數(shù)字管道系統(tǒng)需求分析

1、1數(shù)字管道系統(tǒng)需求分析數(shù)字管道系統(tǒng)需求分析2目 錄 1.概述概述.11.1.定義.11.2.要解決的問題.21.3.建設(shè)目標(biāo).31.4.數(shù)字管道建設(shè)原則與實施策略.41.4.1.總體規(guī)劃，分步實施.51.4.2.標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化.51.4.3.充分利用現(xiàn)有資源.51.5.數(shù)字管道的應(yīng)用.61.6.遵循的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù).82.數(shù)字管道的總體框架數(shù)字管道的總體框架.12.1.總體技術(shù)要求.12.2.核心技術(shù).22.3.數(shù)字管道總體架構(gòu).43.功能需求與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)功能需求與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè).73.1.概述.73.2.功能需求分析.73.2.1.管道GIS需求.73.2.2.可視化施工管理功能需求.143.2

2、.3.施工數(shù)據(jù)采集功能需求.153.2.4.巡檢與線路管理功能需求.163.2.5.完整性管理系統(tǒng).19311. 概述概述1.1. 定義定義“數(shù)字管道”是指以信息基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，以多尺度、多種類的空間基礎(chǔ)地理信息為支撐，按照“數(shù)字地球”的構(gòu)想，充分利用計算機(jī)、3S技術(shù)、現(xiàn)代測繪、網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實以及數(shù)字通訊等數(shù)字技術(shù)，在LNG管道的整個生命周期內(nèi)通過對管道設(shè)施、沿線環(huán)境、地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)、社會、文化等各方面的信息在三維地理坐標(biāo)上的有機(jī)整合，構(gòu)筑一個數(shù)字化管道，為管道可研、勘察設(shè)計、施工、運(yùn)營管理、風(fēng)險管理和完整性管理提供一個高效率的數(shù)據(jù)采集與處理工具，一個數(shù)字化的管理和決策支持系統(tǒng)?！皵?shù)字管道”系

3、統(tǒng)工程的數(shù)據(jù)包括管道本體信息、管道附屬設(shè)施信息、管道沿線“4D” 產(chǎn)品（數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格圖）、測量控制網(wǎng)、勘察設(shè)計資料與竣工資料、工藝及運(yùn)行數(shù)據(jù)、自動控制數(shù)據(jù)、沿線土地信息、社會經(jīng)濟(jì)信息、自然災(zāi)害監(jiān)測信息、環(huán)境評價與管道安全評估信息等。數(shù)字化LNG管道的范疇有四個方面：（1） 、數(shù)字化勘察設(shè)計利用現(xiàn)有 GIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)，遙感影像、地圖、等完成接收站、管道的線路選線。利用數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、遙感和三維仿真模擬技術(shù)可制作成三維立體景觀2圖或三維漫游圖，在計算機(jī)上進(jìn)行線路方案的優(yōu)化。利用“4D” （數(shù)字線劃圖、數(shù)字柵格圖、數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型）產(chǎn)品作為設(shè)計基礎(chǔ)

4、資料。（2） 、數(shù)字化管道設(shè)計設(shè)計人員采用數(shù)字化管道線路設(shè)計軟件，將工作流程和工程項目管理方法與設(shè)計技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使與線路設(shè)計相關(guān)的測量、地質(zhì)、工藝、陰極保護(hù)、通信等專業(yè)設(shè)計、校對、審核、審定、提交、簽收、回退等全過程自動流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圖形設(shè)計的流水線生產(chǎn)，徹底解決設(shè)計制圖過程中產(chǎn)生大量冗余數(shù)據(jù)和版本錯誤的通病，大量的智能化輔助設(shè)計功能在提高設(shè)計速度的同時，有效降低了錯誤產(chǎn)生的機(jī)率，為后期的施工和運(yùn)營管理及數(shù)據(jù)建庫管理作好了數(shù)據(jù)上的準(zhǔn)備。（3） 、數(shù)字化施工針對“數(shù)字管道管道”施工數(shù)據(jù)采集過程管理及施工管理系統(tǒng)建設(shè)，數(shù)字化施工管理建設(shè)包括勘察、設(shè)計數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換和入庫，現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)錄入填

5、報，施工管理系統(tǒng)平臺搭建，施工系統(tǒng)錯誤校驗以及數(shù)據(jù)模型建立和數(shù)據(jù)入庫，以及與相關(guān)工具軟件包應(yīng)用與維護(hù)等。（4） 、數(shù)字化運(yùn)營通過數(shù)字化技術(shù)手段，對運(yùn)營期的數(shù)據(jù)與工作業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)字化，使核心業(yè)務(wù)最大限度的使用數(shù)字化技術(shù)，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動化。31.2. 要解決的問題要解決的問題數(shù)字管道要解決的問題也就是目前接收站、管道建設(shè)與運(yùn)營中遇到重大難題與難點，必須使用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，以“數(shù)字管道”的理念來建設(shè)日益復(fù)雜的管道系統(tǒng)。數(shù)字管道管道要解決的問題如下：（1） 設(shè)計依據(jù)的資料陳舊、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)計內(nèi)容和現(xiàn)場施工脫節(jié)（2） 設(shè)計思想在施工中不能有效地得以實施（3） 設(shè)計成果在管道運(yùn)行管理

