GIS在油氣長輸管道完整性管理中的應(yīng)用

張昌龍

青島市石油天然氣管道安全行政執(zhí)法支隊(duì) 山東青島 266000

管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性十分重要，20世紀(jì)90年代，很多發(fā)達(dá)國家率先提出管道完整性一體化評(píng)價(jià)，隨之管道檢測(cè)維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，逐步形成一套完整的評(píng)價(jià)規(guī)范和準(zhǔn)則。因此，完備的管道完整性管理技術(shù)，是我國錯(cuò)綜復(fù)雜成千上萬管線所需要的技術(shù)，更是維護(hù)國家經(jīng)濟(jì)、人民生活正常運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的有效措施，要明確國內(nèi)的技術(shù)差距，借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，完善適合我國管道完整性缺陷和不足，促進(jìn)我國油氣管道完整性技術(shù)不斷向先進(jìn)發(fā)展。

1 系統(tǒng)總體方案

基于GIS的油氣長輸管道完整性管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理層、技術(shù)服務(wù)層及業(yè)務(wù)層組成，采用三層體系架構(gòu)。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)（3S）和GPRS移動(dòng)通信技術(shù)、MIS管理信息系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù)，以GIS為載體，運(yùn)用甲骨文公司Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及微軟銀光Web呈現(xiàn)技術(shù)（MicrosoftSilverLight）開發(fā)用于分析油管完整性管理的應(yīng)用系統(tǒng)。油管完整性管理系統(tǒng)以主服務(wù)器和微處理器及信息存儲(chǔ)系統(tǒng)作為硬件載體，結(jié)合Web和4G通訊基礎(chǔ)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支撐；在此基礎(chǔ)上自下而上分別為數(shù)據(jù)管理層、技術(shù)支持層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，其中數(shù)據(jù)管理層收集了GIS地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間結(jié)構(gòu)信息及POI數(shù)據(jù)，還集成了環(huán)境經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫和評(píng)估指標(biāo)庫內(nèi)信息。油氣長輸管道完整性管理系統(tǒng)以管道中心線及配套設(shè)施作為主體，評(píng)估各類第三方因素指標(biāo)，集成GIS空間信息整合能力，為技術(shù)支持層分析管道完整性后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)保障。技術(shù)支持層按職能分工分為兩部分：信息系統(tǒng)及完整性評(píng)價(jià)系統(tǒng)[1]。信息技術(shù)層囊括了工作流管理、權(quán)限管理、全球定位系統(tǒng)及4G移動(dòng)通信系統(tǒng)空間定位管理系統(tǒng)、接口模塊、數(shù)據(jù)語音分析等維持系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)保障系統(tǒng)；完整性評(píng)價(jià)系統(tǒng)包含地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控、效能評(píng)估、第三方破壞評(píng)估、腐蝕度評(píng)價(jià)等風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及完整性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)長輸管道服役過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)估，動(dòng)態(tài)監(jiān)控整體管道環(huán)境。這些單元依照面向服務(wù)架構(gòu)組件模型，經(jīng)反復(fù)調(diào)試集成至中央管理層，以達(dá)到獨(dú)立分析、協(xié)同工作的目的，為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供技術(shù)支持。業(yè)務(wù)應(yīng)用層共開發(fā)13個(gè)功能模塊，未來可依據(jù)需求增加至17個(gè)以上。目前，業(yè)務(wù)應(yīng)用層功能已包括效能評(píng)估、數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)管理等多重管理模塊，使用時(shí)工作人員依據(jù)權(quán)限訪問應(yīng)用區(qū)，可對(duì)數(shù)據(jù)采集管理、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、管道完整性進(jìn)行評(píng)估。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到Web應(yīng)用，因此工作人員可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用及在線辦公，將后勤管理與在線操作相結(jié)合，運(yùn)用GIS、GPS、GPRS的空間定位與移動(dòng)通訊管理功能實(shí)時(shí)獲取管線信息與風(fēng)險(xiǎn)線段識(shí)別，提升管道應(yīng)急響應(yīng)速度，降低維護(hù)成本。

