石油长输管线信息化方案[朗坤]

石油（气）输送管道信息化解决方案1 概述石油天然气的输送主要依靠管道，据中石油集团统计，70%的原油和成品油、99%的天然气通过管道运输完成，预计2015年中石油运营的油气管道总长度将超过10万公里。但是，随着油气输送规模的扩大，输送管道的安全问题越来越突出，例如：2010年7月16日大连市保税区输油管道爆炸引起大火，事故导致1人轻伤，1人失踪，造成的直接财产损失为22330.19万元。2013年11月22日青岛黄潍输油管道泄漏，原油进入城市排水系统，应急处置不当造成爆炸，事故共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失75172万元。越来越多的输油管线事故，严重威胁社会民生、安全以及生态环境。青岛安中石化管道爆炸事故发生后，国家安监总局经过调查，认为造成事故的直接原因是：输油管道与排水暗渠交汇处管道腐蚀减薄、管道破裂、原油泄漏，流入排水暗渠及反冲到路面。原油泄漏后，现场处置人员采用液压破碎锤在暗渠盖板上打孔破碎，产生撞击火花，引发暗渠内油气爆炸。而根本性的原因主要有以下几个方面：1、安全生产主体责任不落实，隐患排查治理不彻底，现场应急处置措施不当。2、贯彻落实国家安全生产法律法规不力。3、管道保护工作主管部门履行职责不力，安全隐患排查治理不深入。4、开发区规划、市政部门履行职责不到位，事故发生地段规划建设混乱。5、相关部门对于事故风险预判错误，导致应急响应不力。针对近期管线等基础设施的事故不断，安全生产形势严峻，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平就做好安全生产工作做出重要指示：接连发生的重特大安全生产事故，造成重大人员伤亡和财产损失，必须引起高度重视。人命关天，发展决不能以牺牲人的生命为代价。这必须作为一条不可逾越的红线。国务院2013年接连发布32，36号文件，要求运用信息化的手段，提升管线等基础设施的管理水平。南京朗坤软件有限公司（以下简称朗坤）是国内知名的从事本质安全管理的软件企业，致力于两化的深度融合，利用数字化手段提升政府企业的管理水平。2010年南京7.28化工管线大爆炸后，朗坤深入研究国内管线管理现状，结合自身的实践与技术积累，集合各方面专家智慧，与国家重点实验室，重点大学及研究所合作，在国内首次提出基于数据共享平台、管控一体化平台、辅助决策平台三层一体化架构的管线全面解决方案，方案得到包括李德仁、钱七虎在内的专家组的高度评价并在南京成功实现。目前已推广到市政、港口、石油等管线行业，受到广大客户的一致好评。2 系统架构图1系统框架图1、数据共享平台通过多源异构数据共享技术、GIS技术，实现分段管理的油气长输管道的数据共享，并且作为管控、决策的数据支撑。并且实现管线齐全、管位准确、使用便捷、统筹维护，为管线规划、施工、提供全面准确的地理空间信息和管线信息。2、管控平台通过流程技术、无线传感技术、实时监控监测技术，实现全面管理、流程控制、上下联通、实时监控，切实保障数据的持续更新和有效利用，对管线实施从规划、建设、运维直至退役的全生命周期的管理，对管线施工以及安全生产实施全局、全方位、立体式的管理和监控，帮助各管道公司安全生产、增效节支，帮助各地区管理处的协同高效的落实安全监管。3、辅助决策平台通过数据挖掘技术、BI技术、流程技术和移动技术，全面整合信息、流程、知识和管控手段，实现信息整合、实时指挥、智能分析以及辅助决策，实现标本兼治，落实“防消结合”，促进石油管线智能管控的可持续发展。