基于ASP.NET 的管道事故管理系統(tǒng)設計與實現

許平順，孫首群，嚴 亮

（上海理工大學機械工程學院，上海 200082）

0 引言

輸氣管道爆炸和輸油管道泄漏事故不僅造成慘重的經濟損失，而且給環(huán)境和社會造成極大影響［1-3］。為提高國民生活水平，促進經濟可持續(xù)發(fā)展，各國都把油氣管道搶維修工作作為關乎民生的大事高度重視［4-5］，如管道突發(fā)事故搶維修［6］，管道不停輸補漏、更換腐蝕管道或管道輔件、分輸改造等，將管道事故造成的人員傷亡和經濟損失降到最小。為方便對管線數據進行高效查詢及處理，建立相關數據庫非常重要［7-9］。鳳麗洲［10］使用GIS 技術結合互聯網開放性優(yōu)勢，構建基于Web 的油氣資源網絡數據庫，使油氣數據更加直觀；錢銘［11］以JAVA 作為編程開發(fā)語言，結合SQL Server 數據庫研制一套城市地下燃氣管線安全運作評價系統(tǒng)，能夠對城市管線相關信息進行管理、評估、預警，有效保障管道安全。本文針對傳統(tǒng)油氣管道數據管理系統(tǒng)數據交流與信息同步困難、效率低下的問題，基于ASP.NET4.0 開發(fā)技術和SQL Server 2008 數據庫構建B/S 系統(tǒng)架構的油氣管道事故處置數據庫管理系統(tǒng)。

1 關鍵技術

1.1 SQL Server 2008 數據庫

系統(tǒng)采用關系數據庫SQL Server 2008 存儲和維護油氣管道事故處置工程數據，該數據庫具有以下優(yōu)點：提供了一個集可擴展的服務器功能、大型工程數據庫的技術性能優(yōu)化為一身的系統(tǒng)開發(fā)工具，高效安全運行。不僅能支持常見的關系型數據，還能夠自定義擴展數據類型，使工程數據具有明顯的層次關系，很好地反映工程數據結構關系及其中的層次特點。對于管道事故處置工程數據，既保證工程數據的完整性和準確性，又清晰展現工程技術及其相關處理信息，系統(tǒng)開發(fā)人員易于表達和存儲工程數據，提供系統(tǒng)全面且開發(fā)、管理簡單的平臺。

1.2 ASP.NET

ASP.NET 基于.NET 框架，采用ADO.NET 模型，可看作是.NETFramework 中一組類和工具的集合，通過ADO.NET 可以創(chuàng)建功能強大、靈活和可靠的數據驅動應用程序，輕松高效實現對SQL Server、Oracle 等關系型數據庫的訪問。ASP.NET 編譯運行機制如下：當客戶端第一次請求訪問某個頁面時，ASP.NET 引擎會同時編譯aspx 文件和aspx.cs 文件合并產生一個頁面類，首先將ASP.NET 代碼編譯生成MSI（微軟中間語言），再通過JI（即時編譯器）進一步編譯成機器語言，經過相應處理后返回處理結果?？蛻舳说诙握埱笤L問該頁面時，由于該頁面類已存在，所以無需編譯直接返回處理結果給客戶端，執(zhí)行速度較快，如圖1 所示。

Fig.1 ASP.NET compilation mechanism圖1 ASP.NET 編譯機制

2 系統(tǒng)總體設計

2.1 需求分析

油氣管道事故處置是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，在管道事故處置每個步驟中都會產生大量工程數據，而如何存儲和管理好這些復雜多樣的工程數據對于保證管道事故處置優(yōu)質高效有著重要意義。隨著互聯網技術的飛速發(fā)展，一般都采用數據庫記錄方式存儲和維護海量工程數據，這樣既有利于工程技術人員更高效、方便和安全地對所有數據進行各種操作，極大提高工作效率，又有利于歸納總結各種油氣管道事故處置中相關的技術和方法。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設計

