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0引言

海底管道輸油率高,運輸能力強,眾多大型海上油田輸送油氣水的首選手段便是鋪設海底管道。然而海底管道大部分都是鋪設在海底泥沙中,由于海底環境復雜,管道遇到情況難以預知,這就意味著進行海底管道的檢查及維修都是極其困難的。所以,海管全生命周期內任何階段的數據對海管的安全運營和維修檢查都具有十分重要的意義。為了規范海上油(氣)田信息采集,更好的實現海上油氣管道規范化、數字化、智能化運營,中海油于2012文件,文件中要求中海油管轄內的所有海底管道建設項目,包括新建或改建的項目,在項目建設過程中就要同步開發針對項目相對應的全生命周期數字化數據庫和信息安全應用平臺。為了保障海底管道安全運營,將GIS技術手段與海底管道的設計、施工、運營及管理相結合,并對目前已有的管道業務管理模式進行改良和發展,實現海底管道安全管理的日常化及規范化。通過基于GIS技術的海管安全管理信息平臺的搭建,將管道在技術廠商、科研機構與生產企業不同職能下的數據進行整合,形成統一的安全信息管理系統,完成數據共享。基于GIS技術海管安全管理信息平臺的建設提高了海上油氣田的數字化水平,支撐海管全生命周期數據信息安全管理的實現,保證海底管道的安全運行。

1海管安全管理信息平臺架構設計

1.1系統總體架構設計

本系統開發,首先依據相關規范提取管線設計、施工、安裝調試等階段的工程關鍵數據,然后通過分析后,搭建各類數據的關聯度,逐步組建集成化的數據庫中心。該數據庫主要包括管線基礎數據(其中數據包括管線設計部分、管線建造施工部分、管線安裝調試部分、管線附件屬性部分等)、管線地理信息數據、用戶系統管理數據等在內的多種關聯信息。系統總體架構由用戶層、功能應用層、數據層和設施層組成。設施層:滿足系統所需的網絡環境和硬件要求;數據層:建立系統的基礎數據庫,具體指海底管道工程信息數據庫和地理空間數據庫;應用層:為平臺應用提供GIS引擎、數據文件信息維護、信息檢索查詢、權限設置和數據接口;用戶層:平臺所面向的用戶,包括業務管理者、日常操作者和系統內部維護人員。

1.2網絡架構設計

依據上節中系統總體架構圖可知,在系統各層之間的工作模式設計采用基于網絡的C/S工作模式,即客戶端與服務器的訪問模式,從而實現開發軟件在聯網范圍內的數據操作與數據共享功能。系統網絡硬件具體是指:數據服務器:運行數據庫管理系統;應用服務器:用來執行各類應用服務的服務器系統;客戶端:最終用戶用來進行各類業務處理的硬件;網絡設備:用于網絡連接和傳輸的設備。

1.3數據庫設計

本系統設計以海底管道路由信息和附件信息為基礎框架,其中基礎數據又以海管的空間信息和屬性信息為核心。利用計算機編程方式、專業通訊手段、空間地理信息系統以及數據處理等技術,建立一個能快速提供真實準確信息的數據庫,并能夠在系統內實現瀏覽、輸入、查詢、分析、輸出等操作,為海底管道的工程信息化建設、安全可靠性管理提供了海量的數據信息,夯實了系統實現的基礎。

2海管安全管理信息平臺功能建設

2.1管線設施管理子系統

管線的設施管理子系統具體功能包括:模型庫的定制和管理,模型工程圖的輸出,管線設施查詢管理以及管線設施統計與分析管理。結合地理信息系統,實現了管線設施的可視化,為用戶提供直觀、方便、快捷的管理模式,有助于管線的安全維護及事故的應急處理。該子系統的特點是:將海管和路由附件以庫的形式統一管理,同時可以對各類設施進行分析統計,在出現風險時有據可循,可以幫助減少、轉移及消除風險。

2.2管線數據管理子系統

管線數據管理子系統是海底管道安全管理信息系統的內容支撐,為海底管道安全管理提供了技術性的支撐。該子系統的特點是:(1)數據是通過掃描管道內部的二維碼,并通過標準格式導入工具來完成的。這樣可以保證數據的準確性、完整性和可靠性,為海底管道安全平穩運行提供安全性保障。(2)建立統一的海底管線數據管理制度,保證數據的規范性,為海管運行提供可靠性保障。(3)通過專用的海油內部通訊網使管線數據信息在各單位、部門之間形成方便的信息溝通與信息共享途徑,對應急處理工作有重要的意義。管線數據管理子系統具體功能包括:數據的導入,管線屬性數據管理,文件數據管理,數據自動檢索,數據的輸出。

2.3管線安全分析子系統

海底管道安全分析子系統是利用地理信息系統的基本功能,實現對管點、管段以及其他路由附件的基本三維分析能力和特殊空間分析能力。其中包括三維空間分析功能、拓撲信息提取、三維空間量算、爆管分析、覆土深度分析、連通分析、斷面剖面分析和模擬開挖8個基本功能。該子系統的特點是:(1)三維空間內的分析與量算功能是海管位置和尺寸數據的應用,該功能建立了海管空間的整體布局,實現了海管安全管理的可視化分析。(2)爆管分析、連通性分析等功能的實現不但能有效地預測并降低事故的風險,而且能在危險發生時迅速反應,為海底管道的安全管理提供技術性支持。管線安全分析子系統是海底管道安全管理信息平臺必不可少的輔助決策系統,它可以將對管線的分析在三維場景中直觀的體現出來,而且在遇到緊急情況時分析結果有助于對情況的判斷和決策。

2.4事故應急管理子系統

海底管道事故應急管理子系統的建立,是為了更好地收集、匯總管道各階段的相關信息和以往的經驗報告,形成一個反應迅速、決策準確的海底管道事故處理信息網絡,具備正確處理突發事件的能力,保障管道的安全平穩運行,減少事故帶來的損失。事故應急管理子系統包括應急預案管理、應急處置方案、應急救援分析及應急日志生成4部分。在發生事故時,系統可以通過輸入事故發生類型、發生位置、事故結果等信息進行模糊查詢,并自動生成應急搶維修設備列表,節約事故處理時間同時避免由于慌亂導致疏忽或者錯誤的情況發生,對事故的應急處理提供可靠性保障。

3結語

目前,在煤礦、軍事、物流等領域已經具備了相對完善的安全管理信息系統,但在海底管道應用方面的研究相對較少。GIS技術為海底管道信息化管理提供了手段,本文結合GIS技術以及海底管道信息化管理現狀,提出了基于GIS技術的海底管道安全管理信息平臺架構設計和功能建設。該平臺的實現形成了統一的安全信息管理系統,完成數據共享,規范了海底管道安全信息化管理,為海底管道安全運營提供基礎保障。