儲氣庫建設中數字化平臺的構建——以S儲氣庫為例

摘" " 要：隨著儲氣庫業務的快速發展，對工程建設期數據信息的采集、歸檔與應用提出了更高的要求。S儲氣庫一期工程從建設與運營的角度構建了數字化平臺，內容涵蓋數據資產管理系統、三維模型、管道可視化管理、數字化移交四個方面，實現了工程建設與數字化建設同步，促進了數字化技術在儲氣庫建設領域的應用與發展，為未來實現智能化儲氣庫奠定了基礎。系統介紹了數字化交付平臺的功能，平臺部署方式、系統架構和技術構架，簡要介紹了階段性成果，歸納總結了平臺技術創新點，最后提出數字化交付中應關注的問題。

關鍵詞：儲氣庫；數字化交付；組成；三維模型；數據基礎

Construction of digital delivery platforms in the construction of gas storage

—Taking S gas storage as an example

WEI Xiaofeng LI Sitong WEI Minghui ZHUO Yueping HUANG Jianhua

1. Liaohe Oilfield （Panjin） Gas Storage Co.， Ltd.， Panjin 124200， China

2. Liaohe Oilfield Construction Co.， Ltd.， Panjin 124010， China

Abstract：With the rapid development of the gas storage business， higher requirements have been put forward for the collection， archiving， and application of data information during the project construction period. In the first phase of the S gas storage project， a digital delivery platform was constructed from the perspective of construction and operation， and covered four aspects of data asset management system， 3D model， pipeline visualization management， and digital transfer. The construction of the digital delivery platform has enabled the synchronization between engineering construction and digital construction， promoted the application and development of digital technology in the field of gas storage construction， and laid the foundation for the future realization of intelligent gas storage. This article first systematically introduces the functions of the platform， and its deployment methods， system architecture， and technical architecture， then briefly introduces the phased achievements and summarizes the innovation points of the platform technology， and finally proposes some issues that deserve attention from several aspects of the digital delivery.

Keywords：gas storage; digital delivery; composition; three-dimensional model; data basis

“十三五”以來，遼河油田建設了面向工程管理與應用的數字化交付系統——S儲氣庫一期建設工程數字化交付平臺（簡稱數字化平臺）。該數字化平臺與地面工程同步建設，旨在將地面建設靜態數據轉化為可供管理使用的數字孿生體，通過云端可視化輔助提升地面建設管理水平；構建全面、完整、符合上游板塊要求，滿足運行期需要的地面工程建設期數據資產，為未來儲氣庫智能化發展打下堅實基礎[1-14]。

1" " 數字化平臺的組成和功能

數字化平臺實體依托S儲氣庫群一期注采井、井場平臺、站外管道、集注站內注采氣裝置及配套（附屬）工程，分為數據資產管理系統、三維模型、管道可視化管理和數字化移交四個部分。

1.1" " 數據資產管理系統

數據資產管理系統涵蓋整個工程項目所有數據，集成了項目運行全過程的資料以及設備信息，包括前期設計文件、技術規格書、開工報告、檢測文件、PID文件、設備圖紙、變更單等。該系統所有數據與三維模型完成關聯，并可隨時提取調用三維模型和相關數據，構成完整的工程三維模型屬性信息基礎。

該系統為工程建設動態管理提供信息技術支持，其中伴隨式施工數據采集系統按照建設活動的進程對工程劃分實行動態管理，明確了承包商、監理單位、業主單位間工程劃分的業務審批關系。通過對數據的實時采集、入庫歸檔，保證了數據流的時效性、完整性、連續性，實現了“數據獲取+數據管理+數據應用”的無縫銜接。

1.2" " 三維模型

站場三維模型采用PDMS軟件開發，將電氣、設備、暖通、自控、儀表、工藝、通信、土建等數據信息與模型進行關聯，實現了站場內外的等比例展示，為相關人員查看站場內焊縫、儀表、閥門、管道元件等設備屬性信息提供便利，同時可以進行界面分析、分解模型等操作。模型管理中的采購管理、施工管理、焊縫管理等系統，可以分別查詢各系統處于哪個階段，對材料物資的屬性、采購進度、某一階段工程實體構成狀態、工程實體焊縫信息等都可以做到快速精準定位，實時調取掌握。

