油氣管道周邊挖掘前咨詢系統建設探討*

張圣柱

(中國安全生產科學研究院，北京 100012)

0　引言

通過管道進行輸送是油品和天然氣最經濟、最安全的運輸方式。目前管道在油氣運輸中發揮著不可替代的作用，我國現有70%的石油和99%的天然氣通過管道進行運輸。油氣管道在推動經濟發展、造福社會民生的同時，事故也屢有發生，個別事故造成了較為嚴重的人員傷亡、財產損失以及環境破壞，如2014年大連市金州新區“6·30”中石油管道原油泄漏燃燒事故，某企業在加氣站電力套管穿越道路及輸油管道工程施工中，將中石油所屬輸油管道鉆漏，泄漏的原油進入市政雨水管網和污水管網，并在雨水排水管出口處著火燃燒，引起了社會各界的普遍關注[1]。

據統計，2016年我國共發生陸上長輸油氣管道事故168起，在導致管道事故的腐蝕、管體制造與施工缺陷、第三方損壞、地質災害、誤操作等5類原因中，第三方損壞所占比例為39%，僅次于腐蝕，是導致管道事故的第2大原因[2]。第三方破壞分為無意損壞和蓄意破壞2類，其中無意損壞占比較大，主要是由油氣管道周邊挖掘施工造成的。油氣管道周邊挖掘施工過程中，施工方沒有有效途徑獲取地下油氣管道準確位置，管道企業沒有有效途徑掌握施工地點和時間并進行監護，這種信息的不對稱降低了油氣管道保護措施的有效性，建立一種有效聯系管道企業、施工方和社會公眾的信息溝通機制是解決當前問題的有限途徑[3-4]。

21世紀初，美國因第三方破壞導致的油氣管道失效事故頻發，為加強對油氣管道的保護，改變挖掘作業頻繁導致管道失效的局面，于2002年頒布了《管道安全改進法案》，提升“統一呼叫通知計劃”，設立全國統一呼叫中心，并對挖掘作業者和管道企業提出執行“統一呼叫通知計劃”的強制性要求[5-11]，規定挖掘作業者在挖掘作業前撥打“811”電話查詢地下油氣管道情況，避免管道因挖掘作業而受到破壞，對全國統一呼叫中心運行8a間(2005—2012年)所做的事故統計分析表明，涉及危險液體的第三方破壞事故率下降了66%[12-15]。

當前我國正處于城鎮化快速發展期，開挖作業頻繁，油氣管道保護和安全運行面臨較大挑戰，借鑒西方國家成功經驗，研究建立有效聯系管道企業、施工方和社會公眾的信息溝通機制，拓展信息溝通方式和途徑，建設符合我國實際、便捷高效、可靠的油氣管道周邊挖掘前咨詢系統，可以有力保障油氣管道安全運行。

1　挖掘前咨詢功能需求分析

油氣管道一般采用埋地方式敷設(在受自然條件限制時，局部地段采用土堤埋設或地上敷設)，輸油管道的埋設深度一般不小于0.8 m，輸氣管道的最小埋設深度不小于0.5 m。雖然油氣管道會根據敷設情況在沿線設置管道標志，但仍難以僅通過觀察確定埋地油氣管道的準確位置。施工方在油氣管道周邊進行挖掘施工過程中，如果不掌握埋地管道的準確位置，便存在損壞管道的可能性。埋地管道的準確位置是施工方在挖掘作業前必須掌握的信息。

1.1　施工方

對于施工方(包括施工企業、個人等)來說，在管道周邊進行挖掘施工過程中需要保證不損壞周邊管道，而避免挖掘施工損壞油氣管道的最佳解決方案是在作業前準確掌握施工區域附近管道的所屬單位、走向、埋深和輸送介質，根據管道敷設情況，與管道所屬企業共同協商制定不會對油氣管道造成損壞的挖掘施工方案，并在管道所屬企業的監護下進行施工作業，避免施工作業對周邊管道造成任何安全影響。

1.2　管道企業

對于管道企業來說，在日常運行管理過程中需要保護管道不受周邊第三方的影響，尤其是管道周邊挖掘施工的破壞，而避免施工方挖掘施工損壞油氣管道的有效途徑是提前獲取管道周邊挖掘施工信息，及時向施工方提供管道走向、埋深等信息，參與制定挖掘施工方案，并在現場進行監護，阻止違規操作、野蠻施工等行為，保障油氣管道安全運行。

