2014年9月三門]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(yīng)用GIS在天然氣長輸管網(wǎng)中的應(yīng)用趙征遠(yuǎn)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(shè)的必要性和緊迫性,對系統(tǒng)的用戶需求進(jìn)行了分析,論述了系統(tǒng)的設(shè)計原則、目標(biāo)。研究了天然氣長輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)的總體設(shè)計和功能模塊設(shè)計。并針對目前我國天然氣長輸管網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)的設(shè)計、竣工等資料,以及設(shè)備信息和數(shù)字化管網(wǎng)運(yùn)行階段的信息特點,論述了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和組織,并設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(gòu)建了天然氣長輸管網(wǎng)信息系統(tǒng)應(yīng)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(xiàn)標(biāo)識碼:A.文章編號:1671-9123(2014)03-0121-04收稿日期:2014-01-05作者簡介:趙征遠(yuǎn)(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(yùn)營安全提供強(qiáng)有力的保證P。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(shè)計目標(biāo)如下:主要運(yùn)輸工具。由于長輸管道運(yùn)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(shè)標(biāo)準(zhǔn)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)--,包括業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)平臺標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼標(biāo)與社會條件復(fù)雜多變,因此對長輸管道的安全運(yùn)營準(zhǔn)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)范的統(tǒng)--等。進(jìn)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)--采集GIS依其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能,為和分類管理,對人庫數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗和審核,確保數(shù)管道完整性管理提供科學(xué)依據(jù)",極大地促進(jìn)了管道據(jù)的準(zhǔn)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(lǐng)域中逐漸顯示出巨大的生命和統(tǒng)計,輔助工程建設(shè)過程管理,為管道運(yùn)營維護(hù)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)- -作業(yè)， 可為管道的勘測，設(shè)計、施工、(3)利用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù),實現(xiàn)管道投產(chǎn)運(yùn)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- -體化查詢、檢索、定位和1設(shè)計目標(biāo)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(shè)的論述，劃、管理、安全、決策提供直觀明了的科學(xué)依據(jù)。以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫建設(shè)為基礎(chǔ),以管(4)為管道生產(chǎn)運(yùn)營管理部門提供數(shù)字化系統(tǒng)道建設(shè)期、運(yùn)營期的業(yè)務(wù)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(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,形成集管線屬性信息和空間信息于一體附屬設(shè)施基礎(chǔ)信息,沿線交通、水系、地質(zhì)災(zāi)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(wù),為不同層功能實現(xiàn)可研、勘察、設(shè)計和建設(shè)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、收標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化采集和存儲,在管道的整個生命周集和統(tǒng)計功能。期內(nèi),通過對這些信息的有機(jī)整合,構(gòu)筑管道信息2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模型,實現(xiàn)科學(xué)、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(yīng)用層次,基礎(chǔ)設(shè)施層，數(shù)據(jù)中心層、應(yīng)用系統(tǒng)層和信息據(jù)、管道設(shè)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1。運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)建立管道完信息門戶門戶網(wǎng)站用戶管理安全認(rèn)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(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐凹。(3)應(yīng)用系統(tǒng)層是系統(tǒng)建設(shè)的核心，包括六個相對獨立的專業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng),該層是一個開放式的應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)據(jù)采信息系統(tǒng)模擬決策結(jié)構(gòu),對于運(yùn)營期的其他應(yīng)用系統(tǒng)可以不斷添加構(gòu)及系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)建，共同組成應(yīng)用系統(tǒng)層。(4) 信息門戶層通過建立統(tǒng)- - 的管理服務(wù)平臺,為各業(yè)務(wù)模塊提供數(shù)據(jù)操作、用戶管理、安全認(rèn)證管理、工作流引擎、數(shù)據(jù)交換、Web信息發(fā)布等標(biāo)數(shù)據(jù)中心地理空間管道專業(yè)準(zhǔn)模塊，實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)模塊的快速搭建和集成,同數(shù)據(jù)庫時為未來系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級打下良好的基礎(chǔ)。3系統(tǒng)模塊設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施軟硬件系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)沒施 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(jìn)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(chǔ)設(shè)施層是系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行分析的基礎(chǔ),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(luò)、通訊、自動控制系統(tǒng)等,這索、定位和分析,與運(yùn)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(yùn)行的基礎(chǔ)。