6、中不能很好的體現(xiàn)（4） 竣工資料不準(zhǔn)確（5） 施工改線頻繁帶來的資料更新不及時（6） 管道建設(shè)與公眾關(guān)系結(jié)合不夠（7） 管理水平與發(fā)達(dá)國家工程管理水平有差距1.3. 建設(shè)目標(biāo)建設(shè)目標(biāo) 數(shù)字管道系統(tǒng)與整個建設(shè)項目實現(xiàn)同步設(shè)計、同步施工、同步投運(yùn)的目標(biāo)，同時為數(shù)字管道系統(tǒng)與自控、通信等系統(tǒng)的一體化設(shè)計積累經(jīng)驗。通過系統(tǒng)生產(chǎn)管理人員就可以快速、完整地掌握管道上任何一點的全方位的信息，實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、高效輸送目標(biāo)。具體來說，數(shù)字管道系統(tǒng)將實現(xiàn)以下建設(shè)幾個目標(biāo)：（1）自動匯總生成工程進(jìn)度、質(zhì)量等過程控制報表，并用地理信息系統(tǒng)等圖4形化的方式展示，輔助工程建設(shè)的過程控制，實現(xiàn)項目投產(chǎn)的整體目標(biāo)；（2）通過

7、施工現(xiàn)場技術(shù)數(shù)據(jù)的采集、記錄和審核，提高相關(guān)參建單位的質(zhì)量意識和責(zé)任心，同時，對數(shù)據(jù)的全過程進(jìn)行記錄，便于追溯，為實現(xiàn)質(zhì)量終身責(zé)任制提供有力保障；（3）通過采集的數(shù)據(jù)精確計算管道里程、高程、管存，為管道投產(chǎn)試運(yùn)提供數(shù)據(jù)支持。（4）使用數(shù)據(jù)采集的成果，建立管道全線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為管道運(yùn)營過程中的趨勢分析提供基礎(chǔ)；（5）應(yīng)用數(shù)據(jù)采集的成果，針對管道沿線所面臨的各種風(fēng)險，協(xié)助劃分管道風(fēng)險等級，制定相應(yīng)的維護(hù)和保護(hù)措施，降低事故和故障的發(fā)生頻率及危害程度，保障管道安全運(yùn)行；（6）記錄管道自身及周邊環(huán)境的信息，為運(yùn)營的安全管理編制詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案及維搶修方案提供數(shù)據(jù)與資料，降低突發(fā)事故為管道自身及周邊環(huán)境

8、帶來的損失；（7）為管道完整性管理的評估評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（8）為管道工程今后的大修、支線或復(fù)線建設(shè)提供詳實的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)；（9）通過地理信息系統(tǒng)、管道縱段面圖系統(tǒng)及站場數(shù)字化系統(tǒng)的可視化、形象化的展示手段，利用數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)，為管道生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù) 的員工培訓(xùn)提供工具，提高公司員工的整體技術(shù)水平。51.4. 數(shù)字管道建設(shè)原則數(shù)字管道建設(shè)原則與實施策略與實施策略“數(shù)字管道”的設(shè)計整體上著眼于各個管理層、研究層的需求。擺脫信息系統(tǒng)對組織機(jī)構(gòu)的依賴性。組織機(jī)構(gòu)可能有變化，但企業(yè)的業(yè)務(wù)活動和業(yè)務(wù)功能是不變的。一項業(yè)務(wù)過程可以由一個部門完成，也可以由多個部門完成，只有擺脫了對部門的依從性，才能提高信息

9、系統(tǒng)的適應(yīng)性。 根據(jù)多年來信息系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗，參考國外同類系統(tǒng)，數(shù)字管道的建設(shè)原則與實施策略如下。1.4.1. 總體規(guī)劃，分步實施總體規(guī)劃，分步實施 “數(shù)字管道”是一個復(fù)雜的巨大系統(tǒng)，其開發(fā)建設(shè)應(yīng)遵循總體規(guī)劃，分步實施的原則。只有總體規(guī)劃才能保證“數(shù)字管道”建設(shè)的一致性、可持續(xù)發(fā)展性、數(shù)據(jù)共享；分步實施可以保證“數(shù)字管道”建設(shè)的質(zhì)量和成功應(yīng)用。1.4.2. 標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化 “數(shù)字管道”要特別注意解決三方面的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化問題： 1）、從各個部門的業(yè)務(wù)工作建立數(shù)據(jù)模式，以利用“數(shù)字管道”實現(xiàn)管道的信息管理業(yè)務(wù)，提高自動化水平； 2）、根據(jù)國家和地方標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本公司實況，形成統(tǒng)一的信

10、息分類編碼和屬性信息指標(biāo)體系等方面的標(biāo)準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)統(tǒng)一和信息共享； 3）、形成系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵照執(zhí)行。 61.4.3. 充分利用現(xiàn)有資源充分利用現(xiàn)有資源管道在勘察、設(shè)計階段已經(jīng)完成了很多重要工作，在數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面已經(jīng)有采集了部分?jǐn)?shù)據(jù)?！皵?shù)字管道”應(yīng)充分利用設(shè)計成果，保護(hù)原有的投資。1.5. 數(shù)字管道的應(yīng)用數(shù)字管道的應(yīng)用數(shù)字管道技術(shù)應(yīng)用于管道工程的整個生命周期。(1)(1)、每個階段的數(shù)據(jù)成果和系統(tǒng)相互銜接，前一階段的數(shù)據(jù)成果一定要能、每個階段的數(shù)據(jù)成果和系統(tǒng)相互銜接，前一階段的數(shù)據(jù)成果一定要能被下一階段充分利用被下一階段充分利用。如圖 1.5-1 所示。圖 1.5-1 數(shù)字管

