基于GIS在油氣站場(chǎng)管理解決方案

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目錄基于GIS在油氣站場(chǎng)管理解決方案 11. 概述 32. 三維GIS用于油氣站場(chǎng)管理的優(yōu)勢(shì) 33. GIS關(guān)鍵技術(shù) 43.1 APDM模型 43.2 站場(chǎng)完整性管理 53.3 ISPPDM模型 64. 三維GIS在油氣站場(chǎng)中的應(yīng)用 74.1 場(chǎng)景瀏覽 74.2 站內(nèi)巡檢 84.3 工藝流程 94.4 與工控系統(tǒng)融合 94.5 管道檢測(cè) 104.6 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 115. 結(jié)束語(yǔ) 11

概述管道系統(tǒng)包括管道、站場(chǎng)、通信系統(tǒng)等，是一項(xiàng)巨大而復(fù)雜的工程.其中油氣站場(chǎng)按照輸送介質(zhì)的不同，分為輸油站和輸氣站。輸油站包括首站、中間站、末站。中間站按照功能的不同分為，加熱站、泵站、加熱泵站、輸入站、分輸站、減壓站。輸氣站包括：輸氣首站、輸氣末站、氣壓站、氣體接收站、分輸站、清管站、計(jì)量站、管線截?cái)嚅y室等。其中，首站、末站、分輸站按照設(shè)計(jì)工藝流程較多，相對(duì)其他站場(chǎng)，設(shè)備設(shè)施更多，管理和控制相對(duì)復(fù)雜。我國(guó)現(xiàn)行數(shù)字油氣管道調(diào)度一般分為三級(jí)控制系統(tǒng)：1、第一級(jí)為中心調(diào)度指揮。從控制中心實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。由調(diào)度控制中心對(duì)全線運(yùn)行實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度管理，監(jiān)視管線沿線各站的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)。2、第二級(jí)為站控系統(tǒng)。集中監(jiān)視控制。3）第三級(jí)就地手動(dòng)控制。站場(chǎng)閥門(mén)可由現(xiàn)場(chǎng)人員就地進(jìn)行開(kāi)、關(guān)操作。隨著數(shù)字管道技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)油氣管線站場(chǎng)正向“有人值守、無(wú)人操作、遠(yuǎn)程控制”的方向發(fā)展。2007年3月18日北京油氣調(diào)控中心正式接管陜京線、陜京二線及西氣東輸管道，以后還將陸續(xù)負(fù)責(zé)調(diào)度、監(jiān)控和管理中國(guó)石油現(xiàn)有和新建的油氣管道，并最終實(shí)現(xiàn)中國(guó)石油國(guó)內(nèi)所有長(zhǎng)輸油氣管道站場(chǎng)“有人值守、無(wú)人操作、遠(yuǎn)程控制”的目標(biāo)。目前，油氣站場(chǎng)管理中存在的主要問(wèn)題如下：1、缺少統(tǒng)一的信息管理平臺(tái)。站場(chǎng)建設(shè)的各類(lèi)資料都以圖紙的形式存在，如工程設(shè)計(jì)圖紙，工藝流程圖，線路設(shè)計(jì)分布圖等。由于信息分散，數(shù)據(jù)可交換性差，不利于站場(chǎng)完整性管理的實(shí)施。2、由于某些站場(chǎng)的工藝流程復(fù)雜，站場(chǎng)內(nèi)管線錯(cuò)綜交織，工藝流程圖與站場(chǎng)設(shè)備的空間分布沒(méi)有建立有效的聯(lián)系，站場(chǎng)調(diào)度人員對(duì)工藝流程的實(shí)際流向缺少直觀的感受和認(rèn)知，難以達(dá)到科學(xué)有效的管理。3、由于站場(chǎng)工藝管線的流程早在建站前就已設(shè)定。故對(duì)流程本身可能存在的缺陷認(rèn)識(shí)不足。當(dāng)閥門(mén)錯(cuò)誤開(kāi)關(guān)，引起的流向變化，而造成誤操作時(shí)，缺乏早期的認(rèn)知和后果預(yù)測(cè)。從而難以達(dá)到防患于未然的管理理念。4、站場(chǎng)的設(shè)備和管線很多埋藏在地下，由于圖紙丟失或者站場(chǎng)改造，或建站施工未按照預(yù)定的圖紙要求施工等原因，造成地下信息掌握不足，當(dāng)開(kāi)挖地下管道和設(shè)備時(shí)，容易使埋地管線和設(shè)備遭到破壞。5、站內(nèi)設(shè)備種類(lèi)繁多，站場(chǎng)管理人員對(duì)設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)認(rèn)缺乏，不利于站場(chǎng)設(shè)施的維修與維護(hù)。