长输管线管理信息系统的功能与特点*

潘宝玉，刘 嘉，冯 尧

(山东省地质测绘院，山东济南 250002)

长输管线管理信息系统的功能与特点*

潘宝玉，刘 嘉，冯 尧

(山东省地质测绘院，山东济南 250002)

随着国内经济的快速发展和计算机技术的不断进步，石化行业的信息化水平已经成为衡量其现代化程度乃至投资环境的重要标准，油气长输管线作为油田油气输送的重要基础设施，其数字化管理是石化行业信息化建设的重要标志之一。结合工程实例，介绍长输管线管理信息系统的设计原则、主要功能及系统特点，对石化行业长输管线及其他行业地下管线的设计、建设、运行及管理，具有重要的参考意义。

油田油气;长输管线;输油管道;地下管线;信息系统

0 引言

输油管线是国家基础设施的重要组成部分，是现代化城市高质量、高效率运转的基本保证，被称为城市的“生命线”。随着我国经济的快速发展和计算机技术的不断进步，石化行业的信息化水平已经成为衡量其现代化程度乃至投资环境的重要标准，油气长输管线作为油田油气输送的重要基础设施，其数字化管理是石化行业信息化建设的重要标志之一。为满足长输管线日常管理的需要，准确掌握既有管线和新增、改建输油管线的变化情况，建立科学、准确、完整、动态的长输管线管理信息系统势在必行。近年来，笔者结合中石化管道储运分公司部分工程，在长输管线管理信息系统建设方面进行了有益的探索。本文结合工程实例，介绍长输管线管理信息系统的设计原则、主要功能及系统特点，希望能对长输管线设计、建设、运行及管理有所裨益。

1 系统设计原则

为了保证长输管线管理信息系统的安全、可靠运行，便于系统操作、升级和数据的维护、更新，系统设计遵循以下原则:

1)可靠性。在科学技术高速发展的今天，人们对信息技术的依赖程度越来越高，然而系统一旦失效所造成的危害和影响也就越大[1]。因此，为了保证系统长期安全运行，系统中的硬件、软件及信息资源必须满足可靠性设计要求。

2)先进性。系统遵循最佳性价比的原则，尽可能采用国内外先进的计算机技术、信息技术和网络通信技术，使系统性能达到国际先进水平，既要满足当前应用需求，也要使整个系统在一定时期内保持技术上的先进性，以适应未来应用的发展和技术升级的需要。

3)实用性。系统设计面向最终用户，充分考虑政府及社会的现实需要以及企业管理的体制、模式、业务流程及人员结构的现状，保证易操作、易理解、易控制[2];人机交互界面统一、友好，指令简单、准确、无异议;系统所出现的问题能够及时预报并迅速解决。

4)安全性。系统具有切实可行的安全保护和保密措施。对计算机犯罪和病毒具有强有力的防范能力，保证数据传输可靠，防止数据丢失和被破坏，确保数据永久安全。

5)扩展性。系统的软硬件具有扩充升级的余地，能够适应网络及计算机技术的迅猛发展和需求的不断变化，使系统中的信息资源具有长期维护和使用能力[3]。同时提供二次开发接口，系统管理员能及时改善系统的功能。

6)开放性。系统可能要涉及多种数据库，在数据处理能力、数据存储容量等方面具有良好的互操作性，对于今后其他专业系统提供双向数据接口支持。

7)标准性。系统采用的信息分类编码、网络通信协议和数据接口标准等，严格执行国家和行业标准。

2 系统主要功能

2.1 地图管理

为了满足输油管线管理需要，系统数据库不但包含中石化管道储运分公司所属的天津、沧州、聊城、鲁宁、南京、武汉等输油处近7 000 km的1∶10 000比例尺输油线路带状地形图、1∶500比例尺全程管线纵断面图及输油管线经过城区的1∶500、1∶1 000、1∶2 000比例尺带状地形图、1∶500比例尺输油站场地形图，并且录入了所制作的山东省政区图、地形图、水系图、地震图、土壤图及输油线路正射影像图等各类专用地图。因此，地图管理功能为用户提供了多种视图浏览方式，主要包括窗口更新、复位、放大、缩小、移动、全屏显示等，同时具备地图输入、编辑、修改、存储、查询、输出及距离、面积量算等功能。系统地图管理界面，见图1。