11、道各階段(2)(2)、建立各個階段數(shù)據(jù)庫，完整保留管道建設(shè)和運(yùn)營中各類數(shù)據(jù)、建立各個階段數(shù)據(jù)庫，完整保留管道建設(shè)和運(yùn)營中各類數(shù)據(jù)“數(shù)字管道”工程以管道各類設(shè)施的生命周期為核心，在各個階段通過相應(yīng)的系統(tǒng)，在完成各個階段任務(wù)的同時，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并基于該數(shù)據(jù)庫通過各類應(yīng)用系統(tǒng)來實現(xiàn)對各類設(shè)施的設(shè)計、施工及運(yùn)營維護(hù)。各類設(shè)施就在各個階段的數(shù)據(jù)庫中不斷被創(chuàng)建，并在下一階段任務(wù)開始后被傳遞到下一階段。如圖 1.5-2 所示。設(shè)計施工運(yùn)營更新可研勘察運(yùn)營數(shù)據(jù)庫施工/竣工數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫運(yùn)營維護(hù)施工設(shè)計自然資源和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫可研勘察設(shè)施設(shè)施設(shè)施設(shè)施7圖 1.5-2 數(shù)字管道各階段的數(shù)

12、據(jù)流（3 3） 、數(shù)字管道的施工管理、數(shù)字管道的施工管理在數(shù)字管道設(shè)計的基礎(chǔ)上，對管道的設(shè)備、材料、儀表等的采購管實現(xiàn)數(shù)字化，對今后的完整性管理提供設(shè)備、材料等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在施工階段，應(yīng)用“數(shù)字管道”技術(shù)，將進(jìn)度計劃與地理數(shù)據(jù)綜合，通過空間分析，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，將施工過程中的數(shù)據(jù)及時采集、整理并建立管道施工的數(shù)據(jù)庫。（4 4） 、數(shù)字管道的運(yùn)營管理、數(shù)字管道的運(yùn)營管理應(yīng)用“數(shù)字管道”技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)運(yùn)營管理系統(tǒng)、自然災(zāi)害預(yù)警與風(fēng)險管理系統(tǒng)，通過對地理數(shù)據(jù)、管道系統(tǒng)設(shè)計施工數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、災(zāi)害監(jiān)測等數(shù)據(jù)的綜合分析，為管道科學(xué)管理與決策提供信息支持。編制各類生產(chǎn)運(yùn)營報表、8營銷計劃、事故應(yīng)急措施等，

13、為管理部門提供決策支持，從而有效地提高管道的運(yùn)營管理水平、合理降低運(yùn)營成本、提高管道運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益。1.6. 遵循的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)編號編號名稱名稱備注備注測繪與制圖類測繪與制圖類GB 50026-2007工程測量規(guī)范GB/T 18314-2001全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范GB/T 18315-2001數(shù)字地形圖系列和基本要求SY/T 0003-2003石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)SY/T 00542002油氣田田工程測量規(guī)范SY/T 0055-2003長距離輸油輸氣管道測量規(guī)范計算機(jī)類計算機(jī)類中華人民共和國計算機(jī)系統(tǒng)安全保護(hù)條例計算機(jī)防病毒管理辦法GB 50174-93電子計算機(jī)機(jī)房

14、設(shè)計規(guī)范GB/T 8567-1998計算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南Q/CNP C21-1999石油計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)定Q/CNP C22-1999石油計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)規(guī)范天然氣及管道設(shè)計施工類天然氣及管道設(shè)計施工類9GB 50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范SY 0466-97 天然氣集輸管道施工及驗收規(guī)范 SY 0470-2000 石油天然氣管道跨越工程施工及驗收規(guī)范埋地鋼質(zhì)管道外防腐層和保溫層現(xiàn)場補(bǔ)口補(bǔ)傷施工及驗收規(guī)范SY 4058-93 SY 4065-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對接焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級SY 4079-95石油天然氣管道穿越工程施工及驗收規(guī)范SY 6149-19

15、95天然氣運(yùn)行管道試壓技術(shù)規(guī)范SY 6174-1995油氣田開發(fā)工程常用術(shù)語SY 6383-1999長輸天然氣管道清管作業(yè)規(guī)程SY/T 0009-2004石油地面工程設(shè)計文件編制規(guī)程SY/T 0422-98油田集輸管道施工及驗收規(guī)范管道運(yùn)營檢測類管道運(yùn)營檢測類SY 4056-93石油天然氣鋼制管道對接焊縫射線照相及質(zhì)量分級2. 數(shù)字管道的總體框架數(shù)字管道的總體框架2.1. 總體技術(shù)要求總體技術(shù)要求（1）整體性 著眼于整體和長遠(yuǎn)目標(biāo)，“數(shù)字管道”必須全局考慮，在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)下建設(shè)，保證有統(tǒng)一的基礎(chǔ)（地理基礎(chǔ)，模型基礎(chǔ)、軟硬件環(huán)境、開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)接口）。逐級向上建設(shè)，不同管理層次是相互支持不可分割，