6、工藝管道上的位置難以描述和確定。不利于管道缺陷的記錄的管理，給管道的維護(hù)工作到來(lái)很大困難。本文通過(guò)運(yùn)用三維GIS技術(shù),提出了一種構(gòu)建三維油氣場(chǎng)站GIS系統(tǒng)的方法,并在實(shí)際的工程中得到了實(shí)現(xiàn)。三維GIS用于油氣站場(chǎng)管理的優(yōu)勢(shì)三維GIS系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，通過(guò)DEM數(shù)據(jù)來(lái)描述地質(zhì)、地貌，重建真實(shí)地形，通過(guò)三維建模再現(xiàn)建筑、道路，植被等環(huán)境因素，將空間地物以虛擬的形式表達(dá)。用戶(hù)通過(guò)對(duì)場(chǎng)景的操作能夠?qū)φ緢?chǎng)環(huán)境及其設(shè)備進(jìn)行查看，從而產(chǎn)生直觀的感受和認(rèn)知。三維GIS在油氣站場(chǎng)的建設(shè)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的各個(gè)階段都有其應(yīng)用的價(jià)值。將三維GIS應(yīng)用與站場(chǎng)管理中，可以將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)結(jié)合，對(duì)站場(chǎng)的科學(xué)管理，安全運(yùn)營(yíng)做出貢獻(xiàn)。原因如下：三維GIS是有效的信息展示平臺(tái)。不但能夠?qū)⒃O(shè)備等空間地物的位置信息與屬性信息聯(lián)系在一起，而且三維GIS突破了二位平面的局限，表達(dá)了設(shè)備管線的平面關(guān)系和垂向關(guān)系；三維GIS是最有效的信息集成平臺(tái)。它不但可以將設(shè)備的名稱(chēng)、型號(hào)、報(bào)廢日期等、故有信息與維修記錄使用狀況做關(guān)聯(lián)，作為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參考》也可以將埋地設(shè)備管道與周邊土壤類(lèi)型、濕度等信息綜合起來(lái)，作為設(shè)備管道外腐蝕預(yù)測(cè)的重要依據(jù)；三維GIS是虛擬信息平臺(tái)。三維GIS表達(dá)的是虛擬的空間，可以將我們難以直接觀測(cè)的信息方便的展現(xiàn)出來(lái)。例如：展現(xiàn)埋藏在地下的管線和設(shè)備、展現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造、展現(xiàn)在管道中流動(dòng)的液體和氣體，通過(guò)顏色來(lái)反映設(shè)備的壓力和運(yùn)行狀態(tài)。三維GIS與SCADA系統(tǒng)結(jié)合，可以將SCADA系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在三維場(chǎng)景中展示，給人直觀的感受。三維GIS可以用于規(guī)劃巡檢路線，制定巡檢規(guī)劃，加強(qiáng)管理水平。三維GIS可以應(yīng)用于站場(chǎng)員工的培訓(xùn)，將站場(chǎng)現(xiàn)有工藝流程與實(shí)際設(shè)備一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，將現(xiàn)有設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來(lái)，為設(shè)備的維修提供依據(jù)。三維GIS將設(shè)備管道的缺陷和維修記錄保存下來(lái)，能夠進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)，管道裂紋擴(kuò)展的壽命預(yù)測(cè)，管道腐蝕壽命預(yù)測(cè)，更重要的是根據(jù)評(píng)估和預(yù)測(cè)的結(jié)果，以可視化的方式與實(shí)際管線對(duì)應(yīng)起來(lái)。綜上所述，三維GIS技術(shù)應(yīng)用于站場(chǎng)管理運(yùn)營(yíng)管理具有如下核心優(yōu)勢(shì)：1、展示站場(chǎng)的工藝區(qū)的空間分布、站場(chǎng)內(nèi)設(shè)備設(shè)施的狀況，包括展示埋藏在地下的設(shè)施和管線，以及站場(chǎng)周邊的自然環(huán)境，地理位置等信息等。提供查詢(xún)?cè)O(shè)備的屬性信息，將設(shè)備，工藝，消防，建筑的等多種信息統(tǒng)一管理和查詢(xún)，便于信息的更新和使用。