图1 系统地图管理界面Fig.1 System's map management interface

2.2 属性管理

系统数据库不仅存放了海量的图形数据，而且录入了大量的多年来各输油处日常管理所积累的输油管线属性数据，包括输油站/场、阀室、穿/跨越、弯头、绝缘法兰、阴极保护站等相关的属性。在系统建设时，已将管道图形和属性进行了联动设置，以方便管道属性的查询和统计分析等。

2.2.1 图数、属性查询

通过查询图形或者属性可以双向查询到与之对应的属性或者图形、数据信息，并且对查询到的结果进行定位和高亮显示。

2.2.2 统计分析

用户可以按照指定的任意条件对输油站/场、管道(材质、管径等)、阀室、穿/跨越、固定装置等属性进行统计，其统计结果可以直方图、饼图及表格等形式保存或输出。

2.2.3 报表输出

系统可以按照输油管道日常管理的需要，以文字、表格、统计图等多种方式生成管线数据统计报表，支持将查询结果、统计报表、分析结果导出为Excel表格和TXT文本。

2.3 数据转换

系统的输入输出交换接口提供将AutoCAD的DXF文件、ArcInfo文件的公开格式、标准格式、E00格式及DLG文件转换成本系统内部矢量文件格式的能力，以及反向转换的能力，可实现不同系统间数据文件的交换，从而达到数据共享的目的。

2.4 三维展示

为了让用户更加清晰、全面地了解地下管线分布情况，方便管道维护管理，系统支持地表、地下同时三维可视化显示，用户可以在任意范围内选择管道来生成管道的三维立体图，能够在该视图中从不同的角度浏览、查询管道及地上建筑之间的空间关系。

2.5 专业分析

2.5.1 纵横剖面分析

调用系统纵(横)剖面分析功能，选择连续的管线段(或横剖面点)，系统将根据管道相关的地理信息以及地形图数据，自动生成这些管线段的纵(横)断面图。图中标示的主要信息有:各管道的标高、管径、坡度、埋深以及地面标高、平面距离、与之相交的管线等。用户可根据自己的需要选择观察和分析任意位置和任意方向的管道纵(横)断面。

2.5.2 区域碰撞检测

系统根据国家和地方相关标准，对管道间水平净距、埋深等数据自定义规则库。系统根据管道的管径、三维数据对照规则库中标准自动对管线间的距离进行检查，检测其是否发生碰撞，并对碰撞结果定位输出;同时也可检测管道的埋深(覆土深度)是否符合规范要求，以便提交各专业单位进行现场核实维护。

2.5.3 爆管分析

突发爆管或发生其他事故时，系统能够根据管道分布情况以及阀室位置，进行多级关阀处理，找到相应的用户和需要关闭的阀室，同时能够搜索出其它相关管线设备并打印输出[4]。发生火警时，系统能够根据火警的具体地点寻找最近的消防栓，方便消防人员进行事故处理。

2.5.4 管道老化检测及预警

在系统启动时，同时开启管道老化检测功能，根据管线的使用年限和维修次数，检查出老化的管道，并将其输出到数据列表窗口中。当发现超过年限使用的管道或者维修次数过多的管道时，系统将进行预警，并将其超警戒的管道列表显示。

2.5.5 拆迁分析

系统支持点缓冲、线缓冲、区缓冲分析功能。用户通过选定道路或具体地物(包括管线、管点设施)，设置缓冲半径及级别，可以对选定区域建立多级缓冲分析。根据规划红线可得出需要拆迁的建筑物，并可以根据设定参数计算出拆迁补偿价格等。

2.6 数据离线更新

为了保持数据的现势性，系统提供多用户离线更新功能。为确保数据安全可靠，系统通过创建角色来赋予不同角色的操作权限。数据录入人员对数据的操作基本上都是基于本地完成的，其数据修改并不直接作用于数据库;当更新数据通过数据审核人员检查无误后，再将数据回帖到数据库中，以确保数据库的安全性和完整性。

