鄧啟志1 楊克龍1 趙詠1 李勇2

1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦； 2.四川空間座標(biāo)信息科技有限公司

 

 

摘  要： 傳統(tǒng)的管道完整性管理方式在面對突發(fā)情況的響應(yīng)速度、事態(tài)研判和處置效率已經(jīng)無法滿足當(dāng)前天然氣管道安全管理和監(jiān)管要求。結(jié)合天然氣管道鋪設(shè)范圍廣、走向縱橫交錯、沿途地理環(huán)境非常復(fù)雜等帶有顯著空間性質(zhì)的特點，基于三維地理信息系統(tǒng)(簡稱三維GIS)開發(fā)管道空間安全系統(tǒng)，旨在整合地理信息、管道場站、安全風(fēng)險等數(shù)據(jù)，建成管道空間安全大數(shù)據(jù)中心，并結(jié)合地理信息的空間分析能力，建立覆蓋川西北氣礦全流程的管道空間安全系統(tǒng)，以確保氣礦的生產(chǎn)和作業(yè)過程、重點事項、風(fēng)險作業(yè)的重要節(jié)點都處于受控狀態(tài)，為氣礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞： 天然氣管道； 三維GIS ；空間安全系統(tǒng)；監(jiān)控； 應(yīng)急指揮

 

“十三五”時期，國家對企業(yè)信息化提出了較高的要求，通過信息化[1]和工業(yè)化的深度融合，實現(xiàn)安全生產(chǎn)[2]、產(chǎn)業(yè)升級、提質(zhì)增效、綠色發(fā)展。

隨著石油天然氣礦藏不斷開采，川西北氣礦也面臨著越來越復(fù)雜的業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，如安全風(fēng)險日益凸顯、風(fēng)險管理亟待提升、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊、管控方案決策困難等。氣礦通過大力推進(jìn)“兩化融合”管理體系貫標(biāo)工作，以打造“管道一體化管控能力”為目標(biāo)，結(jié)合天然氣管道鋪設(shè)范圍廣、走向縱橫交錯、沿途地理環(huán)境非常復(fù)雜等帶有顯著空間性質(zhì)的特點，基于三維地理信息系統(tǒng)（簡稱三維GIS）開發(fā)管道空間安全系統(tǒng)以應(yīng)對挑戰(zhàn)。本文重點介紹管道空間安全系統(tǒng)設(shè)計與功能實現(xiàn)、應(yīng)用效果及成果展示。

1 系統(tǒng)設(shè)計與功能實現(xiàn)

1.1 框架設(shè)計

管道空間安全系統(tǒng)總體框架見圖 1，平時日常管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示、風(fēng)險數(shù)字化管理、風(fēng)險動態(tài)監(jiān)控及應(yīng)急桌面推演等功能；戰(zhàn)時應(yīng)急指揮，實現(xiàn)APP一鍵報警、快速分析、事件分級、協(xié)同指揮等。

1.2 大數(shù)據(jù)中心設(shè)計

根據(jù)管道完整性管理數(shù)據(jù)采集與整合、高后果區(qū)識別、風(fēng)險評價、完整性評價、風(fēng)險消減與維修維護(hù)、效能評價等六步循環(huán)[3]流程，基于川西北氣礦現(xiàn)有的硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度中心[4]等基礎(chǔ)支撐環(huán)境，以三維地理信息為載體[5]，全面梳理、整合、提取相關(guān)數(shù)據(jù)源，定期更新重點監(jiān)控區(qū)域 的高清影像、視頻、圖片和360°全景[6] 數(shù)據(jù)，以統(tǒng)一的“時間—空間—屬性”組織數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)安全管控數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘[7]、數(shù)據(jù)可視化、應(yīng)急指揮等（圖 2）。

1.3 應(yīng)用系統(tǒng)功能

1.3.1 空間數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用系統(tǒng)

（1）直觀展示氣礦資源。

基于2000坐標(biāo)系[8]，匯聚氣礦各類空間數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分層展示、氣礦總覽、全景可視化，全方位、多角度展示氣礦資源。

（2）管道及場站全要素可視化。

以管道為主線，掛接管道空間位置、場站、三樁一牌、閥室閥井、高后果區(qū)、高風(fēng)險段、地災(zāi)敏感點、人居分布、重要場所等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)管道及場站全要素可視化及空間分析[9]。

1.3.2 風(fēng)險管理及監(jiān)控分析應(yīng)用系統(tǒng)

（1）風(fēng)險全流程管理。

全面梳理各類風(fēng)險管理流程，結(jié)合西南油氣田移動應(yīng)用平臺，建立隱患、問題、風(fēng)險作業(yè)、雙高區(qū)域、管道三色預(yù)警等全流程風(fēng)險管理系統(tǒng)，實現(xiàn)安全風(fēng)險在線管理、過程動態(tài)追溯，可有效提升安全風(fēng)險管理效率。

（2）風(fēng)險監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析。

通過大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[10]，分別建立指揮大屏、 Web網(wǎng)頁及移動APP風(fēng)險總覽分析功能，多維度、多角度動態(tài)監(jiān)控和預(yù)警氣礦安全風(fēng)險。主要包括風(fēng)險空間分布、影響對象匯總、不同類型（維度）匯總、風(fēng)險詳情查看等，實現(xiàn)風(fēng)險數(shù)據(jù)全掌握。