2、三維GIS輔助其他功能模塊,提供準(zhǔn)確的三維地理數(shù)據(jù),運(yùn)用三維虛擬技術(shù)展現(xiàn)系統(tǒng)成果;提供相應(yīng)的三維分析處理工具,為管理者提供分析和決策依據(jù)。3、三維GIS能夠利用空間分析功能，進(jìn)行管線連通性的實(shí)時(shí)分析和工藝流程模擬與展示。4、三維GIS可以對(duì)設(shè)備的模型進(jìn)行交互式的操作，將模型拆分，使操作人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織方式。5、三維GIS可以進(jìn)行火災(zāi)，氣體泄漏等事故的影響后范圍的預(yù)測(cè)，為站場(chǎng)的應(yīng)急演練，消防設(shè)施的部署提供依據(jù)。6、三維GIS的諸多優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于站場(chǎng)的管理必將為站場(chǎng)的科學(xué)管理和安全運(yùn)營(yíng)做出貢獻(xiàn)。GIS關(guān)鍵技術(shù)APDM模型APDM是ArcGIS管道數(shù)據(jù)模型（ArcGISPipelineDataModel）。該模型的開(kāi)發(fā)于2002年開(kāi)始，模型內(nèi)包含了大多數(shù)管道公司中都常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)特征。APDM很大一部分衍生于ISAT和PODS關(guān)系數(shù)據(jù)模型。大多數(shù)情況下，APDM特征類(lèi)與ISAT和PODS數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的表嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，并且二者的屬性可能相同或類(lèi)似。該模型按照ESRI的Geodatabase數(shù)據(jù)模型來(lái)組織長(zhǎng)輸管道數(shù)據(jù)。Geodatabase是一種對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的地理數(shù)據(jù)模型,其可將地理數(shù)據(jù)作為要素存儲(chǔ)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）中。APDM沒(méi)有設(shè)計(jì)成為一個(gè)全面的或者包含所有事物的數(shù)據(jù)模型,而被設(shè)計(jì)成為一個(gè)模板,這個(gè)模板可以使任何管道公司從數(shù)據(jù)模型的核心元素開(kāi)始,通過(guò)添加要素類(lèi)和修改現(xiàn)有要素類(lèi)來(lái)修改數(shù)據(jù)模型。定制和訪問(wèn)APDM保存的數(shù)據(jù)的主要方法是通過(guò)ArcGIS核心組件庫(kù)ArcObjects。盡管PODS、ISAT和ISPDM模型的內(nèi)容和技術(shù)基礎(chǔ)與APDM相似，但是它們的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容管理方法的差異非常大。尤其是企業(yè)級(jí)應(yīng)用一般數(shù)據(jù)量比較龐大，需要多用戶(hù)訪問(wèn)和編輯，這樣就必然要用到空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE，在訪問(wèn)已經(jīng)注冊(cè)版本的要素類(lèi)和表時(shí)，通過(guò)SQL訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不是最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所以訪問(wèn)APDM模型中的數(shù)據(jù)的方式是通過(guò)ArcGIS的核心ArcObjects，不能直接跳過(guò)ArcGIS而直接訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。 對(duì)管道系統(tǒng)的各個(gè)組成部分所包含的對(duì)象進(jìn)行分析，模型中的所有要素可以分為三類(lèi)核心元素、參考要素以及非參考要素。核心元素是Geodatabase地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象（如，要素類(lèi)、對(duì)象類(lèi)和屬性），通過(guò)這些對(duì)象將數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)識(shí)為遵守APDM模型要求的。