2.7 历史数据管理

为了防止对系统数据的非法操作，除了数据备份以外，系统对所有登录者进行的任何对管道的修改都将产生日志记录，该记录包含修改内容、操作人、操作时间、修改的实体号等信息，并提供便利的操作日志查询工具，以便监控和修复数据[5]。

2.8 权限控制

为了防止对数据的非法访问，系统除了利用操作系统和数据库自身的权限控制之外，自身也提供了对使用者操作权限的控制机制。系统管理员可以从用户名和用户密码增加与删除、角色分配与角色操作权限设置、部门登录权限分配、在实际工作中承担的工作内容分配、所负责的工作区域划分等方面来控制使用者权限。

2.9 网络监控

系统可以对客户端登录人员进行网络监控，实时显示在线人员的操作板块，如发现非法操作，可以对其进行删除操作，以此来避免数据的损坏和丢失。同样，对于拥有操作权限用户的误操作，系统也进行记录，据此可及时找到相关责任人进行数据修正。

2.10 数据库配置管理

系统可以通过ODBC数据源与数据库进行高速直接连接，方便用户对系统配置管理。同时，为了避免灾难事故的发生，系统对数据库进行定期备份。在数据恢复时只需恢复数据库数据即可把系统所有数据恢复。

2.11 Web信息发布

用户在任何地点任一台电脑上，不需要安装系统客户端，通过IE浏览器就可以根据不同的权限登录系统进行操作，非常方便用户异地管理。长输管线管理信息系统的主要功能，见图2。

图2 长输管线管理信息系统的主要功能Fig.2 Main functions of long transport pipeline information system

3 系统特点

3.1 高度可定制的系统功能集成

用户可根据实际工作需要，在系统的功能仓库中任意选择几个功能项进行组合，实现数据、功能的集成设计与管理。同时，能够将其他用户开发的工具条、菜单、数据管理目录树等资源通过简单的导入操作移植到该系统中来。

3.2 海量空间数据管理

采用分布式跨平台的多层体系机构，使用版本与增量相结合的时空数据管理模型，通过GDB企业管理器、MapGIS编辑器、数据分析与处理系统、遥感处理平台系统、MapGIS－IMS系统等实现矢量、栅格、影像、三维四位一体的海量数据存储、编辑

与管理。

3.3 多源异构数据集成管理

系统以统一的方式集成管理二、三维空间信息、文档信息、元数据信息，实现三库(高程库、影像库和矢量库)的统一显示[5]，并提供3种数据配置模式(直接驱动式、定态配置式、扩展驱动式);能够实现包括照片、遥感影像、DEM数据、DOM数据、DRG数据等的集成管理;可实现由DRG数据提取矢量数据，并能方便地实现不同坐标系统间的相互转换。

3.4 强大的二次开发能力

系统以MapGIS K9为开发平台，在传统的C/C++API开发库的基础上，提供了数据中心集成二次开发、基于数据中心的组件式开发、WebGIS开发能力等，采用功能强大的编程语言，结合灵活多变的网络编程技术，全面支持SOA(面向服务架构)开发模式。这样，在整个二次开发过程中，用户只需掌握平台的接口、客户端功能脚本以及Web开发的基本知识，而不需涉及平台底层的具体实现，就可以化繁为简、化难为易，快速搭建所需的应用系统。

3.5 面向专业领域的三维可视化

在MapGIS内核模块基础上，采用先进的三维空间数据模型、三维可视化技术、网络通信技术及框架加插件的软件体系结构，开发了多通道虚拟仿真显示驱动，满足虚拟现实系统中多通道立体投影场景同步显示的需要。同时，通过三维空间数据引擎G3D SDE，支持基于文件的本地化存储和基于大型数据库的网络化存储，支持OPENGL和DIRECT 3D三维渲染引擎，有效地增强了输油管道及相关地物的三维可视化效果，实现了三维空间数据的高效管理。