3 系统功能3.1 物联网监测3.1.1 管网位置标识器对于埋设在地下的油气管线，由于地基沉降等方面的原因，位置会发生变化，管网位置标识器采用RFID技术，对于管道关键位置进行电子标识器的布设，可以解决以下几个问题：1、埋于地下油气管线探测难度大的问题，可以实现快速定位；2、巡检工作人员到达巡检地点后，通过终端RFID功能读取设备信息，并与后台服务器存储信息进行核实，快速发现问题。电子标识器是一个无源器件，无需电池工作，终身免维护。高密度聚乙烯外壳防潮防腐，能抵抗外界环境的剧烈变化。图2管网位置标识3.1.2 管网实时状态监测朗坤公司与武汉理工大学国家光纤传感重点实验室合作，根据油气管线、管站的实际情况及其日常管理、生产调度等需要，在管网上安装温度、压力、流量等光纤传感监测仪器，将监测信息集成到实时监测监控系统中，便于管线管理部门实时了解管线实时状态，有效开展运维、检修等相关工作。光纤传感技术是伴随着光导纤维和光通讯技术发展而另辟新径发展起来的一类崭新的传感技术。它是通过光敏材料或光敏元件将温度、应变、应力、振动、声波等被测参量转换为在光纤中传输的相应光学参量的新一代传感技术。光纤传感技术具有以下优点：1、 本质安全、抗干扰能力强、稳定性高2、 检测现场不需电源，带状分布，适应野外长距离监测3、 易于组网，能够轻松实现远距离传输4、 寿命长、体积小，易于安装3.2 数据共享平台3.2.1 数据管理子系统油气储运的空间数据具有数据跨度范围大、种类繁多、关系复杂、多比例尺、非结构化且其内容有实时变化等特点。数据管理子系统可实现CAD、GIS、MDB等多种格式的空间数据以及各种监测的状态数据的有效组织与管理，完成各种数据的检查、建库、入库等数据管理功能。实现对空间数据、业务数据、实时数据的有效管理，保证后续油气储运信息的有效管理。3.2.2 综合可视化子系统研究表明，80%的管线信息都与空间位置有关，所以在本系统平台中，将各种油气信息数据通过空间技术进行关联并加以展示，对油气长输管线、油气站、储运配套设施等进行三维建模，数据库存储，实现各种信息的查询统计分析。并且基于二、三维模型库，实现二三维信息的联动展示及分析。灵活的展现全视角缩放、漫游、飞行，使数字化、信息化、科技化得到最佳体现。3.2.3 信息服务子系统面向管线管理公司各部门提供基于数据的服务，实现油气储运的共享和互操作，以及与区域管理部门和已有的业务系统进行无缝集成。各部门可以综合自身的用途和需求，通过平台提供的数据、功能服务接口，开发具有自己独特风格的信息系统，或者是直接对本系统进行简单配置，实现个性化的信息系统定制。3.2.4 运维支撑子系统通过对用户、角色、权限、菜单、模块等管理，实现对于系统的安全的控制，并且通过系统参数、系统日志、服务巡检等管理，构建油气储运的基础运行管理数据，保证系统平台的正常运行。3.3 管控平台3.3.1 设备管理子系统设备管理子系统主要是为提高油气储运设备的利用效率，最有效的发挥储运管线、储运站的设备效能，降低企业运行维护成本为目标，通过信息化手段，建立设备台账，记录设备的基本信息、扩展信息、设备文档等内容，实现设备的缺陷、预防性维护等有效管理。3.3.2 管网监测子系统运用物联网、实时数据库、地理信息等多种技术相结合，通过集成相关监测监控系统的实时信息（SCADA系统），快速、实时获取管线位置、参数指标、健康状态等信息，实现管网实时监测、趋势分析、智能预警，并且与短线报警模块进行集成，通过短信发送实时信息，保证相关人员对管线状态的实时监控，为管网的运维管理、事故处置提供支撑。平台提供综合报表管理、隐患排查监管等模块，帮助油气储运公司的各部门有效开展工作，履行监督管理职能，从而保障油气管线和站点的安全。