核心元素包含構(gòu)成中心線和層次要素類(lèi)、對(duì)象類(lèi)：站列、子系統(tǒng)和站場(chǎng)。在線要素表示在中心線上所能找到的作為事件的要素類(lèi)。在線要素可以通過(guò)要素幾何坐標(biāo)中的x，y值來(lái)定位，也可以通過(guò)線性參考（比如：以距線性路徑要素起點(diǎn)的某一距離來(lái)度量的位置）來(lái)定位。在線要素只能是點(diǎn)或線要素。所有在線要素必須具有一個(gè)屬性來(lái)唯一的標(biāo)識(shí)該要素被定位在哪個(gè)路線上。在線點(diǎn)要素還必須具有沿特定路徑的度量值（里程）。在線線性要素必須具有沿特定路徑的起始和終止度量值屬性（里程）。在某些情況下，在線要素可能會(huì)作為離線點(diǎn)、線和多邊形要素的“在線位置”。在線點(diǎn)要素作為在線位置，必須有站列ID屬性、度量值屬性、偏移距離屬性以及偏移角度屬性。離線點(diǎn)要素是通過(guò)距中心線上的在線點(diǎn)位置要素的偏移距離和角度來(lái)定位的。偏移角度是指中心線上的點(diǎn)到離線點(diǎn)要素所繪線的角度，它通過(guò)中心線來(lái)度量，并朝向里程增加的方向。在線線性要素可以作為離線多義線和離線多邊形要素的在線位置。離線要素只能由地理坐標(biāo)來(lái)定位，由輔助管線系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)操作和描述的任意要素所組成。站場(chǎng)完整性管理針對(duì)油氣管道的完整性管理,國(guó)內(nèi)外業(yè)已建立了比較系統(tǒng)的理論和技術(shù)支持體系,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。然而,對(duì)于油氣管道所屬站場(chǎng)和終端的完整性管理,國(guó)內(nèi)外迄今尚未提出系統(tǒng)的理論和方法。關(guān)于站場(chǎng)完整性,目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)專(zhuān)門(mén)的概念,但基本上已歸入資產(chǎn)完整性的概念范圍。目前,國(guó)際管道會(huì)議(IPC)已經(jīng)開(kāi)辟了站場(chǎng)(設(shè)施)完整性管理技術(shù)領(lǐng)域,并認(rèn)為是未來(lái)一個(gè)新的發(fā)展方向。資產(chǎn)的完整性管理是在管道干線完整性管理成熟的基礎(chǔ)上擴(kuò)展起來(lái)的，除包括干線管道完整性管理外，又把所有輸送設(shè)施和附屬設(shè)施的管理納入到完整性管理中來(lái)，又被稱(chēng)為站場(chǎng)完整性管理，站場(chǎng)的完整性管理與管道干線完整性管理的管理理念相同，但方法不同。世界各大管道公司，開(kāi)展干線管道完整新管理的同時(shí)，又將設(shè)施的完整性管理（包括站場(chǎng)的完整性），加入到管理范疇。API1160認(rèn)為,由于站場(chǎng)設(shè)備眾多,設(shè)備特性有差異,因此實(shí)現(xiàn)完整性管理面臨很多挑戰(zhàn)。但事實(shí)上,基于完整性管理的一般原則,站場(chǎng)完整性也具有與管道完整性相同的管理特征。基于這樣的認(rèn)識(shí)和對(duì)資產(chǎn)完整性管理技術(shù)的研究分析,提出了油氣站場(chǎng)完整性管理的實(shí)施步驟。如下圖：圖2-站場(chǎng)完整性管理實(shí)施步驟站場(chǎng)的完整性管理主要達(dá)到如下目的：1、可靠性分析?？煽啃栽u(píng)價(jià)主要研究缺陷可接受性問(wèn)題.2、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。主要是確定管道失效因素,并對(duì)管道失效概率及其后果嚴(yán)重性指標(biāo)進(jìn)行量化。3、風(fēng)險(xiǎn)控制。實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)控制策略主要目的是為防止事故發(fā)生以及降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。4、完整性維修。含缺陷管道經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)后通常將管道風(fēng)險(xiǎn)劃分成不同的等級(jí)，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高管段必須采用相應(yīng)的抑制和修復(fù)措施。