輸油管道信息化系統的研究

摘 要：管道企業需要對大量的設備資料、圖紙和實時生產數據進行維護，是輸油管道信息化管理進程中亟待解決的難題。本文在中原長輸管道數字化管理系統研究應用的基礎上，進一步對輸油管道信息化管理系統研究梳理，提出了系統模型設計中應采用到的技術、流程、構架、功能模塊等，為今后相關的研究提供參考。

關鍵詞：輸油管道；信息化系統；設計

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A

0.引言

信息化管道是指按照管道走向具有“遙感勘察、設計圖紙、泵站設備、施工管理、管道基礎”等全生命周期信息合集的虛擬管道，通過高度信息化的管道，可實現查詢任一管段歷史和當前信息，為管道維護搶修提供決策支持。輸油管道信息化系統核心的設計思路一是能夠消除時間與空間的限制，收集有效的生產數據信息；二是設計交互性良好的生產/管理軟件，實現信息資源的高效利用；三是實現各種企業信息資源的共享。

1.傳統管道管理方式的缺陷

傳統的基于紙質文檔、信息分散式的管道管理方式通常存在以下問題：

（1）管道周邊的空間地理數據（地貌、地質、環境等）信息完善程度缺乏，導致在管道搶修、維護、生產運行過程中無法取得足夠有效的信息支撐管理決策的實施。

（2）管道數據“信息孤島”導致信息無法較好地傳遞交流，數據的遺失、關聯錯誤等現象時常發生。

（3）管道基礎資料的統一存儲、標準化管理、數據分析及運行數據更新滯后，無法保證數據高效的動態性與現實性管理；設備、材料的管理資料沒有制定統一標準，無法實現設備、材料的壽命周期、維修頻次、性能保養等信息的檢索和故障預測。

（4）當突發事故及自然災害發生時，傳統巡線方案對事故預警提供決策支持的合理性尚待驗證，且一旦在第一時間內無法準確地啟動預案并快速開展應急搶險工作，將導致嚴重的事故后果。

2.信息化管道的功能和特點

信息化管道主要基于網絡信息技術，集成了管道地理信息系統（GIS）、生產管理系統、數據采集與監控系統（SCADA）、仿真系統等，實現企業決策層、管理層、操作層信息的網絡化、業務的自動化、數據的共享化，根據信息化管道建設的經驗，信息化管道一般具有以下特點：

（1）信息化管道在管道的勘察、設計和建設時期，采用遙感技術取得地理、水文、周邊環境數據，能夠實現縮短管道建設周期。

（2）通過管道地理信息系統（GIS）分析最短路徑、緩沖區、高后果區，實現管道線路走向的總體評估、規劃，避開管道占壓等高后果區，實現對管道的安全風險評價，為企業管理決策提供科學的數據支持。

（3）信息化管道采用大數據、云計算等新技術，有效地消除“信息孤島”，將管道勘察、設計、施工、運行時產生大量的地理信息、設計圖紙、施工數據、文檔資料、生產數據等信息化，實現信息的共享和協同工作。

（4）通過SCADA系統數據接口，可以將采集到的信息傳送到信息化管理系統，為日常管理工作提供決策。

3.信息化管道技術和流程

3.1 信息化管道涉及的技術

信息化管道涉及的技術主要包括管道地理信息（GIS）、三維數據采集處理、虛擬現實、大型數據庫、ERP、機械制圖等，通過集成融合生產業務管理系統、SCADA工控系統、地理信息系統、應用遙感、全球定位系統、工業電視系統等現代高科技手段，能夠實現包括管道生產管理系統、管道完整性管理系統、調度運行數據分析系統、調度電話系統、視頻會議系統、安全生產與應急救援系統、油氣數據管網分析系統等功能，實現現有管道復雜系統（環境、資源、經濟及社會等）的信息化應用集成，提供可視化的條件下的決策支持服務，為輸油管道工程建設和管道完整性管理探索出一套新的理念和方法。

