GIS在天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)中的應用

2014年9月三門(mén)]峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)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(cháng)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(cháng)輸管網(wǎng)信息 系統建設的必要性和緊迫性,對系統的用戶(hù)需求進(jìn)行了分析,論述了系統的設計原則、目標。研究了天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)信息系統的總體設計和功能模塊設計。并針對目前我國天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)數字化建設的設計、竣工等資料,以及設備信息和數字化管網(wǎng)運行階段的信息特點(diǎn),論述了系統數據庫的內容和組織,并設計系統數據庫,對管網(wǎng)進(jìn)行完整性管理。最后論文以具體項目為研究對象,構建了天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)信息系統應用平臺。系統實(shí)現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(mén)提供了實(shí)用的管理決策依據。關(guān)鍵詞:天然氣長(cháng)輸管網(wǎng);地理信息系統;數據庫;數字化管網(wǎng)中圖分類(lèi)號:TU996.7文獻標識碼:A.文章編號:1671-9123(2014)03-0121-04收稿日期:2014-01-05作者簡(jiǎn)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(yíng)安全提供強有力的保證P。長(cháng)距離油氣輸送管道是石油和天然氣行業(yè)的系統具體設計目標如下:主要運輸工具。由于長(cháng)輸管道運輸的介質(zhì)是易燃、(1)實(shí)現天然氣長(cháng)輸數字管道信息化建設標準易爆物質(zhì),加之管道途經(jīng)地區地域廣闊地質(zhì)條件的統--,包括業(yè)務(wù)標準、技術(shù)平臺標準、數據編碼標與社會(huì )條件復雜多變,因此對長(cháng)輸管道的安全運營(yíng)準信息技術(shù)標準管理規范的統--等。進(jìn)行規范合理的管理是非常必要的。(2)實(shí)現管道生命周期各階段數據的統--采集GIS依其強大的空間數據管理和分析功能,為和分類(lèi)管理,對人庫數據進(jìn)行檢驗和審核,確保數管道完整性管理提供科學(xué)依據",極大地促進(jìn)了管道據的準確性,通過(guò)對各階段數據的綜合分析、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計,輔助工程建設過(guò)程管理,為管道運營(yíng)維護力。目前，該技術(shù)已實(shí)現地理信息、數據采集、傳輸、和完整性管理提供真實(shí)有效的數據。儲存和繪圖統- -作業(yè)， 可為管道的勘測，設計、施工、(3)利用先進(jìn)的地理信息系統技術(shù),實(shí)現管道投產(chǎn)運行、管理監測、防腐等各階段提供資料。的空間數據與專(zhuān)業(yè)屬性- -體化查詢(xún)、檢索、定位和1設計目標分析,充分體現管道信息的空間特征,為管道的規通過(guò)對天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)信息系統建設的論述，劃、管理、安全、決策提供直觀(guān)明了的科學(xué)依據。以數據采集、數據傳輸和數據庫建設為基礎,以管(4)為管道生產(chǎn)運營(yíng)管理部門(mén)提供數字化系統道建設期、運營(yíng)期的業(yè)務(wù)流程為主線(xiàn),利用地理信;信息，包括地形圖資料,數字影像圖資料、數字高程息技術(shù),將長(cháng)輸管線(xiàn)及周邊環(huán)境進(jìn)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(xiàn)屬性信息和空間信息于一體附屬設施基礎信息,沿線(xiàn)交通、水系、地質(zhì)災害檢的數據庫系統,通過(guò)空間查詢(xún)、搜索、定位和分析等測,環(huán)境監測信息等多種地理信息服務(wù),為不同層功能實(shí)現可研、勘察、設計和建設等各階段數據的次、不同專(zhuān)業(yè)的用戶(hù)提供方便的信息轉入、加載、收標準化、規范化采集和存儲,在管道的整個(gè)生命周集和統計功能。期內,通過(guò)對這些信息的有機整合,構筑管道信息2系統總體結構模型,實(shí)現科學(xué)、規范的管道管理和輔助決策,從而天然氣輸氣管道數字化管網(wǎng)系統可分為四個(gè)121GIS在天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)中的應用層次,基礎設施層，數據中心層、應用系統層和信息據、管道設計數據、施工過(guò)程數據、竣工數據、管道門(mén)戶(hù)層,具體結構見(jiàn)圖1。運營(yíng)數據等各類(lèi)數據。數據中心依托成熟的數據庫管理軟件和GIS平臺,按照統一的標準建立管道完信息門(mén)戶(hù)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站用戶(hù)管理安全認證 信息發(fā)布整性數據庫,實(shí)現數據的集中存儲與管理,為應用系統提供數據支撐凹。