输油管道信息化系统的研究

摘 要：管道企业需要对大量的设备资料、图纸和实时生产数据进行维护，是输油管道信息化管理进程中亟待解决的难题。本文在中原长输管道数字化管理系统研究应用的基础上，进一步对输油管道信息化管理系统研究梳理，提出了系统模型设计中应采用到的技术、流程、构架、功能模块等，为今后相关的研究提供参考。

关键词：输油管道；信息化系统；设计

中图分类号：P208 文献标识码：A

0.引言

信息化管道是指按照管道走向具有“遙感勘察、设计图纸、泵站设备、施工管理、管道基础”等全生命周期信息合集的虚拟管道，通过高度信息化的管道，可实现查询任一管段历史和当前信息，为管道维护抢修提供决策支持。输油管道信息化系统核心的设计思路一是能够消除时间与空间的限制，收集有效的生产数据信息；二是设计交互性良好的生产/管理软件，实现信息资源的高效利用；三是实现各种企业信息资源的共享。

1.传统管道管理方式的缺陷

传统的基于纸质文档、信息分散式的管道管理方式通常存在以下问题：

（1）管道周边的空间地理数据（地貌、地质、环境等）信息完善程度缺乏，导致在管道抢修、维护、生产运行过程中无法取得足够有效的信息支撑管理决策的实施。

（2）管道数据“信息孤岛”导致信息无法较好地传递交流，数据的遗失、关联错误等现象时常发生。

（3）管道基础资料的统一存储、标准化管理、数据分析及运行数据更新滞后，无法保证数据高效的动态性与现实性管理；设备、材料的管理资料没有制定统一标准，无法实现设备、材料的寿命周期、维修频次、性能保养等信息的检索和故障预测。

（4）当突发事故及自然灾害发生时，传统巡线方案对事故预警提供决策支持的合理性尚待验证，且一旦在第一时间内无法准确地启动预案并快速开展应急抢险工作，将导致严重的事故后果。

2.信息化管道的功能和特点

信息化管道主要基于网络信息技术，集成了管道地理信息系统（GIS）、生产管理系统、数据采集与监控系统（SCADA）、仿真系统等，实现企业决策层、管理层、操作层信息的网络化、业务的自动化、数据的共享化，根据信息化管道建设的经验，信息化管道一般具有以下特点：

（1）信息化管道在管道的勘察、设计和建设时期，采用遥感技术取得地理、水文、周边环境数据，能够实现缩短管道建设周期。

（2）通过管道地理信息系统（GIS）分析最短路径、缓冲区、高后果区，实现管道线路走向的总体评估、规划，避开管道占压等高后果区，实现对管道的安全风险评价，为企业管理决策提供科学的数据支持。

（3）信息化管道采用大数据、云计算等新技术，有效地消除“信息孤岛”，将管道勘察、设计、施工、运行时产生大量的地理信息、设计图纸、施工数据、文档资料、生产数据等信息化，实现信息的共享和协同工作。

（4）通过SCADA系统数据接口，可以将采集到的信息传送到信息化管理系统，为日常管理工作提供决策。

3.信息化管道技术和流程

3.1 信息化管道涉及的技术

信息化管道涉及的技术主要包括管道地理信息（GIS）、三维数据采集处理、虚拟现实、大型数据库、ERP、机械制图等，通过集成融合生产业务管理系统、SCADA工控系统、地理信息系统、应用遥感、全球定位系统、工业电视系统等现代高科技手段，能够实现包括管道生产管理系统、管道完整性管理系统、调度运行数据分析系统、调度电话系统、视频会议系统、安全生产与应急救援系统、油气数据管网分析系统等功能，实现现有管道复杂系统（环境、资源、经济及社会等）的信息化应用集成，提供可视化的条件下的决策支持服务，为输油管道工程建设和管道完整性管理探索出一套新的理念和方法。