站場(chǎng)完整性管理的實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)不同特性設(shè)備的基于設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、維修維護(hù)數(shù)據(jù)以及歷史失效數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的風(fēng)險(xiǎn)管理,與干線管道的完整性管理模式本質(zhì)上是一致的。實(shí)施站場(chǎng)完整性管理需要在資產(chǎn)完整性管理技術(shù)系統(tǒng)集成基礎(chǔ)上完成配套的體系和平臺(tái)建設(shè),同時(shí)理順站場(chǎng)的各種操作管理流程和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)體系之間的關(guān)系。ISPPDM模型據(jù)我國(guó)輸油氣站場(chǎng)的實(shí)際需求，筆者提出了適合站場(chǎng)內(nèi)工藝管線特征的數(shù)據(jù)模型站場(chǎng)內(nèi)工藝管線數(shù)據(jù)模型（InStationProcessPipelineDataModel，ISPPDM），以下均簡(jiǎn)稱(chēng)“ISPPDM”。ISPPDPM模型的設(shè)計(jì)目標(biāo)是描述站內(nèi)工藝管道與設(shè)備之間的邏輯連通關(guān)系，并使不同種類(lèi)的站場(chǎng)能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，滿(mǎn)足各自的需求。ISPPDPM模型的深入研究和應(yīng)用將有助于站場(chǎng)的完整性管理。ISPPDM模型（如圖3-3）中抽象類(lèi)分為三大類(lèi)：網(wǎng)絡(luò)要素、非網(wǎng)絡(luò)要素、對(duì)象類(lèi)。網(wǎng)絡(luò)要素指構(gòu)成工藝管網(wǎng)必須的連接對(duì)象與邊要素。連接對(duì)象是指與管線存在連接關(guān)系的閥門(mén)，三通等設(shè)備或管件。非網(wǎng)絡(luò)要素是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)要素來(lái)定位，但不是構(gòu)成工藝管網(wǎng)必須的設(shè)備、設(shè)施或檢測(cè)數(shù)據(jù)。例如，缺陷位置、儀表，管道軸套等依賴(lài)管道中心線而定位，但不是構(gòu)成工藝管網(wǎng)必須的對(duì)象。對(duì)象類(lèi)包含一些管道管理過(guò)程中涉及到的實(shí)體，這些實(shí)體的空間信息不太重要，或是本身就沒(méi)有確定的空間位置僅表示邏輯關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)要素抽象類(lèi)分為三大子類(lèi)：連接要素、邊要素、沿邊要素。連接要素是指不同管段之間建立連接的設(shè)備和管件。通常連接對(duì)象如閥門(mén)、泵、換熱器等設(shè)備或者連接管道端點(diǎn)的罐、管件堵頭、出站閥門(mén)、入站閥門(mén)等。邊要素是指控制點(diǎn)序列組成的管段中心線以及管段中心線的有序集合。沿邊要素是指通過(guò)管道中心線來(lái)定位的點(diǎn)要素和線要素，為非網(wǎng)絡(luò)要素例如儀表，缺陷等提供沿邊位置。連接要素分為：體型要素、線型要素、點(diǎn)型要素。體型要素根據(jù)建模的實(shí)際需要可以是點(diǎn)要素也可以是體要素，用來(lái)描述與中心線走向無(wú)關(guān)的工藝設(shè)備與設(shè)施，例如儲(chǔ)罐、換熱器、輸油泵、閥門(mén)等。線型要素用來(lái)描述與管線中心線走向有關(guān)的連接對(duì)象。例如：彎頭、彎管等。點(diǎn)型要素在模型中用點(diǎn)要素表示，可用于表示接口的空間位置。邊要素用來(lái)描述連接要素之間的連接關(guān)系。管段中心線要素類(lèi)代表描述管線中心線線的最小單位，中心線由控制點(diǎn)的序列組成的。中心線的起點(diǎn)為矢量化的起始點(diǎn)，中心線的終點(diǎn)方向?yàn)槭噶炕慕K點(diǎn)。沿邊要素分為沿邊線要素、沿邊點(diǎn)要素。沿邊要素用來(lái)描述依靠管線中心線來(lái)定位的要素類(lèi)。例如非網(wǎng)絡(luò)要素的沿邊點(diǎn)位置或者沿邊線位置。例如，儀表的沿邊位置為點(diǎn)對(duì)象，軸套的沿邊位置為線對(duì)象。圖3-3完整的站場(chǎng)管網(wǎng)模型設(shè)計(jì)三維GIS在油氣站場(chǎng)中的應(yīng)用中國(guó)石油天然氣股份有限公司西部管道分公司（簡(jiǎn)稱(chēng)西部管道）業(yè)務(wù)管理范圍橫跨新、甘的西部原油、成品油干線，還有覆蓋南北疆的輪庫(kù)線、庫(kù)鄯線、鄯烏線、克烏線和獨(dú)烏線，承擔(dān)著建設(shè)和保障“西油東送、西氣東輸”等西北能源戰(zhàn)略通道的重任。