2014年9月三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)Sep.,2014第13卷第3期Journal of Sanmenxia PolytechnicVol. 13. No. 3技術(shù)與應(yīng)用GIS在天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)中的應(yīng)用趙征遠(yuǎn)何冷(陜西液化天然氣投資發(fā)展有限公司,陜西楊凌712100)摘要:論文首先闡述了建立天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)的必要性和緊迫性,對(duì)系統(tǒng)的用戶需求進(jìn)行了分析,論述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、目標(biāo)。研究了天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和功能模塊設(shè)計(jì)。并針對(duì)目前我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)的設(shè)計(jì)、竣工等資料,以及設(shè)備信息和數(shù)字化管網(wǎng)運(yùn)行階段的信息特點(diǎn),論述了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和鉏織,并設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)裾庫,對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行完整性管理。最后論文以具體項(xiàng)目為研究對(duì)象,構(gòu)建了天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了管道地理信息管理、日常生產(chǎn)管理,管道巡檢,以及安全決策等相關(guān)功能,為各級(jí)天然氣管理部門提供了實(shí)用的管理決策依據(jù)。關(guān)鍵詞:天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng);地理信息系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫;數(shù)字化管網(wǎng)中圖分類號(hào):TU996.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-9123(2014)03-0121-0收稿日期:2014-01-05作者簡(jiǎn)介:趙征遠(yuǎn)(1984-),男,陜西西安人,陜西液化天然氣投資發(fā)展有限公司助理工程師。引言為管道運(yùn)營(yíng)安全提供強(qiáng)有力的保證。長(zhǎng)距離油氣輸送管道是石油和天然氣行業(yè)的系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)目標(biāo)如下主要運(yùn)輸工具。由于長(zhǎng)輸管道運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)是易燃(1)實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)輸數(shù)字管道信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)易爆物質(zhì),加之管道途經(jīng)地區(qū)地域廣闊、地質(zhì)條件的統(tǒng)一,包括業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼標(biāo)與社會(huì)條件復(fù)雜多變,因此對(duì)長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)、信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范的統(tǒng)一等進(jìn)行規(guī)范合理的管理是非常必要的(2)實(shí)現(xiàn)管道生命周期各階段數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集GS依其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能,為和分類管理,對(duì)入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和審核,確保數(shù)管道完整性管理提供科學(xué)依據(jù)極大地促進(jìn)了管道據(jù)的準(zhǔn)確性,通過對(duì)各階段數(shù)據(jù)的綜合分析、匯總完整性的管理,在該領(lǐng)域中逐漸顯示出巨大的生命和統(tǒng)計(jì),輔助工程建設(shè)過程管理,為管道運(yùn)營(yíng)維護(hù)力。目前,該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)采集、傳輸、和完整性管理提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。儲(chǔ)存和繪圖統(tǒng)一作業(yè),可為管道的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工(3)利用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)管道投產(chǎn)運(yùn)行、管理監(jiān)測(cè)、防腐等各階段提供資料。的空間數(shù)據(jù)與專業(yè)屬性一體化查詢、檢索、定位和1設(shè)計(jì)目標(biāo)分析,充分體現(xiàn)管道信息的空間特征,為管道的規(guī)通過對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)的論述,劃、管理、安全、決策提供直觀明了的科學(xué)依據(jù)。以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫建設(shè)為基礎(chǔ).