2014年9月三門峽職業(yè)技術(shù)學院學報Sep.,2014第13卷第3期Journal of Sanmenxia PolytechnicVol. 13. No. 3技術(shù)與應用GIS在天然氣長輸管網(wǎng)中的應用趙征遠何冷(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輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設的必要性和緊迫性,對系統(tǒng)的用戶需求進行了分析,論述了系統(tǒng)的設計原則、目標。研究了天然氣長輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)的總體設計和功能模塊設計。并針對目前我國天然氣長輸管網(wǎng)數(shù)字化建設的設計、竣工等資料,以及設備信息和數(shù)字化管網(wǎng)運行階段的信息特點,論述了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和鉏織,并設計系統(tǒng)數(shù)裾庫,對管網(wǎng)進行完整性管理。最后論文以具體項目為研究對象,構(gòu)建了天然氣長輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)應用平臺。系統(tǒng)實現(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,為各級天然氣管理部門提供了實用的管理決策依據(jù)。關(guān)鍵詞:天然氣長輸管網(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:TU996.7文獻標識碼:A文章編號:1671-9123(2014)03-0121-0收稿日期:2014-01-05作者簡介:趙征遠(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。引言為管道運營安全提供強有力的保證。長距離油氣輸送管道是石油和天然氣行業(yè)的系統(tǒng)具體設計目標如下主要運輸工具。由于長輸管道運輸?shù)慕橘|(zhì)是易燃(1)實現(xiàn)天然氣長輸數(shù)字管道信息化建設標準易爆物質(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)務標準、技術(shù)平臺標準、數(shù)據(jù)編碼標與社會條件復雜多變,因此對長輸管道的安全運營準、信息技術(shù)標準、管理規(guī)范的統(tǒng)一等進行規(guī)范合理的管理是非常必要的(2)實現(xiàn)管道生命周期各階段數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集GS依其強大的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能,為和分類管理,對入庫數(shù)據(jù)進行檢驗和審核,確保數(shù)管道完整性管理提供科學依據(jù)極大地促進了管道據(jù)的準確性,通過對各階段數(shù)據(jù)的綜合分析、匯總完整性的管理,在該領域中逐漸顯示出巨大的生命和統(tǒng)計,輔助工程建設過程管理,為管道運營維護力。目前,該技術(shù)已實現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)采集、傳輸、和完整性管理提供真實有效的數(shù)據(jù)。儲存和繪圖統(tǒng)一作業(yè),可為管道的勘測、設計、施工(3)利用先進的地理信息系統(tǒng)技術(shù),實現(xiàn)管道投產(chǎn)運行、管理監(jiān)測、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設計目標分析,充分體現(xiàn)管道信息的空間特征,為管道的規(guī)通過對天然氣長輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設的論述,劃、管理、安全、決策提供直觀明了的科學依據(jù)。以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫建設為基礎.以管(4)為管道生產(chǎn)運營管理部門提供數(shù)字化系統(tǒng)道建設期、運營期的業(yè)務流程為主線,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),將長輸管線及周邊環(huán)境進行矢量化的電子模型,各階段測量成果,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施基礎信息,沿線交通、水系、地質(zhì)災害檢的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),通過空間查詢搜索、定位和分析等測,環(huán)境監(jiān)測信息等多種地理信息服務,為不同層功能實現(xiàn)可研、勘察、設計和建設等各階段數(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)計功能標準化、規(guī)范化采集和存儲,在管道的整個生命周中國煤化工期內(nèi),通過對這些信息的有機整合,構(gòu)筑管道信息2系統(tǒng)CNMHG模型,實現(xiàn)科學、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121GIS在天然氣長輸管網(wǎng)中的應用層次,基礎設施層、數(shù)據(jù)中心層、應用系統(tǒng)層和信息據(jù)、管道設計數(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)見圖運營數(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,按照統(tǒng)一的標準建立管道完信息門戶門戶網(wǎng)站|用戶管理全認證信息發(fā)布整性數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲與管理,為應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐(3)應用系統(tǒng)層是系統(tǒng)建設的核心,包括六個生產(chǎn)完整管道管道管道相對獨立的專業(yè)應用子系統(tǒng).該層是一個開放式的應用系統(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),對于運營期的其他應用系統(tǒng)可以不斷添加構(gòu)集及系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)建,共同組成應用系統(tǒng)層(4)信息門戶層通過建立統(tǒng)一的管理服務平臺,為各業(yè)務模塊提供數(shù)據(jù)操作、用戶管理、安全認證管理、工作流引擎、數(shù)據(jù)交換、Wc信息發(fā)布等標數(shù)據(jù)中心地理空間管道專業(yè)準模塊,實現(xiàn)各種業(yè)務模塊的快速搭建和集成,同數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫時為未來系統(tǒng)的擴充與升級打下良好的基礎。