16、既相對獨立又密切聯(lián)系，既相互促進(jìn)又相互制約，對各級信息化建設(shè)要統(tǒng)籌考慮。 實用性 “數(shù)字管道”作用的發(fā)揮依賴于多種因素。信息系統(tǒng)建設(shè)要針對管道業(yè)務(wù)復(fù)雜、涉及專業(yè)多、系統(tǒng)龐大、人員技術(shù)素質(zhì)需要進(jìn)一步提高等具體情況，因地制宜，講求實效。在建設(shè)中，應(yīng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并使其簡單實用、易操作、易維護(hù)。 （2）先進(jìn)性 計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展使原來很難實現(xiàn)或不能實現(xiàn)的目標(biāo)成為可能，因此在系統(tǒng)建設(shè)中盡可能利用一些成熟的先進(jìn)技術(shù)手段，使系統(tǒng)有更強(qiáng)生命力。運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)的最新成果，體現(xiàn)適應(yīng)當(dāng)今潮流的管理思想和管理方法。 （3）開放性 “數(shù)字管道”系統(tǒng)開放性有利于系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)充，完善，以及與股份公司2有關(guān)信息系統(tǒng)和應(yīng)用

17、系統(tǒng)連接和集成。 （4）技術(shù)成熟性 “數(shù)字管道”建設(shè)是工程項目，不是試驗室中的科研項目，在追求技術(shù)先進(jìn)的同時，要保證所采用技術(shù)與設(shè)備的成熟性，不能采用尚在試驗階段的技術(shù)和設(shè)備，這樣才能保證項目的成功，把風(fēng)險降到最低。 （5）安全性 “數(shù)字管道”必須建立完善、可靠的系統(tǒng)訪問權(quán)限和備份與恢復(fù)機(jī)制。采用數(shù)據(jù)加密傳輸機(jī)制、采用防火墻技術(shù)以保證系統(tǒng)安全、高效。2.2. 核心技術(shù)核心技術(shù)數(shù)字管道是一個復(fù)雜的、巨系統(tǒng)，包括了以下幾個方面的核心技術(shù)：(1) CAD技術(shù)：該項技術(shù)主要完成各類設(shè)計圖、施工圖、地圖等圖形的編制、輸出，需要結(jié)合各類專業(yè)的圖示符號來實現(xiàn)各類現(xiàn)實狀態(tài)的編輯、計算、顯示和繪制；(2) 大型

18、數(shù)據(jù)庫技術(shù):該項技術(shù)主要實現(xiàn)各類信息有組織的存儲，以便快速查詢、檢索和利用；(3) 地理信息系統(tǒng)技術(shù):本技術(shù)是將傳統(tǒng)的CAD、圖像、數(shù)字地模等技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，同時引入各項專業(yè)的模型，建立含有空間位置的專業(yè)設(shè)施模型；該項技術(shù)涉及到空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、表達(dá)、應(yīng)用等等；(4) 遙感技術(shù) 3遙感（RS）技術(shù)是從遠(yuǎn)距離、高空，以至外層空間的平臺上，利用可見光、紅外、微波等探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，從而識別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動狀態(tài)。 數(shù)字管道系統(tǒng)將遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行與管道相關(guān)的遙感影像的處理、存儲和再現(xiàn)，滿足管道運(yùn)行維護(hù)管理的業(yè)務(wù)需求。 (5) 全球定位系統(tǒng)

19、 。全球定位系統(tǒng)（GPS）是利用工作衛(wèi)星的信號，準(zhǔn)確測定待定點的位置。 數(shù)字管道體系中采用GPS技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行管道巡檢人員的跟蹤管理。 (6) 海量數(shù)據(jù)的存儲與處理技術(shù) 在管道設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營管理過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存儲介質(zhì)多樣，格式多樣等特點，對這些數(shù)據(jù)的存儲和處理必須采用海量數(shù)據(jù)的傳輸、存儲和處理技術(shù)。 (7) 空間數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)：包括遙感影像、全數(shù)字?jǐn)z影測量、野外數(shù)字測圖等等，影像是現(xiàn)實世界最直觀的反映，通過影像獲取、處理并在其他系統(tǒng)中進(jìn)行展示，可以更直觀的反映現(xiàn)實世界；(8) 元數(shù)據(jù)技術(shù) 元數(shù)據(jù)是關(guān)于實際數(shù)據(jù)的地址、來源、內(nèi)容、格式等說明的信息。它提供一種框架

20、體系和方法來描述、表征數(shù)字化信息的基本特征，并通過一套通用的編碼規(guī)則，將來源各異的數(shù)字化資源歸納到一個標(biāo)準(zhǔn)的體系中。 (9) 虛擬現(xiàn)實技術(shù):通過虛擬現(xiàn)實過程，可以將現(xiàn)實世界或處于設(shè)計狀態(tài)中4的各類對象在計算機(jī)中進(jìn)行模擬構(gòu)造成現(xiàn)實狀態(tài)中的模樣，以此來在計算機(jī)中更為直觀的表達(dá)現(xiàn)實狀況；(10)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù):通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各類信息在不同設(shè)備上的傳輸，實現(xiàn)各類應(yīng)用的連接。2.3. 數(shù)字管道總體數(shù)字管道總體架構(gòu)架構(gòu)數(shù)字 LNG 管道總體架構(gòu)如圖 2.3-1 所示。 5圖 2.3-1 總體架構(gòu)“數(shù)字管道”建設(shè)一個在統(tǒng)籌規(guī)劃下的一體化建設(shè)系統(tǒng)，必須在數(shù)字管道的總體規(guī)劃下充分考慮到數(shù)字勘察、數(shù)字設(shè)計，服務(wù)于完整

