0引言
海底管道输油率高,运输能力强,众多大型海上油田输送油气水的首选手段便是铺设海底管道。然而海底管道大部分都是铺设在海底泥沙中,由于海底环境复杂,管道遇到情况难以预知,这就意味着进行海底管道的检查及维修都是极其困难的。所以,海管全生命周期内任何阶段的数据对海管的安全运营和维修检查都具有十分重要的意义。为了规范海上油(气)田信息采集,更好的实现海上油气管道规范化、数字化、智能化运营,中海油于2012文件,文件中要求中海油管辖内的所有海底管道建设项目,包括新建或改建的项目,在项目建设过程中就要同步开发针对项目相对应的全生命周期数字化数据库和信息安全应用平台。为了保障海底管道安全运营,将GIS技术手段与海底管道的设计、施工、运营及管理相结合,并对目前已有的管道业务管理模式进行改良和发展,实现海底管道安全管理的日常化及规范化。通过基于GIS技术的海管安全管理信息平台的搭建,将管道在技术厂商、科研机构与生产企业不同职能下的数据进行整合,形成统一的安全信息管理系统,完成数据共享。基于GIS技术海管安全管理信息平台的建设提高了海上油气田的数字化水平,支撑海管全生命周期数据信息安全管理的实现,保证海底管道的安全运行。
1海管安全管理信息平台架构设计
1.1系统总体架构设计
本系统开发,首先依据相关规范提取管线设计、施工、安装调试等阶段的工程关键数据,然后通过分析后,搭建各类数据的关联度,逐步组建集成化的数据库中心。该数据库主要包括管线基础数据(其中数据包括管线设计部分、管线建造施工部分、管线安装调试部分、管线附件属性部分等)、管线地理信息数据、用户系统管理数据等在内的多种关联信息。系统总体架构由用户层、功能应用层、数据层和设施层组成。设施层:满足系统所需的网络环境和硬件要求;数据层:建立系统的基础数据库,具体指海底管道工程信息数据库和地理空间数据库;应用层:为平台应用提供GIS引擎、数据文件信息维护、信息检索查询、权限设置和数据接口;用户层:平台所面向的用户,包括业务管理者、日常操作者和系统内部维护人员。
1.2网络架构设计
依据上节中系统总体架构图可知,在系统各层之间的工作模式设计采用基于网络的C/S工作模式,即客户端与服务器的访问模式,从而实现开发软件在联网范围内的数据操作与数据共享功能。系统网络硬件具体是指:数据服务器:运行数据库管理系统;应用服务器:用来执行各类应用服务的服务器系统;客户端:最终用户用来进行各类业务处理的硬件;网络设备:用于网络连接和传输的设备。
1.3数据库设计
本系统设计以海底管道路由信息和附件信息为基础框架,其中基础数据又以海管的空间信息和属性信息为核心。利用计算机编程方式、专业通讯手段、空间地理信息系统以及数据处理等技术,建立一个能快速提供真实准确信息的数据库,并能够在系统内实现浏览、输入、查询、分析、输出等操作,为海底管道的工程信息化建设、安全可靠性管理提供了海量的数据信息,夯实了系统实现的基础。
2海管安全管理信息平台功能建设
2.1管线设施管理子系统
管线的设施管理子系统具体功能包括:模型库的定制和管理,模型工程图的输出,管线设施查询管理以及管线设施统计与分析管理。结合地理信息系统,实现了管线设施的可视化,为用户提供直观、方便、快捷的管理模式,有助于管线的安全维护及事故的应急处理。该子系统的特点是:将海管和路由附件以库的形式统一管理,同时可以对各类设施进行分析统计,在出现风险时有据可循,可以帮助减少、转移及消除风险。
2.2管线数据管理子系统
管线数据管理子系统是海底管道安全管理信息系统的内容支撑,为海底管道安全管理提供了技术性的支撑。该子系统的特点是:(1)数据是通过扫描管道内部的二维码,并通过标准格式导入工具来完成的。这样可以保证数据的准确性、完整性和可靠性,为海底管道安全平稳运行提供安全性保障。(2)建立统一的海底管线数据管理制度,保证数据的规范性,为海管运行提供可靠性保障。(3)通过专用的海油内部通讯网使管线数据信息在各单位、部门之间形成方便的信息沟通与信息共享途径,对应急处理工作有重要的意义。管线数据管理子系统具体功能包括:数据的导入,管线属性数据管理,文件数据管理,数据自动检索,数据的输出。
2.3管线安全分析子系统
海底管道安全分析子系统是利用地理信息系统的基本功能,实现对管点、管段以及其他路由附件的基本三维分析能力和特殊空间分析能力。其中包括三维空间分析功能、拓扑信息提取、三维空间量算、爆管分析、覆土深度分析、连通分析、断面剖面分析和模拟开挖8个基本功能。该子系统的特点是:(1)三维空间内的分析与量算功能是海管位置和尺寸数据的应用,该功能建立了海管空间的整体布局,实现了海管安全管理的可视化分析。(2)爆管分析、连通性分析等功能的实现不但能有效地预测并降低事故的风险,而且能在危险发生时迅速反应,为海底管道的安全管理提供技术性支持。管线安全分析子系统是海底管道安全管理信息平台必不可少的辅助决策系统,它可以将对管线的分析在三维场景中直观的体现出来,而且在遇到紧急情况时分析结果有助于对情况的判断和决策。
2.4事故应急管理子系统
海底管道事故应急管理子系统的建立,是为了更好地收集、汇总管道各阶段的相关信息和以往的经验报告,形成一个反应迅速、决策准确的海底管道事故处理信息网络,具备正确处理突发事件的能力,保障管道的安全平稳运行,减少事故带来的损失。事故应急管理子系统包括应急预案管理、应急处置方案、应急救援分析及应急日志生成4部分。在发生事故时,系统可以通过输入事故发生类型、发生位置、事故结果等信息进行模糊查询,并自动生成应急抢维修设备列表,节约事故处理时间同时避免由于慌乱导致疏忽或者错误的情况发生,对事故的应急处理提供可靠性保障。
3结语
目前,在煤矿、军事、物流等领域已经具备了相对完善的安全管理信息系统,但在海底管道应用方面的研究相对较少。GIS技术为海底管道信息化管理提供了手段,本文结合GIS技术以及海底管道信息化管理现状,提出了基于GIS技术的海底管道安全管理信息平台架构设计和功能建设。该平台的实现形成了统一的安全信息管理系统,完成数据共享,规范了海底管道安全信息化管理,为海底管道安全运营提供基础保障。