(3)應用系統層是系統建設的核心，包括六個(gè)相對獨立的專(zhuān)業(yè)應用子系統,該層是一個(gè)開(kāi)放式的應用系統系統據采信息系統模擬決策結構,對于運營(yíng)期的其他應用系統可以不斷添加構及系統統系統建，共同組成應用系統層。(4) 信息門(mén)戶(hù)層通過(guò)建立統- - 的管理服務(wù)平臺,為各業(yè)務(wù)模塊提供數據操作、用戶(hù)管理、安全認證管理、工作流引擎、數據交換、Web信息發(fā)布等標數據中心地理空間管道專(zhuān)業(yè)準模塊，實(shí)現各種業(yè)務(wù)模塊的快速搭建和集成,同數據庫時(shí)為未來(lái)系統的擴充與升級打下良好的基礎。3系統模塊設計基礎設施軟硬件系統 網(wǎng)絡(luò )沒(méi)施 通訊系統 自動(dòng)控制系統3.1管道地理信息模塊利用地理信息技術(shù),將長(cháng)輸管線(xiàn)及周邊環(huán)境進(jìn)圖1系統總體結 構圖行矢量化的電子地圖處理,形成集管線(xiàn)屬性信息和(1)基礎設施層是系統建設和運行分析的基礎,空間信息與一體的數據庫系統，通過(guò)空間查詢(xún)、搜包括軟硬件系統、網(wǎng)絡(luò )、通訊、自動(dòng)控制系統等,這索、定位和分析,與運營(yíng)管理系統其他子系統連接,些系統是“數字化管網(wǎng)系統”運行的基礎。從而形成可視化的業(yè)務(wù)處理能力4。(2)數據中心層是整個(gè)系統的數據管理與輸入管道地理信息模塊包括了空間數據管理、圖形輸出交換中心。包括地理空間數據庫和管道專(zhuān)業(yè)數顯示、圖形管理、圖形分析以及系統配置等模塊,功據庫兩大類(lèi),存儲了基礎地形圖數據，遙感影像數能結構如圖2所示。管道地理信息模塊空間數據管圖形顯示圖形管理圖形分析系統配置視數數1視|圖地查圖管屬|(zhì)分統配發(fā)圖據據作||圖|圖詢(xún)形線(xiàn)性|析計置.|有加檢||導工工打定編|管|管方間護載|查||入|具|具印|位輯管|理|理圖2管道地理信息功能結構圖空間數據管理實(shí)現所采集的各種比例尺的矢為背景,直觀(guān)地表現油氣生產(chǎn)要素在地面的分布情量地形圖、正射影像圖DEM數據以及遙感影像.況,輔助用戶(hù)快速、準確定位地下管線(xiàn),最終以滿(mǎn)足.等數據的轉換建庫。相關(guān)管理人員對管線(xiàn)的新建改造設計,輔助分析,圖形管理是對空間地理數據進(jìn)行管理、分析、以及對管線(xiàn)的維修管理為目標。統計、輸出的應用系統,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122三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報1:0000、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,疊加管道數據進(jìn)行分類(lèi)顯示,通過(guò)查詢(xún)定位等圖屬互查功能輔助用戶(hù)快速獲取業(yè)務(wù)信息,提供標注信息等個(gè)性設置工具方便用戶(hù)操作和使用,橫系基生斷面、縱斷面等空間分析功能。統礎產(chǎn)系統配置功能為用戶(hù)提供一種調整地圖顯示管資數計宗|綜效果,進(jìn)行后臺數據管理的工具。用戶(hù)通過(guò)系統配理料據戈合|合置,可實(shí)現地圖的更新與維護,可添加新的圖層,編塊先|報輯或替換舊圖層,調整各要素類(lèi)的顯示順序、視野表范圍,顯示符號等,使最終發(fā)布的地圖符合用戶(hù)使用習慣。圖3生產(chǎn)管理結構圖3.2生產(chǎn)管理模塊天然氣長(cháng)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)數據生產(chǎn)計劃生產(chǎn)綜合統計、生產(chǎn)綜輸油輸氣管線(xiàn)及其附屬設備置于野外，長(cháng)期合報表等5。暴露在大自然中，不僅要經(jīng)受正常機械載荷和電基礎數據管理主要實(shí)現各站場(chǎng)對管段、氣源、力負荷的作用，而且還受到各方面外來(lái)因素的干用戶(hù)小時(shí)、日數據的上報,對管段、氣源、用戶(hù)的分擾和大自然千變萬(wàn)化的影響。這些因素將會(huì )使石鐘數據，系統通過(guò)與站場(chǎng)組態(tài)軟件的接口來(lái)實(shí)現,油管線(xiàn)遭到破壞,從而影響輸油生產(chǎn)的正常運營(yíng)。不需要人員手工錄人。因而需要巡檢人員定期巡檢，管線(xiàn)巡檢工作在石;生產(chǎn)綜合統計主要有管線(xiàn)數據統計(按管線(xiàn)或油運輸的生產(chǎn)運營(yíng)和管線(xiàn)維護中具有十分重要的管段統計出任意時(shí)間段內儲存氣量和管存變化量,作用12。并以圖表形式展現)和用戶(hù)數據統計(根據用戶(hù)的以地理空間信息為背景，建立管線(xiàn)巡檢功能，用氣性質(zhì)、壓力等級、所屬地區進(jìn)行分類(lèi),統計在任通過(guò)3G(GIS、GPS、GSM/GPRS)技術(shù),實(shí)時(shí)掌握巡檢意段時(shí)間的用氣情況,并生成相應的柱狀圖)。