以管(4)為管道生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理部門提供數(shù)字化系統(tǒng)道建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期的業(yè)務(wù)流程為主線,利用地理信信息,包括地形圖資料、數(shù)字影像圖資料數(shù)字高程息技術(shù),將長(zhǎng)輸管線及周邊環(huán)境進(jìn)行矢量化的電子模型,各階段測(cè)量成果,工程地質(zhì)勘察資料,管道及地圖處理形成集管線屬性信息和空間信息于一體附屬設(shè)施基礎(chǔ)信息,沿線交通、水系、地質(zhì)災(zāi)害檢的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),通過空間查詢搜索、定位和分析等測(cè),環(huán)境監(jiān)測(cè)信息等多種地理信息服務(wù),為不同層功能實(shí)現(xiàn)可研、勘察、設(shè)計(jì)和建設(shè)等各階段數(shù)據(jù)的次、不同專業(yè)的用戶提供方便的信息轉(zhuǎn)入、加載、收集和統(tǒng)計(jì)功能標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化采集和存儲(chǔ),在管道的整個(gè)生命周中國(guó)煤化工期內(nèi),通過對(duì)這些信息的有機(jī)整合,構(gòu)筑管道信息2系統(tǒng)CNMHG模型,實(shí)現(xiàn)科學(xué)、規(guī)范的管道管理和輔助決策,從而天然氣輸氣管道數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)可分為四個(gè)121GIS在天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)中的應(yīng)用層次,基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)中心層、應(yīng)用系統(tǒng)層和信息據(jù)、管道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工過程數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)、管道門戶層,具體結(jié)構(gòu)見圖運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心依托成熟的數(shù)據(jù)庫管理軟件和GIS平臺(tái),按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立管道完信息門戶門戶網(wǎng)站|用戶管理全認(rèn)證信息發(fā)布整性數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)與管理,為應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐(3)應(yīng)用系統(tǒng)層是系統(tǒng)建設(shè)的核心,包括六個(gè)生產(chǎn)完整管道管道管道相對(duì)獨(dú)立的專業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng).該層是一個(gè)開放式的應(yīng)用系統(tǒng)管理性數(shù)地理巡檢安全系統(tǒng)據(jù)采信息系統(tǒng)模擬決策結(jié)構(gòu),對(duì)于運(yùn)營(yíng)期的其他應(yīng)用系統(tǒng)可以不斷添加構(gòu)集及系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)建,共同組成應(yīng)用系統(tǒng)層(4)信息門戶層通過建立統(tǒng)一的管理服務(wù)平臺(tái),為各業(yè)務(wù)模塊提供數(shù)據(jù)操作、用戶管理、安全認(rèn)證管理、工作流引擎、數(shù)據(jù)交換、Wc信息發(fā)布等標(biāo)數(shù)據(jù)中心地理空間管道專業(yè)準(zhǔn)模塊,實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)模塊的快速搭建和集成,同數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫時(shí)為未來系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)打下良好的基礎(chǔ)。3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施軟硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施通訊系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)3.1管道地理信息模塊利用地理信息技術(shù),將長(zhǎng)輸管線及周邊環(huán)境進(jìn)圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖行矢量化的電子地圖處理,形成集管線屬性信息和(1)基礎(chǔ)設(shè)施層是系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行分析的基礎(chǔ),空間信息與一體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),通過空間查詢、搜包括軟硬件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、通訊、自動(dòng)控制系統(tǒng)等,這索、定位和分析,與運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)其他子系統(tǒng)連接,些系統(tǒng)是“數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)”運(yùn)行的基礎(chǔ)從而形成可視化的業(yè)務(wù)處理能力叫(2)數(shù)據(jù)中心層是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理與輸入管道地理信息模塊包括了空間數(shù)據(jù)管理、圖形輸出交換中心。包括地理空間數(shù)據(jù)庫和管道專業(yè)數(shù)顯示、圖形管理、圖形分析以及系統(tǒng)配置等模塊,功據(jù)庫兩大類,存儲(chǔ)了基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)能結(jié)構(gòu)如圖2所示。管道地理信息模塊空間數(shù)據(jù)管圖形顯示圖形管理圖形分析系統(tǒng)配置視數(shù)數(shù)工視圖地查圖管屬‖分統(tǒng)配發(fā)圖據(jù)據(jù)作圖形圖詢形線性析計(jì)置布加檢導(dǎo)2xx2定編維管載川查|管具印位|/管間案理\管理理圖2管道地理信息功能結(jié)構(gòu)圖空間數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)所采集的各種比例尺的矢為背景,直觀地表現(xiàn)油氣生產(chǎn)要素在地面的分布情量地形圖、正射影像圖、DEM數(shù)據(jù)以及遙感影像況,輔助用戶快定位地下管線最終以滿足等數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換建庫。