其中原油管道干線的起點(diǎn)鄯善，終點(diǎn)蘭州，全長(zhǎng)１５５０公里，設(shè)計(jì)年輸量２０００萬(wàn)噸。本文針對(duì)鄯善輸油站，利用三維GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)數(shù)字化管理。場(chǎng)景瀏覽根據(jù)鄯善站竣工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，包括站場(chǎng)工藝專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、給排水及消防專(zhuān)業(yè)、暖通專(zhuān)業(yè)、建筑物與結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)，根據(jù)圖紙和設(shè)備資料將設(shè)備數(shù)據(jù)入庫(kù)，制作工藝管道中心線數(shù)據(jù)。三維可視化場(chǎng)景視圖將地下隱蔽工程、地上復(fù)雜管道、設(shè)備設(shè)施以三維數(shù)字化的方式直觀展示，提供管道、設(shè)備設(shè)施的定位與查詢(xún)，幫助場(chǎng)站管理人員方便場(chǎng)站內(nèi)管道、設(shè)備設(shè)施的改造、維護(hù)維修管理。如圖4-1所示。圖4-1地面模型，地下模型站內(nèi)巡檢油氣站場(chǎng)運(yùn)營(yíng)期間，站場(chǎng)巡檢是保障管道安全的重要手段和基礎(chǔ)工作。按照關(guān)注的內(nèi)容可以劃分為：日常沿線巡檢和專(zhuān)項(xiàng)沿線巡查，目的是掌握站場(chǎng)運(yùn)行狀況以及周邊環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)管道設(shè)備設(shè)施缺陷和危及管道安全的隱患，及時(shí)處理安全事件、上報(bào)異常情況，同時(shí)動(dòng)態(tài)采集各類(lèi)數(shù)據(jù)。隨著3S技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，管道的巡檢系統(tǒng)可以采用基于GIS/GPS/GPRS/GSM技術(shù)作為支撐，具體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-2。圖4-2基于GIS/GPS/GPRS的巡檢應(yīng)用架構(gòu)按照油氣站場(chǎng)巡檢管理現(xiàn)在和將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，油氣站場(chǎng)的巡檢方式根據(jù)巡檢載體的不同，分為手持設(shè)備的地面巡檢、車(chē)載地面巡檢。這其中三維GIS技術(shù)在巡檢系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，主要應(yīng)用功能包括：巡檢終端的坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集,事件上報(bào),陰保電位數(shù)據(jù)采集,巡檢終端路徑導(dǎo)航,對(duì)巡檢終端的位置實(shí)時(shí)跟蹤,歷史軌跡回放和對(duì)比,軌跡合格性檢查,具體應(yīng)用實(shí)踐如圖（4-2）所示：圖4-2站內(nèi)巡檢工藝流程在油氣站場(chǎng)的管理中，工藝流程是由為重要的環(huán)節(jié)之一。首先，根據(jù)數(shù)據(jù)制作過(guò)程中的中心線數(shù)據(jù)制作符合油氣站場(chǎng)工藝的數(shù)據(jù)。其次，用戶(hù)指定起點(diǎn)及終點(diǎn)設(shè)備后，系統(tǒng)利用工藝管線的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，給出所有可能的連通路線，用戶(hù)選擇相應(yīng)的路線后，能夠用于動(dòng)態(tài)演示工藝流程。工藝流程演示數(shù)據(jù)可以按照工藝流程分類(lèi)，分層存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。用戶(hù)選擇不同的工藝類(lèi)型后得該工藝的所有流程列表，用戶(hù)指定一條工藝流程記錄，系統(tǒng)將演示油（氣）在管道中輸送的模擬過(guò)程。如圖（4-3）所示：圖（4-3）工藝流程與工控系統(tǒng)融合三維GIS和SCADA系統(tǒng)的融合，三維GIS為SCADA提供地理信息場(chǎng)景；SCADA為GIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并通過(guò)視聽(tīng)手段將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地表現(xiàn)出來(lái)。