基于GIS技術(shù)的煉化信息化建設(shè)

孫延吉，潘艷秋，唐珊慧，吳海東

（1.大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部，大連 116023；2.石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100081）

1 GIS的作用和意義

地理信息系統(tǒng)（GIS），一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。地理數(shù)據(jù)主要包括空間位置數(shù)據(jù)、屬性特征數(shù)據(jù)及時(shí)域特征數(shù)據(jù)三個(gè)部分，也是地理空間分析的三大基本要素。

從技術(shù)和應(yīng)用的角度，GIS是解決空間問(wèn)題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度，GIS是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門綜合學(xué)科；從功能上，GIS具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度，GIS具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個(gè)完整的系統(tǒng)。

近兩年GIS技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)終端等廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，通過(guò)地理數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效集成，運(yùn)用地理相關(guān)析分析方法和手段可實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的輔助管理、決策，提高計(jì)算機(jī)感知能力，增強(qiáng)信息關(guān)聯(lián)。

2 煉化企業(yè)現(xiàn)狀

隨著世界范圍內(nèi)石油化工生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，全球煉化企業(yè)朝著一體化、集群化、規(guī)?；l(fā)展，煉化一體化就是集上游煉化到下游產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售于一體，其核心是實(shí)現(xiàn)工廠流程和總體布局的整體化與最優(yōu)化。煉化作為典型的資本、技術(shù)密集型行業(yè)，具有相對(duì)弱市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、高危、大規(guī)模流程加工特點(diǎn)，整體的自動(dòng)化和信息化處于相對(duì)較高的水平。

由于信息化管理的需要，GIS技術(shù)廣泛應(yīng)用于煉化的工廠應(yīng)急、環(huán)保監(jiān)控、車輛定位、安全生產(chǎn)、預(yù)案可視化培訓(xùn)等各個(gè)方面。煉化企業(yè)多應(yīng)用的是大型企業(yè)級(jí)GIS系統(tǒng)，它集成了多種可互操作的組件，可以在一個(gè)通用的框架下部署GIS應(yīng)用，作為基礎(chǔ)組件應(yīng)用于各業(yè)務(wù)模塊。

3 企業(yè)級(jí)GIS的關(guān)鍵技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)集中管理。數(shù)據(jù)集中管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中和整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)深層次的挖掘，對(duì)企業(yè)的客戶數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和評(píng)價(jià)。

（2）支持離線計(jì)算。煉化企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用中包含有基于移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用，這就要求GIS軟件具有離線計(jì)算及數(shù)據(jù)更新能力。通過(guò)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)拷貝到移動(dòng)設(shè)備上，拿到野外進(jìn)行空間數(shù)據(jù)更新，獲取最新的設(shè)備巡查數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

（3）支持空間數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載均衡。為了實(shí)現(xiàn)基于空間數(shù)據(jù)編輯和訪問(wèn)的負(fù)載均衡，建立兩套空間數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)提供只讀數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)發(fā)布和瀏覽；另外一個(gè)提供可編輯的數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)更新。定期作同步更新和發(fā)布，達(dá)到負(fù)載均衡、提高效率的目的。

（4）支持空間數(shù)據(jù)庫(kù)災(zāi)難恢復(fù)。應(yīng)用空間數(shù)據(jù)復(fù)制功能可支持建立遠(yuǎn)程異地備份數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí)，異地備份數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)行更新和同步。

（5）歷史空間數(shù)據(jù)的管理。企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心不僅要保存當(dāng)前資源設(shè)施的狀態(tài)，還需要保存其歷史信息，即某個(gè)設(shè)備在過(guò)去某一時(shí)刻的狀態(tài)，或隨著時(shí)間的狀態(tài)是如何改變的，以及某個(gè)空間區(qū)域隨著時(shí)間的變化。

（6）空間ETL工具。ETL作為BI的核心和靈魂實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、裝載的過(guò)程，傳統(tǒng)的ETL只能完成非空間數(shù)據(jù)的工作。應(yīng)用空間ETL工具可以支持多類型空間數(shù)據(jù)格式的抽取和轉(zhuǎn)換，還可以進(jìn)一步提取出需要的信息，控制數(shù)據(jù)的質(zhì)量和行為，結(jié)合商業(yè)智能進(jìn)行更多的展示，并利用GIS軟件進(jìn)行空間分析和決策。