相關(guān)管理人員中國(guó)煤化工輔助分析圖形管理是對(duì)空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、以及對(duì)管線的CNMHG統(tǒng)計(jì)、輸出的應(yīng)用系統(tǒng),基礎(chǔ)功能上以基本地形圖綜合信息展示發(fā)布功能采用 WEBGIS技術(shù),以三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)1:10000、1:50000等不同比例尺地形圖及影像圖為生產(chǎn)管理模塊背景,疊加管道數(shù)據(jù)進(jìn)行分類顯示,通過查詢定位等圖屬互查功能輔助用戶快速獲取業(yè)務(wù)信息,提供標(biāo)注信息等個(gè)性設(shè)置工具方便用戶操作和使用,橫系基生生生生斷面、縱斷面等空間分析功能統(tǒng)礎(chǔ)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)配置功能為用戶提供一種調(diào)整地圖顯示管資數(shù)計(jì)綜綜效果,進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)管理的工具。用戶通過系統(tǒng)配理料據(jù)‖劃合合置,可實(shí)現(xiàn)地圖的更新與維護(hù),可添加新的圖層,編塊統(tǒng)報(bào)輯或替換舊圖層,調(diào)整各要素類的顯示順序、視野計(jì)表范圍,顯示符號(hào)等,使最終發(fā)布的地圖符合用戶使用習(xí)慣3.2生產(chǎn)管理模塊圖3生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)圖天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)生產(chǎn)管理的對(duì)象主要是基礎(chǔ)3.3管道巡檢模塊資料、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)綜合統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)綜輸油輸氣管線及其附屬設(shè)備置于野外,長(zhǎng)期合報(bào)表等暴露在大自然中,不僅要經(jīng)受正常機(jī)械載荷和電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理主要實(shí)現(xiàn)各站場(chǎng)對(duì)管段、氣源、力負(fù)荷的作用,而且還受到各方面外來因素的干用戶小時(shí)、日數(shù)據(jù)的上報(bào),對(duì)管段、氣源、用戶的分?jǐn)_和大自然千變?nèi)f化的影響。這些因素將會(huì)使石鐘數(shù)據(jù),系統(tǒng)通過與站場(chǎng)組態(tài)軟件的接口來實(shí)現(xiàn),油管線遭到破壞,從而影響輸油生產(chǎn)的正常運(yùn)營(yíng)。不需要人員手工錄入因而需要巡檢人員定期巡檢,管線巡檢工作在石生產(chǎn)綜合統(tǒng)計(jì)主要有管線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(按管線或油運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)運(yùn)營(yíng)和管線維護(hù)中具有十分重要的管段統(tǒng)計(jì)出任意時(shí)間段內(nèi)儲(chǔ)存氣量和管存變化量,作用凹2并以圖表形式展現(xiàn))和用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(根據(jù)用戶的以地理空間信息為背景,建立管線巡檢功能,用氣性質(zhì)、壓力等級(jí)、所屬地區(qū)進(jìn)行分類,統(tǒng)計(jì)在任通過3G(GS、GPS、 GSM/GPRS)技術(shù),實(shí)時(shí)掌握巡檢意段時(shí)間的用氣情況,并生成相應(yīng)的柱狀圖)。人員的行蹤并將巡線的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過系生產(chǎn)綜合報(bào)表主要實(shí)現(xiàn)管輸處對(duì)生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表統(tǒng)查詢、分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)巡線人員的遠(yuǎn)程管理,達(dá)到對(duì)的審核,并在日?qǐng)?bào)表審核過后(其他相關(guān)單位才能管道設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)管道巡檢可視瀏覽),生成各種生產(chǎn)所需報(bào)表,包括生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)化、精確化、科學(xué)化的管理,保證天然氣輸氣管網(wǎng)安表、對(duì)外報(bào)表、日采購(gòu)報(bào)表、日銷售報(bào)表等。全運(yùn)行。管道巡檢功能結(jié)構(gòu)如圖4所示管道巡檢GIS基本功能巡檢相關(guān)功能視∏地∏查專巡∏歷∏巡巡巡∏巡巡圖圖詢題檢史檢檢檢檢檢定數(shù)到∏軌∏數(shù)報(bào)異數(shù)信具印位據(jù)位跡據(jù)表常據(jù)息入監(jiān)回查生報(bào)統(tǒng)管庫督放詢成中國(guó)煤化工圖4管道巡檢功能結(jié)構(gòu)圖CNMHGGIS在天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)中的應(yīng)用3.4管道安全決策模塊管線周圍的其他管線、地貌。