這樣有機(jī)結(jié)合了空間位置信息、靜態(tài)屬性和動(dòng)態(tài)屬性,增強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的表達(dá)能力。提供了監(jiān)視對(duì)象的空間導(dǎo)向信息,大大提高了監(jiān)視、決策的準(zhǔn)確性和可靠性,改善了工作人員的監(jiān)視環(huán)境,減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作人員的工作效率。通過(guò)三維GIS可以方便地對(duì)監(jiān)視對(duì)象進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理,改變以往手工作業(yè)的落后方式。這不僅僅是人力上的一種節(jié)約,也是財(cái)力物力上的一種節(jié)省,從而產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。三維GIS和工業(yè)視頻系統(tǒng)的融合，三維GIS為工業(yè)視頻系統(tǒng)終端攝像頭提供了空間位置，工業(yè)視頻系統(tǒng)為三維GIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)常會(huì)遇到對(duì)突發(fā)事件需要進(jìn)行應(yīng)急處理,如進(jìn)行路徑搜索,提出人員到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)的最佳解決方案。因此,工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一方面要起到實(shí)時(shí)監(jiān)控作用,同時(shí)需要三維GIS系統(tǒng)提供一些輔助決策分析功能,比如事故地點(diǎn)信息查詢(xún)、最短路徑巡邏分析等。通過(guò)三維GIS系統(tǒng)和其它工控系統(tǒng)的融合，為公司突發(fā)事件的決策，提供了有利的數(shù)據(jù)支撐，為將來(lái)的無(wú)人站場(chǎng)的建設(shè)提供了三維平臺(tái)。管道檢測(cè)缺陷數(shù)據(jù)的來(lái)源與具體缺陷的檢測(cè)方法有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)多種輸油管線泄漏檢測(cè)及定位方法，其中包括基于硬件的檢測(cè)方法，如人工巡線、“管道豬”、聲發(fā)射技術(shù)等；基于軟件的檢測(cè)方法，如負(fù)壓波法、壓力梯度法等。基于硬件的方法是指利用由各種不同的物理原理設(shè)計(jì)的硬件裝置,如基于視覺(jué)的紅外線溫度傳感器,基于聽(tīng)覺(jué)的超聲波傳感器,基于嗅覺(jué)的碳氧檢測(cè)裝置等,將其攜帶或鋪設(shè)在管線上,以此來(lái)檢測(cè)管道的泄漏并定位。基于軟件的檢測(cè)方法是指根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(如SCADA系統(tǒng))實(shí)時(shí)采集管道的流量、壓力、溫度及其他數(shù)據(jù),利用流量或壓力的變化、物料或動(dòng)量平衡、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型、壓力梯度等原理,通過(guò)計(jì)算對(duì)泄漏進(jìn)行檢測(cè)和定位。站內(nèi)管道的缺陷檢測(cè)方法中，超聲導(dǎo)波檢測(cè)十分常見(jiàn)。下面以超聲導(dǎo)波檢測(cè)為例說(shuō)明說(shuō)明站內(nèi)管道缺陷內(nèi)檢測(cè)的一般過(guò)稱(chēng)。下圖，為超聲導(dǎo)波WavemakerG3系統(tǒng)。圖4-5-1、超聲導(dǎo)波WavemakerG3系統(tǒng)英國(guó)GUL公司開(kāi)發(fā)的超聲導(dǎo)波WAVEMAKERG3系統(tǒng)，主要由主機(jī)、傳感器、傳感器環(huán)及安裝有WavePro軟件的計(jì)算機(jī)組成，用于快速檢測(cè)內(nèi)部和外部腐蝕及缺陷。特別適用于難于介入的長(zhǎng)距離管道（如穿路管道、穿墻管道、埋地管道、架空工程管道等）的大于管道截面面積5%的缺陷的快速篩查。超聲波導(dǎo)檢測(cè)的數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：缺陷長(zhǎng)度、深度、寬度以及缺陷類(lèi)型；給出焊縫的位置和信息，給出