3.3.3 管网巡检子系统基于3S技术，采用B/S架构，使用服务端与巡检移动端相结合的方式，通过现代通讯手段，对巡检人员、巡检活动、巡检方案进行管理，实现工单的动态派发，通过定位技术，实时定位巡检人员位置，动态生成巡检轨迹图，保证巡查到位，提高巡线质量，降低巡线成本。同时也灵活方便的对户外巡检数据进行采集、整理分析，也便于对巡检人员进行业绩考核，极大的提高了巡检效果，最大程度保证安全生产，防止不法分子对管线设施的破坏。图3移动巡检架构图3.4 辅助决策支撑平台3.4.1 安全形势基于实时数据库提供的实时数据、空间数据，并通过对历史数据的挖掘，此系统提供面对不同级别的管线事故的综合分析、知识库管理、历史事故管理、事故统计分析等功能，实时显示各设备运行安全状态。功能截图如下：图4辅助分析系统朗坤的实时数据库具有以下几个优点：1）高吞吐能力；2）高精度和高可靠性的历史数据处理能力；3）实时数据索引技术；4）动态多级缓存技术；5）具有图形化的应用开发环境。朗坤公司与南京工业大学合作建立危险源监测模型，基于物联网技术和实时数据库提供的实时监控数据，对管线数据及相关因素进行联合分析，发现隐患信息并提出预警提示，分配相应的检修人员进行及时检修，避免管线事故发生。支持管线超期服役管理、预测模型管理、预警条件设置。3.4.2 应急指挥包含应急处置、事故模拟等功能。提供面对不同级别的管线事故的事故模拟、应急管理、指挥、救援计划、知识库管理、历史事故管理、事故统计分析等功能，保障一旦发生管线相关灾害性事故，可以迅速有效地做出应急反应，把事故控制在局部范围内。图5应急处置流程4 技术特点朗坤石油长输管线智能管控平台在总结、吸收国际国内地下管线信息化建设的经验的基础上，通过统一规划和设计，体现出如下几个特点：1、融入“防消结合”的管理思想，实现对地下管线的立体化、数字化、实时化监管。智能管控平台建立一个全面、实时的管线安全信息采集、监视、预警体系，严格实行安全监管，落实石油管线从规划设计、建设施工、运行维护到老化退役的全生命周期管理与控制，支撑管理决策和事故应急指挥，通过体系化的油气管线安全管控平台，保障油气长输管线的安全。2、基于SOA框架技术，实现管线数据及应用共享。采用面向服务的体系结构，通过符合标准的、开放式的技术架构，实现多级、多部门、多类型的油气管线信息的有效整合，保护用户投资，保证管线信息系统的可持续发展。基于这种方案，采用了可插拔式的开发框架，也降低了项目实施风险，缩短了项目实施周期。3、集成物联网技术，构建智能数字化管网。集成温度、压力、气体等光纤传感器、实时监测、自动控制等物联网新技术，在建立油气储运生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用虚拟现实技术对油气储运实现可视化和多维表达，并且通过智能化分析模型，为实现油气储运的智能化管理提供良好的信息支撑环境。4、实现动态应急预案管理。在全面整合基础空间数据、实时动态信息、历史数据，完善各领域知识库、各专业应用规则的基础上，实现应急预案的动态、智能生成，随着现场情况的进一步掌握、相关预案内容的执行、事态的发展变化、应急预案不断的进行智能调整、修正，动态更新待执行预案。5、落实管线全生命周期监管。落实油气储运管线的全生命周期、施工全生吗周期、安全风险全生命周期的全面监管，建立立体式科学管理和有效安全带监管体系。5 应用价值此平台应用于石油（气）管线的息化建设，通过此系统平台，能够极大的降低管线监测的人力、物力、财力成本，降低管线巡检维护费用。通过信息共享，能为地方规划部门提供准确的管线位置信息，实现管线的科学规划与合理布局。利用准确的空间定位数据信息，为各部门及领导提供辅助支撑信息，提高信息化、自动化、智能化水平，减少因缺少准确全面的信息而造成的决策失误。