3.2 信息化管道系統設計流程

信息化管道設計勘察階段的首要任務是進行管道選線，采集管道線路兩側一定范圍內的空間地理數據信息，綜合管道沿線地形、環境、經濟、人口等數據進行系統建模。

信息化管道工程建設階段主要任務是管線走向定位、管道基礎數據、施工管理等信息采集。

信息化管道項目運行階段主要功能是實現各系統產生的數據融合集成、分析處理，管理者通過信息化管理系統可以查看管道沿線周邊環境、地理信息、高后果區，也可查看具體如某段管線的焊口、地下障礙物、防腐絕緣層地面檢漏、打孔盜油次數等信息，信息化管道一般設計流程圖如圖1所示。

4.管道信息化系統的主要構架

4.1 信息化系統的架構設計

通常按照3層結構進行系統構架設計，包括管道應用層、數據中心、基礎設施，各層級采用模塊化的組建方式，實現總體構架層次分明、功能定位準確、接口參數明了、語義清晰。系統總體框架設計參考如圖2所示。

4.2 系統的基礎性功能

（1）施工管理

主要基于地理信息系統（GIS）的建設管理，包括規劃進度、資源分配、場地布局、現場運輸、信息管理等。地理信息系統（GIS）綜合信息通過三維地理信息顯示，集成實時的管道數據傳輸，瀏覽三維信息的同時實現實時數據的提取、監控。根據管線管理的具體情況和具體業務，實現設備、事故的精準定位，并為應急預案的編制、應急事件處理、供應計劃和管線日常管理提供空間數據決策支持。

（2）管道運行管理

對管道生產調度主要業務進行了分析，通過管道運行狀態查詢系統實現了提取數據采集與監控系統（SCADA）與管道地理信息系統（GIS）的關鍵信息；通過巡檢GPS定位系統在線查看巡檢路線，實現對巡檢人員的跟蹤管理，提高工作效率；其他還包括管道生產系統、調度電話系統以及管道事故分析、搶維修管理、數據采集分析等功能。

（3）管道設施管理

管道設施管理包括：管道設備管理子系統、通信設備管理子系統、電力設備管理子系統、自動化設備管理子系統、信息設備管理子系統等。

管道設備管理子系統是實現管道設備“類別管理、查詢統計、設備檔案”管理功能的模塊；通信設備管理子系統是“通信、地理信息、項目信息”為數據獲取源，通過專用內網和公共外網實現通信網絡數據共享；電力設備管理子系統為“輸配電設備、輸油泵、加熱爐、燃燒器”等主要電氣設備的主電源提供屬性數據自動記錄、編輯、顯示、查詢、統計和打印功能；自動管理子系統通過智能儀表、SCADA控制系統實現對自動化設備的搶維修、系統測試管理，提高自動化系統的運行的可靠性；信息管理子系統是通過對PC端、信息網絡的硬件和軟件設備、監控系統等實現持續信息流，保證信息管道系統的正常運行。

（4）管道完整性管理

管道完整性管理包括管道檢維修管理、管道風險管理、管道風險評估功能。管道檢維修管理功能是在管道風險管理、風險評估的基礎上進行分析評價，管理者根據評價結果制定相應的檢維修計劃，是非常重要的功能；管道風險管理是將管道潛在的環境隱患和管道本體存在的隱患數據進行收集、錄入、查詢、統計、分析和管理；管道風險評估是對管道剩余壽命、剩余強度、高后果區、威脅識別等進行系統性的風險分析，模擬出管道失效后可能產生的事故后果。

（5）檔案管理

文檔管理包括對管道信息的采集、存儲、管理和分析，實現對各類文檔標準化、網絡化的統一管理。同時在日常工作中建立數據集市和工作職能管理數據的基本信息，幫助日常辦公管理和考核，提供協同辦公服務，實現網絡的自動遠程檢測和操作管理。

結語

管道信息化管理對輸油管道運營中面臨的風險因素進行識別，能夠實現管道的安全運行。通過構建管道綜合管理模型，對輸油管道運營中面臨的風險因素進行識別，對管道的適應性進行評估，制定高效的風險控制措施，持續改進、消除潛在的隱患因素，在一個合理的可接受的范圍內控制管道運營風險，及時預防、減少管道事故，將管道事故遏止在初期狀態，實現管道平穩、安全、合理、經濟運行。

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