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； 2.四川空間座標信息科技有限公司

 

 

摘  要： 傳統的管道完整性管理方式在面對突發(fā)情況的響應速度、事態(tài)研判和處置效率已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當前天然氣管道安全管理和監管要求。結合天然氣管道鋪設范圍廣、走向縱橫交錯、沿途地理環(huán)境非常復雜等帶有顯著(zhù)空間性質(zhì)的特點(diǎn)，基于三維地理信息系統(簡(jiǎn)稱(chēng)三維GIS)開(kāi)發(fā)管道空間安全系統，旨在整合地理信息、管道場(chǎng)站、安全風(fēng)險等數據，建成管道空間安全大數據中心，并結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，以確保氣礦的生產(chǎn)和作業(yè)過(guò)程、重點(diǎn)事項、風(fēng)險作業(yè)的重要節點(diǎn)都處于受控狀態(tài)，為氣礦安全生產(chǎn)保駕護航。

關(guān)鍵詞： 天然氣管道； 三維GIS ；空間安全系統；監控； 應急指揮

 

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

隨著(zhù)石油天然氣礦藏不斷開(kāi)采，川西北氣礦也面臨著(zhù)越來(lái)越復雜的業(yè)務(wù)挑戰，如安全風(fēng)險日益凸顯、風(fēng)險管理亟待提升、數據質(zhì)量參差不齊、管控方案決策困難等。氣礦通過(guò)大力推進(jìn)“兩化融合”管理體系貫標工作，以打造“管道一體化管控能力”為目標，結合天然氣管道鋪設范圍廣、走向縱橫交錯、沿途地理環(huán)境非常復雜等帶有顯著(zhù)空間性質(zhì)的特點(diǎn)，基于三維地理信息系統（簡(jiǎn)稱(chēng)三維GIS）開(kāi)發(fā)管道空間安全系統以應對挑戰。本文重點(diǎn)介紹管道空間安全系統設計與功能實(shí)現、應用效果及成果展示。

1 系統設計與功能實(shí)現

1.1 框架設計

管道空間安全系統總體框架見(jiàn)圖 1，平時(shí)日常管理，實(shí)現數據可視化展示、風(fēng)險數字化管理、風(fēng)險動(dòng)態(tài)監控及應急桌面推演等功能；戰時(shí)應急指揮，實(shí)現APP一鍵報警、快速分析、事件分級、協(xié)同指揮等。

1.2 大數據中心設計

根據管道完整性管理數據采集與整合、高后果區識別、風(fēng)險評價(jià)、完整性評價(jià)、風(fēng)險消減與維修維護、效能評價(jià)等六步循環(huán)[3]流程，基于川西北氣礦現有的硬件設備、網(wǎng)絡(luò )、視頻監控、生產(chǎn)調度中心[4]等基礎支撐環(huán)境，以三維地理信息為載體[5]，全面梳理、整合、提取相關(guān)數據源，定期更新重點(diǎn)監控區域 的高清影像、視頻、圖片和360°全景[6] 數據，以統一的“時(shí)間—空間—屬性”組織數據，建立大數據中心，實(shí)現安全管控數據分析、數據挖掘[7]、數據可視化、應急指揮等（圖 2）。

1.3 應用系統功能

1.3.1 空間數據可視化應用系統

（1）直觀(guān)展示氣礦資源。

基于2000坐標系[8]，匯聚氣礦各類(lèi)空間數據，通過(guò)數據分層展示、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(chǎng)站全要素可視化。

以管道為主線(xiàn)，掛接管道空間位置、場(chǎng)站、三樁一牌、閥室閥井、高后果區、高風(fēng)險段、地災敏感點(diǎn)、人居分布、重要場(chǎng)所等數據，實(shí)現管道及場(chǎng)站全要素可視化及空間分析[9]。

1.3.2 風(fēng)險管理及監控分析應用系統

（1）風(fēng)險全流程管理。

全面梳理各類(lèi)風(fēng)險管理流程，結合西南油氣田移動(dòng)應用平臺，建立隱患、問(wèn)題、風(fēng)險作業(yè)、雙高區域、管道三色預警等全流程風(fēng)險管理系統，實(shí)現安全風(fēng)險在線(xiàn)管理、過(guò)程動(dòng)態(tài)追溯，可有效提升安全風(fēng)險管理效率。

（2）風(fēng)險監控大數據分析。

通過(guò)大數據分析和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[10]，分別建立指揮大屏、 Web網(wǎng)頁(yè)及移動(dòng)APP風(fēng)險總覽分析功能，多維度、多角度動(dòng)態(tài)監控和預警氣礦安全風(fēng)險。主要包括風(fēng)險空間分布、影響對象匯總、不同類(lèi)型（維度）匯總、風(fēng)險詳情查看等，實(shí)現風(fēng)險數據全掌握。