21、性數(shù)據(jù)要求的施工數(shù)據(jù)采集和一體化的運(yùn)營和決策系統(tǒng)才能滿足數(shù)字管道生產(chǎn)、管理、監(jiān)控、檢測、計劃、銷售、決策的需要。而作為管道工程項目建設(shè)的特點也使得數(shù)字管道的建設(shè)具有明顯的階段性和分步實施的特點。如上圖所示為系統(tǒng)的總體架構(gòu)，在滿足于業(yè)務(wù)管理和決策要求的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)施的支撐下，在信息安全和規(guī)章制度的指引下，構(gòu)造從施工階段到運(yùn)營階段的軟件平臺和數(shù)據(jù)庫建設(shè)。 6系統(tǒng)硬件與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了數(shù)字管道基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，主要是完成各類信息從采集到數(shù)據(jù)傳輸處理和存儲全過程的硬件設(shè)備的有機(jī)組合，是數(shù)字管道系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的安全保證及規(guī)章制度建設(shè)，包括一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立等是建設(shè)數(shù)字管道系統(tǒng)的保障。在項目建設(shè)中要首

22、先做好組織管理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范的制定等工作，要建立完善的項目實施組織管理體系、項目質(zhì)量保證體系、項目運(yùn)行維護(hù)管理體系和培訓(xùn)計劃及為數(shù)字管道業(yè)務(wù)管理的人才培訓(xùn)機(jī)制。這些是本系統(tǒng)能否順利建設(shè)和獲得良好應(yīng)用效果的關(guān)鍵。施工過程需要工程項目管理進(jìn)行總體的投資管理、計劃管理進(jìn)度管理、施工管理、合同管理、費(fèi)用管理、物資設(shè)備管理、質(zhì)量管理、HSE 管理、工程變更管理、溝通協(xié)調(diào)管理和竣工資料管理，通過工程管理信息系統(tǒng)以及可視化的信息門戶機(jī)制，控制項目進(jìn)度和費(fèi)用支出的正常運(yùn)行，達(dá)到進(jìn)度、資源、成本最完美的統(tǒng)一，同時通過對于數(shù)據(jù)采集端的控制，將施工過程的進(jìn)度數(shù)據(jù)，設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)，HSE 數(shù)據(jù)等采集到符

23、合完整性規(guī)范要求的數(shù)據(jù)庫中，為基本管道信息系統(tǒng)提供設(shè)備、設(shè)施查詢，基于 WEBGIS 的進(jìn)度展示，以及為運(yùn)營階段的調(diào)度、控制和管道管理提供支持，在此基礎(chǔ)上結(jié)合管道運(yùn)行系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)以及接口子系統(tǒng)，完成企業(yè)資產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)維修、天然氣計劃與營銷、辦公自動化、能源物資管理，以及以管道安全為核心的巡檢系統(tǒng)和應(yīng)急救援系統(tǒng)。所有系統(tǒng)的建設(shè)都是基于過程的管理，即每個階段將相關(guān)的過程資料和成果按照總體設(shè)計的要求歸檔進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫中，為本階段以及下一個階段服務(wù)，同時新的運(yùn)行或者檢測數(shù)據(jù)進(jìn)一步的積累，保證基于完整性管理的管道數(shù)據(jù)和為企業(yè)運(yùn)營提供支持的合同財務(wù)數(shù)據(jù)了完備性，現(xiàn)勢性和準(zhǔn)備性。 73. 功能需求與

24、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)功能需求與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)3.1. 概述概述需求的定義是為“系統(tǒng)必須符合的條件或具備的功能” 。需求分析是指理解用戶需求，就軟件功能與客戶達(dá)成一致，估計軟件風(fēng)險和評估項目代價，最終形成開發(fā)計劃的一個復(fù)雜過程。3.2. 功能需求分析功能需求分析3.2.1. 管道管道 GIS 需求需求管道 GIS 系統(tǒng)需要在常規(guī)的企業(yè)級 GIS 功能基礎(chǔ)上，提供滿足行業(yè)數(shù)據(jù)特點和應(yīng)用需求的專業(yè)功能。3.2.1.1. 基本功能基本功能（1） 常規(guī) GIS 功能包括系統(tǒng)登錄、主界面、視圖管理、窗口管理、地圖瀏覽、基本數(shù)據(jù)查詢、基本空間分析等功能，暫不提供數(shù)據(jù)編輯功能（維護(hù)人員用 ArcMap 等完成） 。（2

25、） 視圖組織參考 GTechnology，對工作區(qū)內(nèi)的各種視圖進(jìn)行合理組織和操作，包括Dock、Tile 或 Tab 化等等。（3） 數(shù)據(jù)入庫提供管道專業(yè)數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入 ArcSDE 數(shù)據(jù)庫的功能，數(shù)據(jù)源主要包括施工數(shù)據(jù)、 8竣工資料，格式主要包括 excel 和 access。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出都使用 FME 建模和執(zhí)行，但對 FME 的調(diào)用可以集成進(jìn)來。（4） 坐標(biāo)系與投影轉(zhuǎn)換3.2.1.2. 線性參考系線性參考系（1） 線性參考系的創(chuàng)建與維護(hù)需要針對長輸管道工程的實際情況，擴(kuò)展 ArcGIS 自帶的線性參考系（LRS）功能，例如原有的 Create Routes 和 Make Route 功能用