油氣管道事故處置工程數據庫管理系統(tǒng)主要模塊包括：項目介紹、項目文檔、工程技術、管道失效概率計算分析和管道泄漏信號去噪及用戶管理，功能模塊如圖2 所示。

（1）用戶登錄。該模塊對整個數據庫的安全和數據管理與維護起著重要作用，是整個系統(tǒng)安全高效運行的基礎，而權限設定又是整個模塊設計的基礎和核心。本系統(tǒng)通過權限設定實現對系統(tǒng)超級管理員、普通管理員和普通用戶的登錄身份識別。

（2）工程項目文檔。在系統(tǒng)管理員上傳油氣管道事故案例、泄漏點檢測技術、封堵截斷補漏技術和工藝裝備及理化特性等項目文檔后，工程技術人員和普通用戶能方便地進行文檔下載。每個項目文檔按照文檔編號、文檔標題、文檔提供者和提交日期進行顯示，用戶可使用與相應文檔對應的下載超鏈接完成文檔的快速下載。普通用戶主要通過油氣管道事故案例、泄漏點檢測技術、封堵截斷補漏技術和工藝裝備及理化特性4 個界面下載需要的工程項目文檔，而系統(tǒng)管理員通過項目文檔管理界面實現對上述4 大類工程項目文檔的增加、刪除、修改等一系列維護和管理操作。

Fig.2 System function module圖2 系統(tǒng)功能模塊

（3）工程技術。該模塊主要功能是給工程技術人員等提供一個便捷的油氣管道泄漏檢測技術和不停輸封堵截斷補漏技術查詢功能。檢測技術和封堵技術一般包括技術名稱、適用范圍、原理及特點、裝備及消耗品、施工程序和圖片信息等。系統(tǒng)要將這些工程數據信息詳細展現出來，以提升工程技術人員操作效率。普通用戶主要通過泄漏點檢測技術和不停輸封堵技術查詢界面實現對油氣管道泄漏點檢測技術和油氣管道封堵技術的細節(jié)查詢，而系統(tǒng)管理員可以通過工程技術管理界面實現對上述油氣管道泄漏點檢測和封堵技術的增加、刪除、修改等一系列維護和管理操作。

（4）管道失效分析方法。包括基于貝葉斯網絡的陸上油氣管道失效風險分析和基于小波分析的油氣管道泄漏信號去噪分析的兩個管道失效分析方法。每種失效分析方法包含技術方法原理及模型分析、分析軟件使用教程及案例分析，以及相關文件下載及網站鏈接3 個子模塊。技術方法原理及模型分析主要是對管道失效分析方法進行相關技術和理論論證，構建模型并進行優(yōu)化；分析軟件使用教程及案例分析主要針對模型進行計算分析，讓工程技術人員快速掌握相關分析軟件的使用；相關文件下載及網站鏈接主要提供編程代碼和技術資料文檔的下載，以及相關軟件官網下載地址等。工程技術人員可通過兩個管道失效分析方法實現對相應管道失效分析方法的理論研究，通過系統(tǒng)仿真軟件進行分析。工程技術所需的軟件資源、技術文檔和程序等都可通過下載頁面獲得。

（5）項目介紹。該模塊主要對項目相關課題、參與單位和研究內容等進行總體概述；管道泄漏封堵技術頁面簡要介紹管道搶維修類型和泄漏封堵常用方法；不停輸帶壓封堵技術頁面簡要介紹不停輸帶壓封堵技術用途、原理和操作。

（6）用戶管理。該模塊對使用本系統(tǒng)的用戶群進行實時管理，本工程數據庫管理系統(tǒng)用戶分為3 類：超級管理員、管理員和一般用戶。超級管理員權限最大，可以進行所有操作，普通管理員主要負責工程數據庫中數據的增、刪、改等一系列維護工作，而一般用戶除了對工程數據資料的查詢和下載以外沒有其它操作權力。