人員的行蹤并將巡線(xiàn)的動(dòng)態(tài)數據進(jìn)行采集，通過(guò)系生產(chǎn)綜合報表主要實(shí)現管輸處對生產(chǎn)日報表統查詢(xún)、分析,實(shí)現對巡線(xiàn)人員的遠程管理,達到對的審核，并在日報表審核過(guò)后(其他相關(guān)單位才能管道設施運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控，實(shí)現管道巡檢可視瀏覽)，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(xué)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(xiāo)售報表等。全運行。管道巡檢功能結構如圖4所示。管道巡檢↓二GIS基本功能巡檢相關(guān)功能視|地|查專(zhuān)巡|歷巡巡巡圖|詢(xún)題檢|史檢檢檢檢c|打|定|數軌|報異數|具||位|立跡I|表常據|息|監回||查生報統管||庫督放詢(xún)|成理|圖4管道巡檢功能結構圖123GIS在天然氣長(cháng)輸管網(wǎng)中的應用3.4管道安全決策模塊管線(xiàn)周?chē)钠渌芫€(xiàn)地貌。管道安全決策模塊通過(guò)數字化系統數據,使企巡檢人員手持巡檢儀,沿管線(xiàn)現場(chǎng)巡視,檢查業(yè)管理者全面掌握管道建設和運營(yíng)的總體情況,可管線(xiàn)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)現存在的問(wèn)題，并為問(wèn)題解數據(如管線(xiàn)名稱(chēng)、泄露情況、壓站情況、開(kāi)挖情況、決提供決策支持。腐蝕情況和人為破壞情況等),錄入到巡檢儀內,并4系統關(guān)鍵功能實(shí)現可將現場(chǎng)圖片- -起采集下來(lái);點(diǎn)擊巡檢儀的“提交”4.1數據入庫功能的實(shí)現按鈕，將錄人的巡檢屬性數據連同巡檢員工號、當對經(jīng)過(guò)檢查，確認無(wú)錯誤的數據,通過(guò)矢量數時(shí)的時(shí)間，現場(chǎng)照片通過(guò)GPRSICDMA網(wǎng)絡(luò )傳輸至據入庫和柵格數據人庫,將空間數據導人空間數據遠程的管理中心;管理中心接收數據并作相應處庫,并通過(guò)設置最優(yōu)的空間格網(wǎng)、建立金字塔、數據理,將巡檢結果實(shí)時(shí)反映在電子地圖上,管理部門(mén)壓縮等處理滿(mǎn)足應用系統的要求。便可直觀(guān)、實(shí)時(shí)地掌握巡檢人員的工作情況和管線(xiàn)4.2管線(xiàn)規劃分析功能的實(shí)現(或附屬設施)的運行情況四。功能描述:在管線(xiàn)規劃分析中,繪制一條臨時(shí)參考文獻:管線(xiàn)。根據給定的緩沖區半徑生產(chǎn)一個(gè)覆蓋區域,[1]李琦.油氣管道完整性管理與評價(jià)[J]金卡工程(經(jīng)濟與用該區域對其他管線(xiàn)進(jìn)行空間查詢(xún),顯示出和該緩[2]郭書(shū)太,陳瑞良長(cháng)輸管道工程勘測技術(shù)創(chuàng )新戰略[I]大眾法),2010, (04):14-18.沖區相交的管線(xiàn)、站場(chǎng)、居民地、工礦建筑、道路分科技,2005 ,86(12):24 -28.布情況,并高亮顯示。緩沖區顯示如圖5所示。[3]樊濤.王海山:中國石油管道信息系統建設構想[]。石油規劃設計,2004, 15(4):29-33.[4]袁先勇，青鵬,周傳軍.長(cháng)輸數字管道建設探討[].石油工程建設.2008,34(4):9-11.[5]應克明.基于GIS技術(shù)的燃氣管網(wǎng)地理信息系統的設計與開(kāi)發(fā)[D].上海交通大學(xué),2006:25-26.[6]Henry G. R. Kerali.Multi -Resolution Seamless Image圖8緩沖區顯示效果圖Database[J]. Geo Spatial Information Science, 2000,(03) :4.3管線(xiàn)巡檢功能應用44-46.功能描述:在系統的管線(xiàn)列表中,選擇一根管[7]陳輝,程遠忠,胡小軍.數字管道信息系統的設計方案探討訂].江西測繪,2009,(03):46- -51.線(xiàn),系統從管線(xiàn)起點(diǎn)開(kāi)始動(dòng)態(tài)移動(dòng)地圖,用戶(hù)可看The GIS Application in Long Distance Natural Gas Pipeline NetworkZHAO Zheng-yuan HE Leng(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 China 's 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, toconstruct the network information system of long distance gas application platform. System realizes the spatialdata management, graphics management and comprehensive information display related function, released forvarious gas management department provides practical management decision -making basis.Key words: Natural Gas Pipeline Network ;Geographice Information System;Database;Digital Nnetwork(責任編輯梁紅艷 )124