26、于根據(jù)已知線要素創(chuàng)建Route，而我們應(yīng)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)源一般是外業(yè)中線測量成果（樁或管點），是帶有空間坐標(biāo)和線性里程的點要素。另外，Create Routes 和 Make Route 這兩個功能在創(chuàng)建 Route 的時候，都復(fù)制了源數(shù)據(jù)的圖形和屬性，另外創(chuàng)建了一個線要素，這在實踐中也不見得需要。按照 APDM 設(shè)計的線性參考系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)建與維護(hù)功能要求程序能夠讀取用戶給定的外業(yè)測繪的中線成果表，創(chuàng)建 ControlPoint（中線控制點）和StationSeries（里程區(qū)間）要素，以及對這兩個核心 LRS 要素的更新。更新維護(hù)功能要求能夠整體更新和部分更新。其中部分更新由用戶指定需要更新的

27、里程區(qū)間和該里程區(qū)間的新中線成果表，由程序完成該里程區(qū)間的ControlPoint 和 StationSeries 要素的替換。注意：存儲上應(yīng)考慮測量成果與 LRS 數(shù)據(jù)兩級分離。注意：更新維護(hù)功能中需要考慮根據(jù)內(nèi)檢測（含 XYZ）數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)校正（暫緩）。（2） 平面坐標(biāo)與線性里程的互相換算 9該模塊在 ArcGIS 的坐標(biāo)動態(tài)顯示和 Identify Route Locations 功能的基礎(chǔ)上，開發(fā)平面坐標(biāo)與線性里程的互算和顯示功能，包括供其它模塊調(diào)用的公共基礎(chǔ)函數(shù)和用戶交互功能。1) 用戶使用鼠標(biāo)點擊中線，計算并顯示目標(biāo)點位的線性里程，同時提供該線性里程的標(biāo)注功能。2) 提供對話框給用

28、戶，由用戶輸入平面坐標(biāo)或線性里程，由平面坐標(biāo)計算目標(biāo)點位的線性里程、偏移方向和偏移距離，或由線性里程計算目標(biāo)點位的平面坐標(biāo)。3) 對原有的坐標(biāo)動態(tài)顯示或輸入方式加以擴(kuò)展，允許切換顯示為線性里程。4) 在需要準(zhǔn)確輸入坐標(biāo)的地方，允許采用線性里程方式。例如空間查詢或坐標(biāo)定位。（3） 線路目錄的管理在常規(guī)的設(shè)備分級管理模型中，一般會形成一個樹狀的層級體系結(jié)構(gòu)，例如干線、支干線、支線等，稱之為線路目錄。由于里程區(qū)間與線路之間的邏輯關(guān)系，初始建庫的時候，需要在中線數(shù)據(jù)入庫的同時構(gòu)建該線路目錄；建庫之后或者管道系統(tǒng)運(yùn)營過程中也可能對該線路目錄進(jìn)行修改；使用 LRS 進(jìn)行線性定位的時候需要調(diào)用該線路目錄。線

29、路目錄模塊主要實現(xiàn)包括 LineLoopHierarchy、Line 和 StationSeries 在內(nèi)的線路目錄的顯示和編輯。線路目錄顯示功能要求程序能夠顯示線路目錄供用戶選擇，并在顯示時能夠檢測出線路目錄的邏輯錯誤，保證三個表的數(shù)據(jù)一致性。線路目錄的編輯以 StationSeries 要素的LineLoopEventID、SeriesOrder、FromSeriesID、ToSeriesID 等字段，以及 10LineLoopHierarchy 和 Line 表格為主要編輯內(nèi)容。應(yīng)用線路目錄，在用戶界面上還可以實現(xiàn)為類似于 G/Technology 中 Area Manager 的一個快

30、速定位工具。因此也可以考慮擴(kuò)展到對動態(tài)分段的管理。3.2.1.3. 設(shè)施瀏覽及多種視圖展示設(shè)施瀏覽及多種視圖展示（1） TOC 圖層管理組件由于涉及到大量的管道設(shè)施分層，以及矢量或影像基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)、施工管理或運(yùn)營維護(hù)數(shù)據(jù)，必須能夠?qū)D層按各種邏輯關(guān)系或不同性質(zhì)進(jìn)行分組，有時候在分組的基礎(chǔ)上還定義專題圖，有利于數(shù)據(jù)理解和集合操作。ArcMap 中 Table of Contents 窗口的 Display 頁有對圖層進(jìn)行分組功能，ArcGIS 也提供了 lyr 文件可用于專題圖共享，但 ArcMap 的圖層分組功能與圖層顯示順序控制混淆在一起，使得不同圖層組之間圖層的顯示順序不能交叉，或者從另一

31、個角度看，顯示順序不連續(xù)的圖層不能組合到同一個圖層組。因此必須開發(fā)自己的 TOC 組件。該組件應(yīng)在 ArcMap TOC 的功能基礎(chǔ)上，開發(fā)獨立于顯示順序控制的圖層組功能，使得用戶能夠按照目錄樹的方式任意組織加載到 ArcMap 的數(shù)據(jù)圖層，并且該圖層組信息可保存在用戶工作空間文件中，例如在 mxd 文件或 lyr 文件中、或者配套的數(shù)據(jù)文件，在打開 mxd 文件和 lyr 文件時一并加載。TOC 圖層分組的配置和存儲結(jié)構(gòu)，可參考 GTechnology，要求能夠在數(shù)據(jù)庫中保存多個針對不同用途的 TOC（或稱 Legend）定義，并可以應(yīng)用到用戶工作空間的窗口上。（2） 沿線設(shè)施列表沿線設(shè)施列

