数字化管道技术在输气管道上的应用

毕逢东

摘要：随着我国经济的快速发展，对能源的需求也在快速的增长，因此，开建更多的输气管网为我国经济的快速发展服务成为了当前的主题。随着运营时间的延长，管网的维护难度越来越大，输气管网出现事故的概率不断增大，如何尽最大可能减少事故对安全、环境的影响成为当前管网运维的主要议题，数字化管道技术应运而生。本文阐述了数字化管道技术的概念及技术内容，介绍了数字化管道系统的三大组成部分：管道信息系统（MIS系统）、SCADA系统、仿真系统三大系统的功能，通过分析可知，数字化管道技术能够有效提高油气集输过程中的管理效率，为油气长输数字化提供参考意义。

关键词：数字化;管道技术;输气管道;应用

输气管道是一个复杂的系统，所涉及的地理信息、环境参数、运行参数、资源等都是庞大的，在没有应用地理信息系统（GIS）对这些数据进行管理之前，很难做到科学的决策和管理。数字化管道建设将在确定最佳路线走向、資源优化配置、灾害预测预警和运营风险管理中发挥极大的作用，数字化管道必将成为今后长输天然气管道建设的目标。

1数字化管道概述

数字化管道源于数字化地球的概念，数字化管道是对管道本身的属性、沿线相关环境要素统一的数字化重视和认识，其表现形式是一个管道综合信息系统。从广义上讲，数字管道是以信息数字设施为基础，集空间化、网络化、智能化和可视化等多种类的空间基础信息为框架，充分利用计算机数据库管理技术、国际互联网络管理技术、现代办公网络、虚拟现实等技术，将管道设施和沿线有限的自然环境、人文环境等信息，以及施工过程的各种数据资料在三维地理坐标上有机整合。

2数字化管道技术特点

2.1信息共享与协同工作

数字化管道采用RTK测量技术，将管道系统的设计数据、施工数据、竣工数据、设备及人员资料、管理文档等全部实现数字化系统管理，通过局域网或互联网传送到数据库中，将各个线路单位不同数据融为一个整体，实现了信息共享和协同工作。

2.2海量数据存储

采用大型数据库对数据进行存储，空间数据中心可以管理、存储在数字管道建设和运营中获取的所有数据。在管道建设的每个环节，都建立相应的数据库，并使得每个阶段的数据成果和系统相互衔接。

2.3全线三维空间模拟

数字化管道实现了全线管道信息情况的FLASH形象化虚拟展现，使得数字化管道能够在准确、可视的三维地理信息分系统环境下展示在用户面前，使用户在办公室就可以了解全线信息，并可通过网络交互方式对管道的公用信息进行相互沟通和查询，充分体现了数字管道的空间特征。

3数字化管道系统构建

数字化管道运行系统由管道信息系统（MIS系统）、SCADA系统、仿真系统三大系统构成。三大系统实现数据共享，MIS系统提取并保存SCADA系统中的生产实时数据进行统计和分析，为管理信息系统提供数据基础、业务管理需要和决策支持，MIS系统还可以根据业务需要调用仿真系统运算后的仿真结果，接收并保存从在线仿真系统中提取的实时数据进行统计和分析;仿真系统可提取SCADA系统生产实时数据作为仿真、预测、检测等仿真操作的数据基础。

3.1管道信息系统（MIS系统）

管道信息系统（MIS系统）主要具有以下功能：（1）统一的综合业务平台，可以与其他业务系统紧密集成，并实现真正的信息共享;（2）采用组件式功能设计，具有良好的接口和方便的二次开发工具;（3）提供多种接入方式及终端系统的移动业务平台;（4）结合地理信息系统（GIS）先进的地图处理及空间分析功能;（5）可靠、开放的数据库管理结构。管道信息系统（MIS系统）的主要构成部分为管道GIS系统和管道完整性管理子系统等。

3.1.1管道GIS系统

管道GIS系统的主要作用为通过矢量化的管线电子地图，实现管道、设备信息的空间定位、搜索、查询和分析，分为四个工作子系统：地图管理、管道管理、设备管理、动态监视和综合查询统计。其中地图管理和综合查询统计两个模块是本系统的基本工作子系统。

3.1.2管道完整性管理子系统

管道完整性管理子系统是将施工中采集数据（如测量放线、焊接记录、穿越记录）和基础数据录入到系统，系统对录入的数据自动校验，误差超标的数据将被排斥。基础数据包括机组和线路参建人员信息，这在管道完整性管理中也是非常重要的，管理者可以在系统中查看现场的施工人员是否通过了输气管道工程培训考核，是否与报审人员一致，线路人员是否在场，以及人员替换情况等。

3.2SCADA系统

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。结构上SCADA系统包括调度系统、站控系统及相应的通信系统。从内容上看SCADA系统，由工程定义文件、组态软件、控制设备三个方面构成。工程定义文件，是关于SCADA系统监控界面、数据映射、设备定义和连接、体系结构的综合性描述;控制设备由PLC、RTU、智能仪表、多功能板卡等构成，是SCADA系统的采集和执行终端;而软件平台，则是工程定义和运行的环境，它的性能和功能，本质上决定了SCADA系统的性能和功能。

3.3仿真系统

天然气管道仿真系统用天然气管道系统模型对真实管道系统进行模拟，并借助于专家经验知识、统计数据等对模拟结果进行分析研究，为系统的设计和管理提供支持。该系统具有如下功能：一、可以模拟管道和设备的运行操作，显示管路纵断面图和管道设备的流量、压力、温度等运行参数随时间的变化，同时也可以实时显示管道、设备状况，并对仿真数据进行管理和多种形式的输出;二、可以预测诸如爆管、设备故障或其他的事故时所采取的不同的控制策略;三、模拟参数为管道优化运行和调峰提供依据;四、可应用于在线操作人员的培训，大大缩短培训时间，节约大量经费。

4结束语

数字化管道管理系统在我国处于起步阶段，也存在一些亟待解决的问题。例如在计算机网络监管上尚需规范，管理制度及人员设备不健全，一些管道系统的管理者尚未实现联合管理，管理时易出现漏洞等。数字化管道建设在我国还任重道远，需要不断尝试，积累经验，也需要对相关的配套设备进一步进行完善，提高技术开发能力。管道数字化管理的推广普及还需要企业提高自身的管理水平、加强队伍的建设、加强企业之间的沟通和联系，这样才能更好地推动我国管道数字化建设。

参考文献：

[1]李栋.数字化管道技术在我国长输管道中的应用及发展分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013（16）：244-244.

[2]郝明.GIS在油气管道中的应用[J].西部探矿工程，2009，21（10）：42-45.