3系統(tǒng)模塊設計基礎設施軟硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡設施通訊系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)3.1管道地理信息模塊利用地理信息技術(shù),將長輸管線及周邊環(huán)境進圖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)基礎設施層是系統(tǒng)建設和運行分析的基礎,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、通訊、自動控制系統(tǒng)等,這索、定位和分析,與運營管理系統(tǒng)其他子系統(tǒng)連接,些系統(tǒng)是“數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)”運行的基礎從而形成可視化的業(yè)務處理能力叫(2)數(shù)據(jù)中心層是整個系統(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,存儲了基礎地形圖數(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置布加檢導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)管理人員中國煤化工輔助分析圖形管理是對空間地理數(shù)據(jù)進行管理、分析、以及對管線的CNMHG統(tǒng)計、輸出的應用系統(tǒng),基礎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)學院學報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)務信息,提供標注信息等個性設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)計綜綜效果,進行后臺數(shù)據(jù)管理的工具。用戶通過系統(tǒng)配理料據(jù)‖劃合合置,可實現(xiàn)地圖的更新與維護,可添加新的圖層,編塊統(tǒng)報輯或替換舊圖層,調(diào)整各要素類的顯示順序、視野計表范圍,顯示符號等,使最終發(fā)布的地圖符合用戶使用習慣3.2生產(chǎn)管理模塊圖3生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)圖天然氣長輸管網(wǎng)生產(chǎn)管理的對象主要是基礎3.3管道巡檢模塊資料、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)綜合統(tǒng)計、生產(chǎn)綜輸油輸氣管線及其附屬設備置于野外,長期合報表等暴露在大自然中,不僅要經(jīng)受正常機械載荷和電基礎數(shù)據(jù)管理主要實現(xiàn)各站場對管段、氣源、力負荷的作用,而且還受到各方面外來因素的干用戶小時、日數(shù)據(jù)的上報,對管段、氣源、用戶的分擾和大自然千變?nèi)f化的影響。這些因素將會使石鐘數(shù)據(jù),系統(tǒng)通過與站場組態(tài)軟件的接口來實現(xiàn),油管線遭到破壞,從而影響輸油生產(chǎn)的正常運營。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)計主要有管線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(按管線或油運輸?shù)纳a(chǎn)運營和管線維護中具有十分重要的管段統(tǒng)計出任意時間段內(nèi)儲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(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、所屬地區(qū)進行分類,統(tǒng)計在任通過3G(GS、GPS、 GSM/GPRS)技術(shù),實時掌握巡檢意段時間的用氣情況,并生成相應的柱狀圖)。人員的行蹤并將巡線的動態(tài)數(shù)據(jù)進行采集,通過系生產(chǎn)綜合報表主要實現(xiàn)管輸處對生產(chǎn)日報表統(tǒng)查詢、分析,實現(xiàn)對巡線人員的遠程管理,達到對的審核,并在日報表審核過后(其他相關(guān)單位才能管道設施運行狀態(tài)的實時監(jiān)控,實現(xiàn)管道巡檢可視瀏覽),生成各種生產(chǎn)所需報表,包括生產(chǎn)運行報化、精確化、科學化的管理,保證天然氣輸氣管網(wǎng)安表、對外報表、日采購報表、日銷售報表等。全運行。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)回查生報統(tǒng)管庫督放詢成中國煤化工圖4管道巡檢功能結(jié)構(gòu)圖CNMHGGIS在天然氣長輸管網(wǎng)中的應用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)場巡視,檢查業(yè)管理者全面掌握管道建設和運營的總體情況,可管線及其附屬設施的運行狀態(tài);將相關(guān)的巡檢屬性以有效控制管目標,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)鍵功能實現(xiàn)可將現(xiàn)場圖片一起采集下來;點擊巡檢儀的“提交4.1數(shù)據(jù)入庫功能的實現(xiàn)按鈕,將錄人的巡檢屬性數(shù)據(jù)連同巡檢員工號、當對經(jīng)過檢査,確認無錯誤的數(shù)據(jù),通過矢量數(shù)時的時間、現(xiàn)場照片通過 GPRSICDMA網(wǎng)絡傳輸至據(jù)入庫和柵格數(shù)據(jù)入庫,將空間數(shù)據(jù)導入空間數(shù)據(jù)遠程的管理中心;管理中心接收數(shù)據(jù)并作相應處庫,并通過設置最優(yōu)的空間格網(wǎng)、建立金字塔、數(shù)據(jù)理,將巡檢結(jié)果實時反映在電子地圖上,管理部門壓縮等處理滿足應用系統(tǒng)的要求便可直觀、實時地掌握巡檢人員的工作情況和管線4.2管線規(guī)劃分析功能的實現(xiàn)(或附屬設施)的運行情況。功能描述:在管線規(guī)劃分析中,繪制一條臨時參考文獻:管線。根據(jù)給定的緩沖區(qū)半徑生產(chǎn)一個覆蓋區(qū)域,[李琦油氣管道完整性管理與評價金卡工程(經(jīng)濟與用該區(qū)域?qū)ζ渌芫€進行空間查詢,顯示出和該緩法),2010,(04):14-18沖區(qū)相交的管線、站場、居民地、工礦建筑、道路分2那書太,陳瑞良長輸管道工程勘測技術(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?？萍?2005,86(12):24-283樊濤,王海山:中國石油管道信息系統(tǒng)建設構(gòu)想門石油規(guī)劃設計,2004,15(4):29-334]袁先勇,青鵬,周傳軍,長輸數(shù)字管道建設探討肌石油工程建設2008,34(4):9-115]應克明基于GS技術(shù)的燃氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)D]上海交通大學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,程遠忠,胡小軍,軟字管道信息系統(tǒng)的設計方案探線,系統(tǒng)從管線起點開始動態(tài)移動地圖,用戶可看討J江西測繪,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中國煤化工Key words: Natural Gas Pipeline Network Geographic Information SysterCNMHGK責任編輯梁紅艷)