32、表是一個以表格為主體的視圖，能夠按照里程順序列出各類管道設(shè)施，而不僅僅是象 ArcCatalog 里面那樣對某類要素查看其數(shù)據(jù)表。 11用戶可以指定線路（干、支線）或者指定里程范圍，并指定設(shè)施類別的過濾條件，系統(tǒng)在表格中按照里程順序排列這些目標(biāo)設(shè)施，顯示其類別、編號、里程、及其它屬性。另外，要求表格視圖能夠與地圖窗口進(jìn)行交互（選擇和定位）。需要注意的是不同類別的設(shè)施的屬性結(jié)構(gòu)不同。在制定設(shè)施類別的過濾條件時，可以快速地只開/只關(guān)某一層或多層。示例如下圖：其中標(biāo)題為 Data List 的窗口是按里程排列的設(shè)施列表，第一頁是總列表，其它頁是各類設(shè)施的子列表。（注：不見得采用這種分頁方式）（3）

33、線性化視圖在水平拉直的里程軸上標(biāo)注各類設(shè)施，包括在線或非在線要素，可以包括屬性扯旗注記。（4） 帶狀圖視圖該功能與帶狀圖制圖輸出略有不同，主要用于動態(tài)的數(shù)據(jù)瀏覽顯示；實際上，主要就是在普通地圖視圖的基礎(chǔ)上，允許根據(jù)當(dāng)前顯示范圍內(nèi)的中線自動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和居中顯示，允許設(shè)定緩沖區(qū)裁剪顯示。 123.2.1.4. 快速導(dǎo)航和查詢快速導(dǎo)航和查詢（1） 區(qū)域快速導(dǎo)航參考 GTechnology 的 Area Manager，對預(yù)先配置或工作空間內(nèi)定義的各種區(qū)域（如行政區(qū)劃、工作范圍等）進(jìn)行定位顯示或邊界標(biāo)示。（2） 設(shè)備快速定位參考 GTechnology 的 Find（但進(jìn)行了擴(kuò)展），對預(yù)先配置的要素，以

34、列表或樹狀列表、概略分布圖、輸入模糊匹配條件等方式，快速選擇設(shè)備和定位、顯示屬性。（3） 設(shè)備查詢參考 GTechnology 的 Query 和 Adhoc Query，能夠定義查詢條件、空間查詢條件。查詢結(jié)果可以生成報表或在圖上顯示。（4） 文檔連接該功能基于設(shè)施圖形與文檔庫的鏈接關(guān)系，實現(xiàn)設(shè)施文檔在圖形界面中的實時關(guān)聯(lián)和顯示。該功能對文檔和要素之間的鏈接配置工作量很大。具體要求如下：1)需要開發(fā)自定義工具，使多種格式的電子文件（文檔、程序、制圖、圖像、圖表等）可與一個或多個要素關(guān)聯(lián)2)文檔具體細(xì)節(jié)，包括超鏈接/URL 域，只能儲存一次以減少維護(hù)工作3)對某個檢測要素會有多個圖像，應(yīng)把這些

35、圖像整理到一個文檔中以減少文檔鏈接的數(shù)量4)用戶可以選擇一個或多個要素，也可選擇一個或多個與要素關(guān)聯(lián)的文檔5)用戶有權(quán)利選擇撤銷所有或選定與一個或多個要素關(guān)聯(lián)的文檔 133.2.1.5. 制圖輸出制圖輸出（1） 圖層和符號配置制圖輸出時需要按工程規(guī)范配置數(shù)據(jù)圖層和相應(yīng)的圖示符號。這個圖形規(guī)范比系統(tǒng)平常瀏覽數(shù)據(jù)時有更高的要求，瀏覽數(shù)據(jù)時允許簡化圖層和符號，例如不顯示 1:2000 地形圖等。但輸出工程圖時可能就需要這些內(nèi)容，并且要根據(jù)要素編碼分別配置符號。因此而造成的圖面復(fù)雜性將導(dǎo)致需要較長的圖形生成和輸出時間。（2） 批量出圖各種制圖輸出功能都應(yīng)考慮批量出圖。（3） CAD 輸出應(yīng)允許輸出到

36、AutoCAD 或 MicroStation，轉(zhuǎn)換功能可以用 FME 或 ArcGIS 本身功能實現(xiàn)，但符號必須配置好。（4） 帶狀圖該功能允許用戶根據(jù)中線樁編號或者線性里程指定管道范圍，或者是根據(jù)當(dāng)前地圖窗的顯示范圍，由系統(tǒng)依據(jù)管道中心線和當(dāng)前地圖窗中的地圖繪制管道帶狀圖。帶狀圖中的內(nèi)容包括平面圖、縱斷面圖以及各種設(shè)施的屬性內(nèi)容等，數(shù)據(jù)欄應(yīng)支持工程上常用的表達(dá)方式，例如屬性值標(biāo)注、坡度圖示、尖向等。（5） 標(biāo)準(zhǔn)分幅或任意規(guī)則分幅出圖按照選定比例尺、選定的圖號或坐標(biāo)范圍出圖。（6） 站場布局圖定制站場布局圖的制圖輸出，使得用戶可以快速方便的制作站場布局圖。 14站場布局圖主要顯示站場內(nèi)設(shè)備的類