1.3　施工管理部門

對于施工管理部門來說，需要保障管道周邊挖掘施工安全以及周邊群眾生命財產安全，不僅要全面準確掌握施工周邊區域油氣管道的分布和走向，還要有效組織施工方和管道企業，共同審定挖掘施工作業范圍，確定施工方案和管道保護措施，并結合施工情況制定有針對性的應急預案。

面對快速城鎮化帶來的頻繁挖掘施工作業，以及數量龐大的埋地油氣管道信息，傳統的溝通方式已無法滿足信息在施工方、管道企業和施工管理部門之間的準確、高效傳遞，需要建立一個地位權威、信息準確、工作高效的油氣管道周邊挖掘前咨詢系統，幫助施工方、管道企業和施工管理部門共同做好管道周邊的安全施工。

2　挖掘前咨詢實現方式

要實現油氣管道周邊挖掘前咨詢功能，首先要全面準確掌握已建油氣管道情況，只有信息準確、可靠，才能為油氣管道周邊挖掘施工提供指導依據，這便需要建立覆蓋全部已建油氣管道本體及附屬設施信息和管道周邊基礎空間數據信息等信息的油氣管道地圖系統。系統建立后，需要為咨詢方提供一種便捷的咨詢方式，挖掘前咨詢有較強的時效性，這便對信息查詢和信息反饋方式提出了要求，對比分析當前社會人們獲取信息的主要途徑可以發現，互聯網具有即時性、交互性等優點，電話(包括移動電話)具有普及性、便捷性等優點，綜合利用互聯網和電話的優勢能夠提高咨詢工作的效率。另一方面，油氣管道是我國的能源命脈，根據我國相關規定，特定范圍內的油氣管道信息不得公開，為有力保障油氣管道周邊挖掘施工作業，同時符合信息公開要求，挖掘前咨詢反饋信息應是密切關系施工作業并符合信息公開范圍內的信息。挖掘前咨詢實現方式如圖1所示。

2.1　建立油氣管道地圖系統

整合已建油氣管道的本體及附屬設施信息、基礎空間數據信息等信息，建立油氣管道地圖系統，實現對油氣管道名稱、輸送介質、設計壓力、運行壓力、管道外徑、壁厚、地面高程、管道埋深、管材類型、管道企業名稱、地址、負責人、聯系方式等關鍵信息的查詢，并實現管道本體及附屬設施信息和基礎空間數據信息在同一坐標系下的有效匹配，準確反映油氣管道周邊情況和信息，提高挖掘前咨詢過程中對信息查詢的反饋效果。

2.2　建立咨詢平臺

建立油氣管道周邊挖掘前咨詢平臺，平臺能夠利用

圖1　挖掘前咨詢實現方式Fig.1　Realization mode of consultation before digging

油氣管道地圖系統查詢已建油氣管道的本體及附屬設施信息和基礎空間數據信息，受理施工方挖掘施工前咨詢，反饋挖掘施工作業周邊油氣管道埋設情況，并向管道企業和施工管理部門推送挖掘施工信息。咨詢平臺通過外網查詢平臺和電話呼叫系統2種方式受理挖掘前咨詢申請和反饋查詢信息。

2.3　咨詢流程

挖掘施工前，施工方(包括施工企業、個人等)登陸油氣管道地圖系統外網查詢平臺在地圖上標定具體挖掘施工位置，或撥打統一呼叫電話，通過挖掘施工點經緯度或周邊顯著地標確定具體挖掘施工位置，并提交挖掘施工作業計劃和聯系方式，申請查詢挖掘作業位置周邊管道信息。咨詢平臺根據挖掘作業位置自動標記并推送開挖點周邊1 km范圍內的油氣管道信息，形成挖掘施工咨詢報告，將咨詢報告反饋施工方，并抄送管道企業和施工管理部門。咨詢流程如圖2所示。

圖2　挖掘前咨詢流程Fig.2　Consultation process before digging

2.4　咨詢信息內容

為對挖掘施工提供技術支撐，咨詢反饋信息內容應至少包含管段名稱、管線單位、管段管理單位、輸送介質、管道外徑、管道埋深、距開挖點距離、聯系電話等內容，同時為提高展示效果，在以列表形式提供上述信息的同時，還以二維平面圖或三維立體圖的形式顯示周邊已建油氣管道信息，考慮到油氣管道信息的特殊性，上述信息的提供范圍為挖掘點周邊1 km之內。

3　挖掘前咨詢系統架構

基于上述挖掘前咨詢功能需求分析和咨詢功能實現方式探討，在遵循業務與控制分離、承載與接入分離的設計思想的基礎上，考慮挖掘前咨詢系統數據保密、反饋信息僅可有限授權等特殊需求，依托油氣管道地圖系統[3]，建立包括終端設備層、邊緣接入層、網絡傳輸層、核心交換層、業務應用層等5個層次的油氣管道周邊挖掘前咨詢系統(如圖3所示)，每層的組成及功能如下：