2 系統(tǒng)功能及應(yīng)用效果

2.1 地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害模塊包括應(yīng)力監(jiān)測(cè)與災(zāi)害評(píng)估兩部分。應(yīng)力監(jiān)測(cè)是指通過地下設(shè)備、地表設(shè)備和便攜設(shè)備直接偵測(cè)管道沿線地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的管道本體所受應(yīng)力變化情況,將數(shù)據(jù)直接輸入系統(tǒng)中,通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系,形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告,用于對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警,治理和效能分析。管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是以現(xiàn)狀條件下外部各種環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致輸氣管道事故可能性大小為依據(jù),利用西氣東輸管道地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論及評(píng)估指標(biāo)庫的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),逐項(xiàng)調(diào)查管道面臨的九種地質(zhì)災(zāi)害的影響因素、特征,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分,確定災(zāi)害點(diǎn)分值,最終得到災(zāi)害點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并形成該區(qū)域內(nèi)管道地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估報(bào)表。

2.2 HCA識(shí)別和管理

高后果區(qū)指管道泄漏后燃?xì)夂驮蛯?duì)社會(huì)影響的輻射范圍。高后果區(qū)的面積會(huì)隨著泄漏程度、環(huán)境狀況、人口密度等因素而變化。地理信息系統(tǒng)的空間信息處理功能和完整性管理系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)分析功能可對(duì)泄漏程度和管道沿線地帶水文、氣候環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，依據(jù)內(nèi)置函數(shù)計(jì)算判定HCA區(qū)域，并及時(shí)報(bào)警啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

2.3 管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)

對(duì)油氣管道運(yùn)行潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)技術(shù)，主要包括定性、半定量和定量3種技術(shù)方法。①定性方法：根據(jù)專家意見，結(jié)合實(shí)際油氣管道運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)單一因素影響管道運(yùn)行事故發(fā)生的幾率進(jìn)行分析，并給出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。②半定量方法：基于管道輸送歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)少的基礎(chǔ)上，采取風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)對(duì)管道事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)的方法。③定量方法：根據(jù)油氣管道事故數(shù)據(jù)，采取概率統(tǒng)計(jì)法，計(jì)算出每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素下的管道失效概率，對(duì)管道失效數(shù)據(jù)依賴大，需要足夠多的失效數(shù)據(jù)。

2.4 管道巡線管理

管道巡線是管道沿線事件的重要來源,線路巡查包括如下內(nèi)容：管道沿線地貌變化、管道沿線設(shè)施的完好性、沿線違章占?jí)?、安全保護(hù)范圍內(nèi)的違章施工、周邊社會(huì)活動(dòng)情況、陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況以及三樁等設(shè)施狀態(tài)。巡檢人員需要對(duì)巡檢情況進(jìn)行記錄,包括沿線交通、治安、人文、地形、地貌、地理、河流、水文及社會(huì)等信息,通過定期巡線,將沿線發(fā)現(xiàn)的情況分別錄入到系統(tǒng)不同模塊中,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析,達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)追蹤閉合管理的目標(biāo)[2]。

2.5 管道檢測(cè)技術(shù)

目前采用的比較多的風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)技術(shù)是美國API開發(fā)的RBI（risk-basedinspection）。該檢測(cè)技術(shù)可以優(yōu)化管理管段及設(shè)備檢測(cè)程序，完善油氣管道檢測(cè)規(guī)劃，對(duì)不同程度缺陷的油氣管道都能良好的檢測(cè)。

3 結(jié)語

以GIS地理信息系統(tǒng)為核心開發(fā)的油氣長輸管道管理系統(tǒng)在維護(hù)油管完整性方面發(fā)揮了重要作用，該系統(tǒng)集成多個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，可有效降低不穩(wěn)定因素帶來的運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，提升油氣長輸管道的可控性和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力，并逐步提升智能化水平。望本文所述理論能得到相關(guān)部門及企業(yè)關(guān)注，進(jìn)一步推動(dòng)GIS系統(tǒng)與ESB、ERP、EAM等多領(lǐng)域管理系統(tǒng)的集成優(yōu)化，保障油管完整性管理的可控性。