從而形成可視化的業(yè)務(wù)處理能力4。(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(chǔ)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)1視|圖地查圖管屬|(zhì)分統(tǒng)配發(fā)圖據(jù)據(jù)作||圖|圖詢形線性|析計置.|有加檢||導(dǎo)工工打定編|管|管方間護(hù)載|查||入|具|具印|位輯管|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,輔助用戶快速、準(zhǔn)確定位地下管線,最終以滿足.等數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換建庫。相關(guān)管理人員對管線的新建改造設(shè)計,輔助分析,圖形管理是對空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、以及對管線的維修管理為目標(biāo)。統(tǒng)計、輸出的應(yīng)用系統(tǒng),基礎(chǔ)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(shù)據(jù)進(jìn)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(wù)信息,提供標(biāo)注信息等個性設(shè)置工具方便用戶操作和使用,橫系基生斷面、縱斷面等空間分析功能。統(tǒng)礎(chǔ)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)計宗|綜效果,進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)管理的工具。用戶通過系統(tǒng)配理料據(jù)戈合|合置,可實現(xiàn)地圖的更新與維護(hù),可添加新的圖層,編塊先|報輯或替換舊圖層,調(diào)整各要素類的顯示順序、視野表范圍,顯示符號等,使最終發(fā)布的地圖符合用戶使用習(xí)慣。圖3生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)圖3.2生產(chǎn)管理模塊天然氣長輸管網(wǎng)生產(chǎn)管理的對象主要是基礎(chǔ)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(shè)備置于野外，長期合報表等5。暴露在大自然中，不僅要經(jīng)受正常機(jī)械載荷和電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理主要實現(xiàn)各站場對管段、氣源、力負(fù)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?jǐn)_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(yùn)營。不需要人員手工錄人。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(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)運(yùn)營和管線維護(hù)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12。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(jìn)行分類,統(tǒng)計在任通過3G(GIS、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(yīng)的柱狀圖)。人員的行蹤并將巡線的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)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(yuǎn)程管理,達(dá)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(shè)施運(yùn)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(yùn)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、日銷售報表等。全運(yùn)行。管道巡檢功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。管道巡檢↓二GIS基本功能巡檢相關(guān)功能視|地|查專巡|歷巡巡巡圖|詢題檢|史檢檢檢檢c|打|定|數(shù)軌|報異數(shù)|具||位|立跡I|表常據(jù)|息|監(jiān)回||查生報統(tǒng)管||庫督放詢|成理|圖4管道巡檢功能結(jié)構(gòu)圖123GIS在天然氣長輸管網(wǎng)中的應(yīng)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(shè)和運(yùn)營的總體情況,可管線及其附屬設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài);將相關(guān)的巡檢屬性以有效控制管目標(biāo),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),錄入到巡檢儀內(nèi),并4系統(tǒng)關(guān)鍵功能實現(xiàn)可將現(xiàn)場圖片- -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(dāng)對經(jīng)過檢查，確認(rèn)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(luò)傳輸至據(jù)入庫和柵格數(shù)據(jù)人庫,將空間數(shù)據(jù)導(dǎo)人空間數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的管理中心;管理中心接收數(shù)據(jù)并作相應(yīng)處庫,并通過設(shè)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(yīng)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(shè)施)的運(yùn)行情況四。功能描述:在管線規(guī)劃分析中,繪制一條臨時參考文獻(xiàn):管線。根據(jù)給定的緩沖區(qū)半徑生產(chǎn)一個覆蓋區(qū)域,[1]李琦.油氣管道完整性管理與評價[J]金卡工程(經(jīng)濟(jì)與用該區(qū)域?qū)ζ渌芫€進(jìn)行空間查詢,顯示出和該緩[2]郭書太,陳瑞良長輸管道工程勘測技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略[I]大眾法),2010, (04):14-18.沖區(qū)相交的管線、站場、居民地、工礦建筑、道路分科技,2005 ,86(12):24 -28.布情況,并高亮顯示。緩沖區(qū)顯示如圖5所示。[3]樊濤.王海山:中國石油管道信息系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想[]。石油規(guī)劃設(shè)計,2004, 15(4):29-33.[4]袁先勇，青鵬,周傳軍.長輸數(shù)字管道建設(shè)探討[].石油工程建設(shè).2008,34(4):9-11.[5]應(yīng)克明.基于GIS技術(shù)的燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(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(qū)顯示效果圖Database[J]. Geo Spatial Information Science, 2000,(03) :4.3管線巡檢功能應(yīng)用44-46.功能描述:在系統(tǒng)的管線列表中,選擇一根管[7]陳輝,程遠(yuǎn)忠,胡小軍.數(shù)字管道信息系統(tǒng)的設(shè)計方案探討訂].江西測繪,2009,(03):46- -51.線,系統(tǒng)從管線起點開始動態(tài)移動地圖,用戶可看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(zé)任編輯梁紅艷 )124