1)終端設備層。組成：主要由多媒體調度臺(調度軟交換系統的呈現設備)、IP電話、視頻電話、模擬電話、傳真機、手機、移動終端、程控調度交換網等組成。功能：實現基本調度操作、網管、錄音錄像等功能。

2)邊緣接入層。組成：主要由軟交換內置接口、WIFI接入點、接入網關、3G/4G無線基站、中繼網關等組成。功能：提供豐富的終端接入手段，實現和其他網絡(如傳統程控調度交換網)的互通。

3)網絡傳輸層。組成：可以是綜合數據網或調度數據網，也可以是獨立建設的軟交換調度專用IP數據承載網。功能：承載調度軟交換系統，為整個調度軟交換系統提供一個高可靠性的、具有QoS保證的綜合業務傳輸平臺。

4)核心交換層。組成：主要由軟交換設備組成，軟交換設備之間通過SIP/H.323等眾多的協議連接互通。功能：實現對咨詢的請求、交換和處理，與調度業務平臺以及其他業務系統的控制、連接和交互，以及對網絡資源的分配。

5)業務應用層。組成：主要包括調度業務平臺、錄音錄像系統、統一網管系統、多媒體業務系統等，同時還可以通過標準協議與接口擴展各類應用，如監測監控系統、GIS/GPS系統等。功能：實現咨詢以及運維管理等功能。

圖3　挖掘前咨詢系統架構Fig.3　Structure of consultation system before digging

4　系統應用

4.1　咨詢提交內容

4.1.1外網查詢平臺

施工方(包括施工企業、個人等)登陸查詢平臺，進行注冊(須同意咨詢申請相關要求)后，便可進行挖掘前咨詢申請。施工方可根據實際挖掘點，在外網查詢平臺所呈現的地圖上直接定位挖掘點，查詢平臺會根據定位點，確定施工位置，同時，施工方需填寫施工開始時間和結束時間，并對即將進行的施工進行簡要描述。外網查詢申請如圖4所示。

圖4　外網查詢申請示例Fig.4　An example of extranet query application

4.1.2統一呼叫電話

施工方撥打統一呼叫電話，通過挖掘施工點經緯度或周邊顯著地標確定具體挖掘施工位置，進行挖掘前咨詢申請，以便提高挖掘前咨詢工作的準確性，在條件允許的情況下，建議通過外網查詢平臺進行咨詢。

4.2　咨詢反饋報告

接到咨詢申請后，系統會對挖掘點周邊地下油氣管道情況進行查詢，并生成油氣管道周邊挖掘前咨詢報告，如圖5所示。

圖5　油氣管道周邊挖掘前咨詢報告示例Fig.5　An example of consultation report before digging near oil and gas transmission pipeline

5　結論

1)針對當前油氣管道周邊挖掘施工過程中頻繁發生的挖掘作業導致管道失效的問題，提出了油氣管道周邊挖掘前咨詢系統，該系統基于油氣管道地圖系統，實現了施工方對挖掘施工作業點周邊埋地油氣管道信息的查詢，并在施工方、管道企業和施工管理部門之間建立了一個有效的信息溝通渠道，有助于促進有關各方共同參與到油氣管道周邊挖掘施工安全管理工作之中。

2)提出的油氣管道周邊挖掘前咨詢系統架構和技術解決方案，既可以應用于較小區域(如某一市、縣、區)的挖掘前咨詢工作，也可以應用于較大范圍(全國、地區、省(區、市))，在準確獲取該區域全部已建油氣管道信息的基礎上，便可根據本區域實際情況搭建適合于本區域的挖掘前咨詢系統。

3)提出的油氣管道周邊挖掘前咨詢系統對已建油氣管道信息的時效性要求較高，建議管道企業每12個月對所提交的全部相關數據進行核查更新，對路由發生變化的管道以及新建管道，建議管道企業在5個工作日內完成對相關信息的報送，從而確保咨詢反饋信息的準確性和時效性。

4)提出的挖掘前咨詢系統同樣適用于城鎮燃氣、電力、熱力、通信、給排水等多類城市公用管線，可以通過在油氣管道地圖系統中增加圖層的形式實現對上述各類管道的信息管理，并統一在油氣管道周邊挖掘前咨詢系統中面向施工方開展咨詢，從而建立起有效聯系社會各方的地下管網咨詢平臺，實現對城鎮各類地下管網的有效保護，對于保證地下管網的安全運行具有十分重要的作用。

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