屬單位、安裝時間、安裝位置、維修類別等基本數(shù)據(jù)。

管道技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)表：包含管道編號、管道名稱、規(guī)格型號、長度、外徑、流量、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、工作溫度、傳輸介質(zhì)、檢測記錄、維修記錄、事故記錄等參數(shù)。

管道空間屬性數(shù)據(jù)表：包含管道編號、管道名稱、起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)、管徑、埋深、輔助物、管廊、房屋等數(shù)據(jù)。

4.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

采用MS SQL Server 2010數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在服務(wù)器上來存貯數(shù)據(jù)和建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織采用文件和數(shù)據(jù)庫混合型的數(shù)據(jù)組織方案，通過雙文件方式來管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。采用ASP.NET+C#語言編制管道臺帳、技術(shù)參數(shù)和管道預(yù)警管理系統(tǒng)及用戶界面，管道地形圖管理系統(tǒng)則選擇ArcGIS 軟件作為基礎(chǔ)平臺，ArcGIS ArcInfo 對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、組織、存儲與管理，ArcGIS Server 應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行發(fā)布，ArcGIS Engine 進(jìn)行系統(tǒng)功能開發(fā)。服務(wù)器系統(tǒng)要求最低配置為酷睿I5 CPU、4G內(nèi)存、2G獨顯、500G硬盤，Win7以上操作系統(tǒng)，為了方便查看和編輯地形圖，客戶機要求配置19寸以上液晶顯示屏，服務(wù)器與客戶機要求接入中石化長嶺分公司企業(yè)網(wǎng)，并能互訪。

5 結(jié)束語

石化企業(yè)化工工藝管道管理中的一個重要問題就是如何對眾多的管道地理信息及各種運行參數(shù)信息進(jìn)行有效管理， 從而對整個管道系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控、預(yù)警和調(diào)度。本系統(tǒng)是基于GIS操作平臺的二次開發(fā)，設(shè)計和實現(xiàn)了文字記錄查詢和地形圖界面定位查詢兩種查詢方式，用戶可以方便地選擇查詢途徑，使查詢方式圖形化、形象化。還實現(xiàn)了實時檢測和自動預(yù)警功能，及時發(fā)現(xiàn)故障并處理。系統(tǒng)的開發(fā)為技術(shù)人員掌握廠區(qū)各種管道分布情況和管道檔案情況提供了幫助，為各種管道的巡檢維護(hù)提供完整直觀的信息支持，為管道安全、穩(wěn)定、長周期運行提供了可靠保障。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省岳陽市 414012