1.3.3 應(yīng)急指揮應(yīng)用系統(tǒng)

（1）險情一鍵上報。

提供電話、安全通APP、系統(tǒng)報警等多方式險情上報，實現(xiàn)安全事件類型、位置、現(xiàn)場照片、視頻、人員傷亡等信息一鍵上報。

（2）快速接警分析。

根據(jù)事故發(fā)生位置，系統(tǒng)自主完成事故周邊100米、 200米區(qū)域影響分析，包括人居分布、特定場所、高后果區(qū)等。通過三維空間分析，確定事故點上下游閥室（場站）名稱、位置和聯(lián)系方式、事故應(yīng)急救援力量分布，分析結(jié)果可直接生成分析報告。

（3）事件智能分級。

根據(jù)現(xiàn)場情況和影響力分析結(jié)果，開展人機研判。事故確認(rèn)后，系統(tǒng)匹配專項預(yù)案，調(diào)度室人員通過電話或短信通知應(yīng)急負(fù)責(zé)人。啟動應(yīng)急預(yù)案后，系統(tǒng)自動通知應(yīng)急處置關(guān)系人按照預(yù)案開展相關(guān)工作。主要功能包括短信群發(fā)、移動APP啟動預(yù)案、查看影響力分析報告等。

（4）應(yīng)急數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

根據(jù)事故的位置、類型、現(xiàn)場情況等因子，系統(tǒng)自動抓取與當(dāng)前事故相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括事故區(qū)域監(jiān)控視頻、 SCADA數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源等，為應(yīng)急指揮做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

（5）協(xié)同指揮。

根據(jù)應(yīng)急響應(yīng)流程，通過大屏、電話、對講機等方式迅速下達(dá)應(yīng)急處置命令，組織、協(xié)調(diào)和指揮各有關(guān)部門、單位、救援隊伍及現(xiàn)場指揮部有效處置，及時控制現(xiàn)場事態(tài)。主要包括現(xiàn)場（圖片、視頻）信息實時回傳、應(yīng)急資源調(diào)配、人員分組及指令下達(dá)、場景布置及任務(wù)監(jiān)控、電子圍欄報警以及救援路徑自動推薦等功能。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)分析

1.4.1 三維GIS技術(shù)

系統(tǒng)三維GIS平臺具備流暢的海量數(shù)據(jù)加載能力和強大的空間分析能力，并且可以接入多種數(shù)據(jù)源，如Shapefile[11]、 WFS、 WMS、 3DMX等，通過流加載方式可同時展示海量空間數(shù)據(jù)，通過三維空間分析，能夠?qū)崿F(xiàn)管線剖面分析、挖填方分析、周邊環(huán)境分析、視域分析、距離量算、面積量算等，可輔助安全風(fēng)險管理及應(yīng)急指揮決策。

1.4.2 無人機航飛技術(shù)

系統(tǒng)利用無人機遙感[12]技術(shù)定期對高后果區(qū)、重點生產(chǎn)場站航飛，快速獲取該區(qū)域的高清影像[13]、高清視頻、高清圖片和全景等數(shù)據(jù)，及時掌握關(guān)注區(qū)域周邊環(huán)境和社會發(fā)展變化趨勢。

2 應(yīng)用效果

2.1 空間數(shù)據(jù)可視化

氣礦空間數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用系統(tǒng)有效解決了空間數(shù)據(jù)分散、不易查找分析的問題，實現(xiàn)看圖分析決策、一圖勝千言（圖 3）。

2.2 風(fēng)險管理及監(jiān)控分析

風(fēng)險管理及監(jiān)控分析應(yīng)用系統(tǒng)通過指揮大屏、移動APP或Web網(wǎng)頁等多終端，查看作業(yè)區(qū)風(fēng)險宏觀分布。通過逐級點擊，能夠了解每個風(fēng)險點微觀詳情，實現(xiàn)對風(fēng)險全環(huán)節(jié)追溯和動態(tài)管控（圖 4）。

2.3 應(yīng)急指揮

通過應(yīng)急指揮和安全通APP，建立指揮中心與現(xiàn) 場的實時連接，輔助指揮人員科學(xué)決策，實現(xiàn)應(yīng)急指揮“看得見、呼得通、調(diào)得動”（圖 5）。

3 結(jié)語

管道空間安全系統(tǒng)基于地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，將風(fēng)險監(jiān)控、安全管理、應(yīng)急指揮融為一體，有效實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)可視化、風(fēng)險管理數(shù)字化、風(fēng)險監(jiān)控動態(tài)化、應(yīng)急指揮科學(xué)化。系統(tǒng)已經(jīng)在川西北氣礦正式投入使用，運行穩(wěn)定，確保生產(chǎn)作業(yè)過程、重點事項、風(fēng)險作業(yè)重要節(jié)點都處于受控狀態(tài)，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。系統(tǒng)在《中國石油天然氣股份有限公司油氣田管理和站場完整性管理工作第二次推進(jìn)會》[14]上作為重點信息化成果展示。成果在工信部、中國石油西南油氣田分公司兩化融合貫標(biāo)檢查中受到領(lǐng)導(dǎo)、專家一致好評。

 

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作者：鄧啟志， 1988年生， 2011年畢業(yè)于西南石油大學(xué)，本科，工程師，現(xiàn)主要從事信息化管理研究工作。