3.6 智能高效的遥感影像处理

系统提供海量影像数据的镶嵌融合、栅矢转换、几何校正、快速浏览、查询和裁剪等影像处理辅助工具以及多种遥感影像分析功能，可对航空影像以及IKONOS、QuickBird等高分辨率卫星影像在内的多种遥感数据进行全数字化处理，支持立体观测并配有多种比例尺标准符号库，能直接从数字影像中获取测绘信息，可快速实现基于遥感影像信息的空间数据生产。

3.7 兼容/支持多种数据格式和操作系统

系统采用面向服务体系架构(SOA)，支持B/S结构的 GIS应用系统和服务器端的二次开发及功能扩展;支持 IBM AIX、HP －UX、IBM AIX、SUN Sloaris、SGI IRIX、Linux、MS Windows 等操作系统及Oracle、Sybase、DB2、SQL Server等关系数据库。同时，具有多源空间数据无缝集成能力，可直接读入或转出 SDB、DWG、DGN、Tab、E00、MIF、VCT 等格式数据，并支持多种数据库格式，包括:MapInfo 文件(* .mif)、ArcInfo 文件(* .e00)、Arc-View Shape文件(*.shp)、MapGIS文件(*.WT;*.WL;*.WP;* .WN)、SuperMap SML 文件(* .sml)等。

4 结束语

在中石化长输管线管理信息系统的建立过程中，不但实地测绘了管线沿线1∶10 000比例尺带状地形图、1∶500比例尺管道纵断面图及输油站场地形图等，而且施测了沿线的中线、三桩、公里桩、标志桩、检测桩、穿/跨越、阀室等附属设施，还录入了大量的输油管线属性数据。同时结合长输管线管理工作实际，在通用GIS平台的基础上，开发了输油管道管理的功能模块，兼容/支持多种数据格式和操作系统，能够快速、真实、准确地查询、统计地下管线信息，可方便地实现管线数据维护与更新、专业分析及网络监管，为长输管线的日常管理、规划设计、事故抢修等提供了全面、准确、现势性强的基础资料。该系统自2011年投入使用以来，在中石化管道储运分公司输油管线日常管理工作中发挥了重要作用，产生了显著的经济和社会效益。该系统建设的成功经验，对于石化行业长输管线及其他行业地下管线的设计、建设、运行及管理，也具有重要的参考和推广意义。

[1]黄文.云南省国土资源遥感影像数据库管理系统建设[J].地矿测绘，2012，28(1):23 －26.

[2]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社，1999.

[3]房玉龙，方允治，殷骁征.城市地下管线信息系统的研究与设计[J].济南大学学报:自然科学版，2006，20(2):164 －166.

[4]张小萍，瞿畅，王君泽.基于VRML的三维地下管网信息系统的实现[J].测绘科学，2009，34(4):195 －196.

[5]潘宝玉，许传新，康文军.多维时态城镇地籍管理信息系统设计构想[J].山东国土资源，2006，22(2):53 －56.

[6]国家经济贸易委员会.SY/T 0055—2003长距离输油输气管道测量规范[S].北京:石油工业出版社，2003.

[7]建设部标准定额研究所.CJJ 61—2003城市地下管线探测技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2003.

Function and Characters of Long Transport Pipeline Information Management System

PAN Bao-yu，LIU Jia，FENG Yao
(Shandong Institute of Surveying and Mapping of Geology，Jinan Shandong 250002，China)

Along with the instant development of the domestic economy and without intermission progress of computer technology，information-based level of the petrifaction industry has become to measure the important standard of the uptodateness and or even investment environment，long transport of oil-gas is an important base device，its digitalization management is one of the important signs of the petrifaction.This paper introduces the system's design principle，the main functions and characters.There is reference sense for the design，construction，running and management of the petrifaction industry long transport pipeline and other braches of trade of underground pipeline.

oil and gas of oilfield;long transport pipeline;pipe laying;underground pipeline;information system

P 208

A

1007－9394(2012)03－0001－03

2012－06－29

潘宝玉(1957～)，男，山东曹县人，正高级工程师，国家注册测绘师，现主要从事3S技术应用研究及测绘技术管理方面的工作。