1.3.3 應急指揮應用系統

（1）險情一鍵上報。

提供電話(huà)、安全通APP、系統報警等多方式險情上報，實(shí)現安全事件類(lèi)型、位置、現場(chǎng)照片、視頻、人員傷亡等信息一鍵上報。

（2）快速接警分析。

根據事故發(fā)生位置，系統自主完成事故周邊100米、 200米區域影響分析，包括人居分布、特定場(chǎng)所、高后果區等。通過(guò)三維空間分析，確定事故點(diǎn)上下游閥室（場(chǎng)站）名稱(chēng)、位置和聯(lián)系方式、事故應急救援力量分布，分析結果可直接生成分析報告。

（3）事件智能分級。

根據現場(chǎng)情況和影響力分析結果，開(kāi)展人機研判。事故確認后，系統匹配專(zhuān)項預案，調度室人員通過(guò)電話(huà)或短信通知應急負責人。啟動(dòng)應急預案后，系統自動(dòng)通知應急處置關(guān)系人按照預案開(kāi)展相關(guān)工作。主要功能包括短信群發(fā)、移動(dòng)APP啟動(dòng)預案、查看影響力分析報告等。

（4）應急數據準備。

根據事故的位置、類(lèi)型、現場(chǎng)情況等因子，系統自動(dòng)抓取與當前事故相關(guān)的數據，包括事故區域監控視頻、 SCADA數據、環(huán)境監測數據、應急資源等，為應急指揮做好數據準備。

（5）協(xié)同指揮。

根據應急響應流程，通過(guò)大屏、電話(huà)、對講機等方式迅速下達應急處置命令，組織、協(xié)調和指揮各有關(guān)部門(mén)、單位、救援隊伍及現場(chǎng)指揮部有效處置，及時(shí)控制現場(chǎng)事態(tài)。主要包括現場(chǎng)（圖片、視頻）信息實(shí)時(shí)回傳、應急資源調配、人員分組及指令下達、場(chǎng)景布置及任務(wù)監控、電子圍欄報警以及救援路徑自動(dòng)推薦等功能。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)分析

1.4.1 三維GIS技術(shù)

系統三維GIS平臺具備流暢的海量數據加載能力和強大的空間分析能力，并且可以接入多種數據源，如Shapefile[11]、 WFS、 WMS、 3DMX等，通過(guò)流加載方式可同時(shí)展示海量空間數據，通過(guò)三維空間分析，能夠實(shí)現管線(xiàn)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)險管理及應急指揮決策。

1.4.2 無(wú)人機航飛技術(shù)

系統利用無(wú)人機遙感[12]技術(shù)定期對高后果區、重點(diǎn)生產(chǎn)場(chǎng)站航飛，快速獲取該區域的高清影像[13]、高清視頻、高清圖片和全景等數據，及時(shí)掌握關(guān)注區域周邊環(huán)境和社會(huì )發(fā)展變化趨勢。

2 應用效果

2.1 空間數據可視化

氣礦空間數據可視化應用系統有效解決了空間數據分散、不易查找分析的問(wèn)題，實(shí)現看圖分析決策、一圖勝千言（圖 3）。

2.2 風(fēng)險管理及監控分析

風(fēng)險管理及監控分析應用系統通過(guò)指揮大屏、移動(dòng)APP或Web網(wǎng)頁(yè)等多終端，查看作業(yè)區風(fēng)險宏觀(guān)分布。通過(guò)逐級點(diǎn)擊，能夠了解每個(gè)風(fēng)險點(diǎn)微觀(guān)詳情，實(shí)現對風(fēng)險全環(huán)節追溯和動(dòng)態(tài)管控（圖 4）。

2.3 應急指揮

通過(guò)應急指揮和安全通APP，建立指揮中心與現 場(chǎng)的實(shí)時(shí)連接，輔助指揮人員科學(xué)決策，實(shí)現應急指揮“看得見(jiàn)、呼得通、調得動(dòng)”（圖 5）。

3 結語(yǔ)

管道空間安全系統基于地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數據，將風(fēng)險監控、安全管理、應急指揮融為一體，有效實(shí)現了空間數據可視化、風(fēng)險管理數字化、風(fēng)險監控動(dòng)態(tài)化、應急指揮科學(xué)化。系統已經(jīng)在川西北氣礦正式投入使用，運行穩定，確保生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程、重點(diǎn)事項、風(fēng)險作業(yè)重要節點(diǎn)都處于受控狀態(tài)，為安全生產(chǎn)保駕護航。系統在《中國石油天然氣股份有限公司油氣田管理和站場(chǎng)完整性管理工作第二次推進(jìn)會(huì )》[14]上作為重點(diǎn)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檢查中受到領(lǐng)導、專(zhuān)家一致好評。

 

參考文獻：

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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，現主要從事信息化管理研究工作。