2.3 數據庫設計

（1）用戶信息表。用戶登錄時通過認證服務器與存儲在數據庫中的所有用戶身份信息進行驗證，驗證主要內容是用戶名和密碼，與之相對應的是系統(tǒng)在創(chuàng)建該用戶時設定的權限等級（超級管理員、普通管理員和普通用戶3 種不同權限等級），用戶數據庫設計詳見表1。

Table 1 Users表1 用戶

（2）工程項目文檔管理表。系統(tǒng)管理員在上傳油氣管道事故案例、泄漏點檢測技術、封堵截斷補漏技術和工藝裝備及理化特性等項目文檔后，相關工程技術人員和普通用戶能夠方便地從任意聯網的客戶端電腦下載工程項目文檔，如表2 所示。

Table 2 Project documents表2 工程項目文檔

（3）工程技術管理表。給工程技術人員等用戶提供一個便捷的油氣管道泄漏檢測技術和不停輸封堵截斷補漏技術查詢功能，其數據庫詳見表3。

Table 3 Engineering technology management表3 工程技術管理

3 系統(tǒng)實現

本文采用Microsoft.NET 框架，基于ASP.NET 技術開發(fā)了工程數據庫管理系統(tǒng)。利用ADO.NET 技術實現數據的操作，使用C#作為系統(tǒng)開發(fā)語言，結合工程數據復雜、多樣和數據量大的特性，使用SQL Server2008 存儲和管理油氣管道事故處置中所有工程數據。結合Web 的開放性，更好地實現工程技術方法、項目文檔等數據的增加、刪除、修改、查詢和下載等操作。工程技術人員根據擁有的相應權限等級在任何一臺具有聯網的計算機或手機等設備上實現油氣管道事故處置工程數據庫管理系統(tǒng)的所有操作，無需專門軟件系統(tǒng)支撐便能完美地實現油氣管道事故處置工程數據資源的共享和交互。

下面以工程技術管理模塊和用戶管理模塊為例介紹系統(tǒng)實現。

工程技術管理模塊主要提供泄漏點檢測技術和不停輸帶壓封堵技術適用范圍、原理及特點、裝備及消耗品、施工程序和圖片信息等詳細數據信息，分為泄漏點檢測技術、不停輸帶壓封堵技術和工程技術管理3 個子模塊。泄漏點檢測技術和不停輸帶壓封堵技術按照管道內部介質特性分別應用在氣體和輸油管道上，工程技術管理頁面主要負責以上諸多子模塊工程技術所有數據的增加、刪除和修改等操作，如圖3 所示。

Fig.3 Engineering page圖3 工程技術頁面

用戶管理模塊主要作用是對使用本系統(tǒng)的用戶群進行實時管理。工程數據庫管理系統(tǒng)用戶分為超級管理員、管理員和一般用戶3 個級別，超級管理員操作權限最大，可實現所有操作，普通管理員主要負責工程數據庫中數據的增、刪、改等一系列維護工作，而一般用戶除對工程數據資料的查詢和下載外沒有其它操作權力，如圖4 所示。

Fig.4 User management page圖4 用戶管理頁面

驗證不通過時，則指向錯誤提示頁面，代碼如下：

4 結語

本文利用ASP.NET4.0 開發(fā)技術和SQL Server 2008 數據庫構建了基于B/S 系統(tǒng)模型架構的油氣管道事故處置工程數據庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)囊括38 個國內外典型油氣管道事故案例，涵蓋13 種帶壓封堵技術，6 種管道補強修復技術等，并對國內外油氣管道事故處理過程進行了分析。相對于傳統(tǒng)的管道失效數據庫管理系統(tǒng)，本文系統(tǒng)完善了管道事故處置技術，實現不同地區(qū)交流和信息同步，方便工程技術人員對管道事故進行預判與處理，提高了管道事故處置效率，縮減了系統(tǒng)開發(fā)和維護資金，推動管道事故處置優(yōu)質高效進行。