管道安全決策模塊通過數(shù)字化系統(tǒng)數(shù)據(jù),使企巡檢人員手持巡檢儀,沿管線現(xiàn)場(chǎng)巡視,檢查業(yè)管理者全面掌握管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的總體情況,可管線及其附屬設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài);將相關(guān)的巡檢屬性以有效控制管目標(biāo),發(fā)現(xiàn)存在的問題,并為問題解數(shù)據(jù)(如管線名稱、泄露情況、壓站情況、開挖情況決提供決策支持腐蝕情況和人為破壞情況等),錄人到巡檢儀內(nèi),并4系統(tǒng)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)可將現(xiàn)場(chǎng)圖片一起采集下來;點(diǎn)擊巡檢儀的“提交4.1數(shù)據(jù)入庫功能的實(shí)現(xiàn)按鈕,將錄人的巡檢屬性數(shù)據(jù)連同巡檢員工號(hào)、當(dāng)對(duì)經(jīng)過檢査,確認(rèn)無錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),通過矢量數(shù)時(shí)的時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)照片通過 GPRSICDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸至據(jù)入庫和柵格數(shù)據(jù)入庫,將空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的管理中心;管理中心接收數(shù)據(jù)并作相應(yīng)處庫,并通過設(shè)置最優(yōu)的空間格網(wǎng)、建立金字塔、數(shù)據(jù)理,將巡檢結(jié)果實(shí)時(shí)反映在電子地圖上,管理部門壓縮等處理滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求便可直觀、實(shí)時(shí)地掌握巡檢人員的工作情況和管線4.2管線規(guī)劃分析功能的實(shí)現(xiàn)(或附屬設(shè)施)的運(yùn)行情況。功能描述:在管線規(guī)劃分析中,繪制一條臨時(shí)參考文獻(xiàn):管線。根據(jù)給定的緩沖區(qū)半徑生產(chǎn)一個(gè)覆蓋區(qū)域,[李琦油氣管道完整性管理與評(píng)價(jià)金卡工程(經(jīng)濟(jì)與用該區(qū)域?qū)ζ渌芫€進(jìn)行空間查詢,顯示出和該緩法),2010,(04):14-18沖區(qū)相交的管線、站場(chǎng)、居民地、工礦建筑、道路分2那書太,陳瑞良長(zhǎng)輸管道工程勘測(cè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略肌大眾布情況,并高亮顯示。緩沖區(qū)顯示如圖5所示。科技,2005,86(12):24-283樊濤,王海山:中國(guó)石油管道信息系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想門石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2004,15(4):29-334]袁先勇,青鵬,周傳軍,長(zhǎng)輸數(shù)字管道建設(shè)探討肌石油工程建設(shè)2008,34(4):9-115]應(yīng)克明基于GS技術(shù)的燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)D]上海交通大學(xué)16 Henry G. R. Kerali. Multi -Resolution Seamless Image圖8緩沖區(qū)顯示效果圖Database[J]. Geo-Spatial Information Science, 2000, (03)4.3管線巡檢功能應(yīng)用功能描述在系統(tǒng)的管線列表中,選擇一根管[7陳輝,程遠(yuǎn)忠,胡小軍,軟字管道信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案探線,系統(tǒng)從管線起點(diǎn)開始動(dòng)態(tài)移動(dòng)地圖,用戶可看討J江西測(cè)繪,2009,(03):46-51The gIS application in Long distance Natural Gas pipeline NetworkHE Le(Shaanxi LNG Investment and Development Co, Ltd, Shaanxi 712100, China)Abstract: It firstly expounds the necessity and urgency of system construction, the paper analysis the demand ofusers of the system, discusses the system design principle, objective. Study the long distance network informationsystem of natural gas of the overall design and function module design. And in view of the present Chinas naturalgas long-distance pipeline digitalization construction design, completion etc material, and equipment informationand digital network operation stage information characteristics, this paper introduced the content andcomprehensive database APDM pipe by organizations, and data model design system comprehensive database ofpipeline network, integrity management. Finally, the paper with a specific project as the research object, toonstruct the network information system of long distance gas application platform. System realizes the spatialdata management, graphics management and comprehensive informationJater function released forvarious gas management department provides practical management decisio中國(guó)煤化工Key words: Natural Gas Pipeline Network Geographic Information SysterCNMHGK責(zé)任編輯梁紅艷)