3.2 信息化管道系统设计流程

信息化管道设计勘察阶段的首要任务是进行管道选线，采集管道线路两侧一定范围内的空间地理数据信息，综合管道沿线地形、环境、经济、人口等数据进行系统建模。

信息化管道工程建设阶段主要任务是管线走向定位、管道基础数据、施工管理等信息采集。

信息化管道项目运行阶段主要功能是实现各系统产生的数据融合集成、分析处理，管理者通过信息化管理系统可以查看管道沿线周边环境、地理信息、高后果区，也可查看具体如某段管线的焊口、地下障碍物、防腐绝缘层地面检漏、打孔盗油次数等信息，信息化管道一般设计流程图如图1所示。

4.管道信息化系统的主要构架

4.1 信息化系统的架构设计

通常按照3层结构进行系统构架设计，包括管道应用层、数据中心、基础设施，各层级采用模块化的组建方式，实现总体构架层次分明、功能定位准确、接口参数明了、语义清晰。系统总体框架设计参考如图2所示。

4.2 系统的基础性功能

（1）施工管理

主要基于地理信息系统（GIS）的建设管理，包括规划进度、资源分配、场地布局、现场运输、信息管理等。地理信息系统（GIS）综合信息通过三维地理信息显示，集成实时的管道数据传输，浏览三维信息的同时实现实时数据的提取、监控。根据管线管理的具体情况和具体业务，实现设备、事故的精准定位，并为应急预案的编制、应急事件处理、供应计划和管线日常管理提供空间数据决策支持。

（2）管道运行管理

对管道生产调度主要业务进行了分析，通过管道运行状态查询系统实现了提取数据采集与监控系统（SCADA）与管道地理信息系统（GIS）的关键信息；通过巡检GPS定位系统在线查看巡检路线，实现对巡检人员的跟踪管理，提高工作效率；其他还包括管道生产系统、调度电话系统以及管道事故分析、抢维修管理、数据采集分析等功能。

（3）管道设施管理

管道设施管理包括：管道设备管理子系统、通信设备管理子系统、电力设备管理子系统、自动化设备管理子系统、信息设备管理子系统等。

管道设备管理子系统是实现管道设备“类别管理、查询统计、设备档案”管理功能的模块；通信设备管理子系统是“通信、地理信息、项目信息”为数据获取源，通过专用内网和公共外网实现通信网络数据共享；电力设备管理子系统为“输配电设备、输油泵、加热炉、燃烧器”等主要电气设备的主电源提供属性数据自动记录、编辑、显示、查询、统计和打印功能；自动管理子系统通过智能仪表、SCADA控制系统实现对自动化设备的抢维修、系统测试管理，提高自动化系统的运行的可靠性；信息管理子系统是通过对PC端、信息网络的硬件和软件设备、监控系统等实现持续信息流，保证信息管道系统的正常運行。

（4）管道完整性管理

管道完整性管理包括管道检维修管理、管道风险管理、管道风险评估功能。管道检维修管理功能是在管道风险管理、风险评估的基础上进行分析评价，管理者根据评价结果制定相应的检维修计划，是非常重要的功能；管道风险管理是将管道潜在的环境隐患和管道本体存在的隐患数据进行收集、录入、查询、统计、分析和管理；管道风险评估是对管道剩余寿命、剩余强度、高后果区、威胁识别等进行系统性的风险分析，模拟出管道失效后可能产生的事故后果。

（5）档案管理

文档管理包括对管道信息的采集、存储、管理和分析，实现对各类文档标准化、网络化的统一管理。同时在日常工作中建立数据集市和工作职能管理数据的基本信息，帮助日常办公管理和考核，提供协同办公服务，实现网络的自动远程检测和操作管理。

结语

管道信息化管理对输油管道运营中面临的风险因素进行识别，能够实现管道的安全运行。通过构建管道综合管理模型，对输油管道运营中面临的风险因素进行识别，对管道的适应性进行评估，制定高效的风险控制措施，持续改进、消除潜在的隐患因素，在一个合理的可接受的范围内控制管道运营风险，及时预防、减少管道事故，将管道事故遏止在初期状态，实现管道平稳、安全、合理、经济运行。

参考文献

[]祁志江.中原长输管道数字化管理系统设计与实现[D].电子科技大学，2014.

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