1.3" " 管道可視化管理

線路工程采用空間GIS三維場景構建技術[15-16]，建立了可視化施工管理系統，支持遙感影像、航飛影像、DEM、管道專業數據、三維模型、沿線地理環境、地名數據等服務?？梢暬┕は到y對線路設計、工程計劃、焊縫施工數據進行一體化二三維場景展示，通過對設計中線和施工中線比對，復核線路變更地段，也可通過三維場景下的距離、面積量算功能，為核算工程量提供參考依據。

可視化管理系統將多條注采氣管道區域內的影像、數字高程、管道中線和設備矢量數據的真實坐標進行偏移，另外提供脫密坐標，落實了對保密工作的要求。

1.4" " 數字化移交

數字化交付平臺包括總覽、文檔資料、屬性數據、模型管理及消息中心5個模塊。整合設計、采購、施工、檢測、驗收等工程建設各方面產生的基礎數據，將文檔、圖紙及相關數據與三維模型建立關聯關系，利用三維模型的可視化應用，構建了工程項目的全生命周期數字化孿生體[17]。

2" " 數字化平臺的部署和架構

如圖1所示，數字化平臺使用前后端分離的方式進行系統部署，其中數據庫部署在油田公司內網，業務應用程序部署在DMZ隔離區域[18]，用于支持對互聯網主頁提供服務。系統部署同時支持云發布環境和傳統非云化應用場景，具備基于大數據背景下的大型計算能力和存儲能力。

2.1" " 系統架構

如圖2所示，數字化平臺架構分為采集層、交付層和應用層。

1）采集層數據來自業主、設計、采購、施工、監理、檢測等各參建方，采用接口采集、模板導入和手工錄入等混合模式，隨著數字化交付工作的深入和水平的提升，后期主要應用接口采集模式。

2）交付層包括數據存儲平臺和數據交付平臺。數據存儲平臺用于存儲工程建設復雜的數據類型（結構化數據、非結構化數據、半結構化數據），并面向應用層進行交付，支持后期過程管理和生產運行智能化。數據交付平臺以數據交付、服務交付、組件交付的方式將存儲平臺中的數據交付給應用層，支撐應用層對數據的使用需求。數據資產管理確保數據、數據關聯關系、數據編碼、數字孿生體與標準及其應用的融合，數據組織自主可控，數據結構透明。

3）應用層的數據同源，實現了高價值數據的回存和二次應用，包括建設管理類應用系統、生產運營類應用系統及其他應用系統。

2.2" " 技術架構

如圖3所示，技術架構采用模塊化設計，既滿足數字化平臺功能需求，又保證了架構部署簡單、可靠、高效。同時通過支持橫向添加節點，增加了數據集成、保存和供給的橫向擴展能力。平臺應用到的主要軟件包括3D可視化引擎/GIS引擎、MYSQL、Mongo分布式計算和存儲相關軟件。

3" " 階段性成果

數字化平臺竣工模型如圖4所示，共采集關聯數據17萬條、1萬余份非結構化文檔，移交三維模型對象30余萬個。標準化處理和存儲了100余個實體對象的16萬余條結構化、非結構化數據，解析完成半結構化三維模型4版。

1）站場數字孿生體如圖5所示，共錄入數據5萬余條，非結構化文檔近6千余份。通過三維模型中設備安裝狀態、焊縫施工信息與施工進度計劃的結合，可視化呈現施工過程和場地狀況，實現了4D動態現場管理[19]。

2）管道可視化系統如圖6、圖7所示，已完成影像數據處理、三維管道建模、焊口坐標轉換等工作。采用0.5 m遙感影像圖片，可捕捉沿管道兩側各2.5 km，近200 km2地面不同高度、不同譜段實況信息；可隨時瀏覽三維地形地貌、管道場景，快速定位和查詢焊口信息，展示焊縫完成數、一次檢測合格數、返修口數、完成公里數等進度情況，實現了施工現場重現[20]。

4" " 創新點

作為第一個正向執行上游板塊《油氣田地面工程數字化交付技術規定》的數字化交付工程，實施中在數據采集處理、標準化存儲、資產管理等方面進行了大量實踐和探索，為企業標準《油氣田地面工程數字化交付規范》的研究與編制提供了實施經驗，促進了板塊技術規定向集團公司企標的升級。