（7）SOA框架和WebServices。應(yīng)用WebServices為不同的平臺(tái)之間共享數(shù)據(jù)和服務(wù)提供了途徑，不同地域、不同平臺(tái)、使用不同格式空間數(shù)據(jù)的服務(wù)可以分別實(shí)現(xiàn)并對(duì)外提供服務(wù)。通過(guò)基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（比如XML和SOAP）來(lái)實(shí)施GIS服務(wù)，與企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、客戶關(guān)系管理（CRM）和供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效整合。

4 GIS在煉化企業(yè)的應(yīng)用

（1）安全環(huán)保質(zhì)量管理。對(duì)能耗、危險(xiǎn)源、重點(diǎn)區(qū)域視頻、環(huán)境監(jiān)測(cè)、質(zhì)量信息進(jìn)行整合集成，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、人員、環(huán)境三位一體的閉環(huán)監(jiān)控模式。在危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，通過(guò)在流水線、機(jī)械設(shè)施和員工衣服上配置傳感器和電子標(biāo)簽，管理中心能夠?qū)崿F(xiàn)在在線監(jiān)控，集中管理。

（2）工廠應(yīng)急管理。針對(duì)石化園區(qū)重大危險(xiǎn)源，基于GIS實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援輔助決策支持，建立煉化廠區(qū)的電子平面地圖、衛(wèi)星地圖、重點(diǎn)區(qū)域的三維模型，通過(guò)火場(chǎng)火情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交互，為緊急情況下實(shí)施應(yīng)急指揮調(diào)度，迅速處理突發(fā)事件，提供數(shù)據(jù)支持；應(yīng)用FLASH、VR等技術(shù)以多種方式展現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案，輔助員工培訓(xùn)。

（3）環(huán)保智能監(jiān)控?；谖锫?lián)網(wǎng)和GIS、視頻監(jiān)控技術(shù)24小時(shí)監(jiān)測(cè)煉化工廠的重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境污染情況。通過(guò)企業(yè)污染源前端的流量監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集信息，輔助監(jiān)督人員實(shí)時(shí)查看污染源排放情況及事故具體位置。

（4）智能化視頻監(jiān)控?；谖锫?lián)網(wǎng)的可視化視頻，接入智能分析報(bào)警，接入多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)議，接入直播攝像機(jī)或手機(jī)直播，在企業(yè)大屏監(jiān)控中心可以顯示多類型數(shù)據(jù)，應(yīng)用電子地圖服務(wù)于視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)管理、信息共享和決策支持，充分發(fā)揮GIS系統(tǒng)“一張圖”可視化集成展示和空間決策分析方面的優(yōu)勢(shì)。

（5）企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的核心理念在于感、傳、知、控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的有機(jī)聯(lián)系，地理信息是其重要的聯(lián)系的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)是智慧企業(yè)的物理基礎(chǔ)，其發(fā)揮作用，必須擺脫單點(diǎn)應(yīng)用的格局。復(fù)雜的數(shù)據(jù)集成共享是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用難題，應(yīng)用GIS的多源數(shù)據(jù)集成融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)數(shù)據(jù)綜合利用，把海量的物理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯集起來(lái)，形成一個(gè)智能聯(lián)網(wǎng)。

（6）進(jìn)出廠物流管理?；谛l(wèi)星、基站、定位技術(shù)的綜合位置信息服務(wù)，借助覆蓋全廠的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)手持或車載終端，滿足企業(yè)對(duì)進(jìn)出廠車輛、人員監(jiān)控和調(diào)度的需求。將GIS集成應(yīng)用于進(jìn)出廠物流管理，應(yīng)用電子地圖增強(qiáng)了物流管理能力；可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，對(duì)車輛和貨物進(jìn)行跟蹤運(yùn)輸，掌握車輛和貨物基本信息，同時(shí)用戶也能實(shí)時(shí)了解貨物在運(yùn)輸過(guò)程及敏感區(qū)域的車輛情況。

（7）通信應(yīng)用。通過(guò)地理信息系統(tǒng)的空間分析能力實(shí)現(xiàn)對(duì)通信資源管理和服務(wù)感知：資源管理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、故障定位、移動(dòng)位置服務(wù)、應(yīng)急保障等，應(yīng)用GIS的空間分析可以快速定位通信故障，為通信搶修提供幫助。