37、型和分布，用戶可以定制站場布局圖包括哪些要素。3.2.2. 可視化施工管理功能需求可視化施工管理功能需求1) 設(shè)備采購及儲運(yùn)管理，完成各類設(shè)備的采購、儲存、發(fā)放交接流程，以及設(shè)備使用情況查詢。2) 施工進(jìn)度管理，主要由施工隊完成設(shè)備的接收、敷設(shè)、管道坐標(biāo)采集、施工情況填報、施工情況查詢、統(tǒng)計等內(nèi)容的信息管理。3) 質(zhì)量監(jiān)控管理，主要由施工監(jiān)理單位完成施工單位的施工結(jié)果驗收數(shù)據(jù)的填報和各類查詢統(tǒng)計。4) 總體調(diào)度管理，主要由業(yè)主根據(jù)施工部門和質(zhì)量管理部門提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，進(jìn)行工程各項信息的查詢、統(tǒng)計和分析，并對設(shè)備采購和儲運(yùn)進(jìn)行調(diào)度；5) 施工進(jìn)度展示及空間數(shù)據(jù)管理模塊，主要通過施工進(jìn)度的地理

38、空間坐標(biāo)在4D 施工線路帶狀圖、施工區(qū)域小比例尺數(shù)據(jù)上實時顯示施工進(jìn)度和各施工段的質(zhì)量，以及各類空間數(shù)據(jù)的綜合管理維護(hù)。6) 系統(tǒng)管理維護(hù)模塊，主要包括以下內(nèi)容：用戶管理，主要用來管理系統(tǒng)中各類用戶的注冊、安全認(rèn)證、權(quán)限控制等等；工作流維護(hù)管理，用來定制和管理業(yè)務(wù)運(yùn)行工作流。7) 信息發(fā)布模塊，主要通過 Internet 網(wǎng)站實時發(fā)布基于地理空間的三維施工進(jìn)度情況及其他相關(guān)信息。8) 數(shù)據(jù)輸出接口，主要用來將施工進(jìn)程中的各類設(shè)施數(shù)據(jù)及其地理空間位置坐標(biāo)輸出到今后的設(shè)施管理系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)施維護(hù)和運(yùn)營管理。 153.2.3. 施工數(shù)據(jù)采集功能需求施工數(shù)據(jù)采集功能需求3.2.3.1. 門戶網(wǎng)站門戶網(wǎng)站

39、門戶網(wǎng)站將成為數(shù)字化管理和施工工作之間的協(xié)同辦公系統(tǒng)。建成之后的欄目基本功能包含如下：(1)項目新聞?wù)故?2)信息發(fā)布(3)項目專題報道(4)相關(guān)資料介紹(5)項目文檔管理(6)人員權(quán)限管理(7)GIS 圖表進(jìn)度展示(8)圖片展示(9)資料下載(10)相關(guān)鏈接3.2.3.2. 離線數(shù)據(jù)填報離線數(shù)據(jù)填報用戶能夠 Excel 錄入施工過程數(shù)據(jù)，在能夠上網(wǎng)的時候，把數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)。3.2.3.3. 在線數(shù)據(jù)填報在線數(shù)據(jù)填報用戶登錄門戶網(wǎng)站，直接填報施工過程數(shù)據(jù)。 163.2.3.4. 審核審核系統(tǒng)能夠自動審核已經(jīng)填報上傳的數(shù)據(jù)，標(biāo)示出有錯誤的數(shù)據(jù)。3.2.3.5. 流程控制流程控制系統(tǒng)具有工作流功能

40、，具有數(shù)據(jù)上傳、打回、再上傳等功能。3.2.4. 巡檢與線路管理功能需求巡檢與線路管理功能需求巡檢事件是指管道巡檢人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)或第三方人員報告的管道及沿線存在的安全隱患，如第三方開挖、山體滑坡、侵占施工、露管、泄漏等，可暫時分為：穿越、露管、侵權(quán)、其它四大類。巡檢事件管理系統(tǒng)可以用于管道事件的實時填報和自動轉(zhuǎn)發(fā)，集中存儲，查詢，定位，提供直觀、形象的地圖界面顯示、分析、及提供報表，為決策提供有力的幫助及參考。為了達(dá)到上述目的，巡檢事件管理系統(tǒng)應(yīng)提供以下功能。3.2.4.1. 數(shù)據(jù)錄入方面數(shù)據(jù)錄入方面(1)對管道事件數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總?？煞譃槿缦聨最悾篊rossing（穿越）、Exposu

41、re (露管)、Encroachment（侵權(quán)）、Others（其它）。(2)將事件按區(qū)域、嚴(yán)重性分類。按區(qū)域可分為 Dongguan、Guangzhou-Foshan、Shenzhen-Huizhou 三類；按嚴(yán)重性可分 H/高、M/中、L/低三類。(3)事件可以提供現(xiàn)場照片或 Word 格式的附件。 17(4)數(shù)據(jù)錄入至少支持以下兩種輸入方式：一是 WEB 頁面直接填寫，填報這些事件的詳細(xì)信息，如類別、日期、坐標(biāo)、現(xiàn)場照片、簡要描述等；二是EXCEL 表格導(dǎo)入。(5)支持利用 PDA 或 GPS SmartPhone，現(xiàn)場采集坐標(biāo)、填報事件描述數(shù)據(jù)，通過 GPRS 直接提交。3.2.4.2. 數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽方面數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽方面(1) 事件數(shù)據(jù)的多