1）完整執行《油氣田地面工程數字化交付技術規定》要求，利用滿足企標的軟件工具體系組織開展數據采集、存儲、交付和數據資產管理相關工作，構建示范性、可持續發展的地面工程建設期靜態數據生態。

2）完整表達Q/SY 01015—2022《油氣田地面工程數字化交付規范》核心意涵，基于可拆分、可組裝、可配置理念，引入國產化自主可控的數字化交付平臺（DHAM），可更好地為儲氣庫數字化建設提供服務。

3）整合三維數字化協同設計核心成果和工程建設業務需求[21]，數據采集及存儲范圍覆蓋設計、采購、施工、交付、應用各環節，實現了工程建設現場數據實時采集、傳輸及處理分析。所有數據和信息一次錄入，多次使用，滿足地面工程建設各階段數據需求。

4）建立了詳細的工程邏輯模型、地理信息模型、三維模型及工程數據庫，為建設管理及投產后生產運維提供核心基礎數據和虛擬仿真環境。以模型（邏輯模型和三維模型）為主要工作對象，以后臺數據為核心內容，可以直觀查看現場施工進度。提供線上施工圖設計審查、匯總、閉環跟蹤功能，輔助提升施工圖審查效率。

5）支持多種API數據集成和接入。集成多類型的原生數據庫，采用目前業界主流網絡協議，包括：Syslog方式（支持Syslog協議的系統和設備）、ODBC/JDBC方式（支持與數據庫配套的系統和設備）、SNMP Trap方式（支持SNMP協議的系統和設備）、XML方式（支持HTTP協議的系統和設備）等。

6）數字化信息完整，具備數據“敏捷交付”能力。經數據轉換和加密、授權后，可通過網頁進行油田內網與互聯網的雙線訪問；具備向遼河油田指定平臺及已建、待建系統數據交付能力，實現彼此數據共享、模型共享。在未來可根據實際需求，接入動態數據源，對智能應用所需的動態數據進行登記、注冊、轉發，全面支撐智能應用及“智能生態”發展[22-25]。

5" " 結束語

S儲氣庫一期建設工程以實體對象為核心，通過交付策劃、數據采集、數據標準化處理、數據存儲、數據交付和孿生體構建等一系列數字化交付體系工程，形成了符合板塊規定的建設期數據資產。數字化平臺的構建，重新定義了數字化系統與應用的交付關系，規范了數據采集來源，提高了數據交付效率，能夠實現數據的跨平臺對接，既滿足地面建設期靜態數據需求，也為運營期智能化應用提供數據支撐基礎。

在數字化交付實施過程中，要關注以下幾個方面，出現問題及時糾正。

1）及時解決現場數據錄入滯后問題。數字化數據的錄入和審核人員需要經過專門培訓并相對固定，一般參建單位配置較少。受季節、環境限制，現場常有突擊性施工，伴有大量數據短期集中發生，導致數據采集和審核錄入滯后。因此在項目啟動階段，要提前考慮參建各方數字化項目管理和移交的基礎配置費用，在建設過程中及時調整數字化人員數量。

2）重視數據安全管理。儲氣庫工程建設周期長，從前期規劃、圖紙設計到采購施工、驗收移交，數據信息龐雜，數據采集、傳輸、存儲鏈條長，涉及單位、人員多，需要嚴格控制交付平臺訪問權限和層級，建立強密碼機制，做好各層級保密培訓和檢查落實；建立多地點數據備份中心，定期進行漏洞測試，委托專業網絡安全廠商做安全滲透測試，提高數據的安全性和可靠性，及時發現和消除潛在的安全風險。

3）加強供貨商數據交付管理，提高數字孿生體關聯率。由廠家提供的設備、管材等出廠結構化數據表單質量相差較大，有的位號編碼直接空缺，且沒有經過采購、監理等專業人員審核，新進場的結構化出廠信息也沒有及時準確提供，導致數字孿生體關聯率較低。因此需要加強供貨商出廠數據的收集、校對、審核管理，根據4D狀態信息查找和解決數據缺漏和數據質量問題，提高數據入庫和關聯率，從而確保數據資產優質高效。

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作者簡介：

魏曉峰（1968—），男，遼寧錦縣人，高級工程師，2003年畢業于大慶石油學院石油工程專業，現從事儲氣庫地面工程技術研究工作。Email：370525313@qq.com

收稿日期：2024-05-29