3S技術(shù)在數(shù)字化管道系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫銀香，吳 銳，朱同輝

（1.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司 信息化管理處，江蘇 徐州221008；2.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司 鄒城輸油處臨邑輸油站，山東 德州251500）

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字信息化已成為油氣儲(chǔ)運(yùn)管理的重要組成部分。數(shù)字化管道，也即信息化管道，其概念是隨“數(shù)字地球（Digital Earth）”而產(chǎn)生，核心是最大限度地利用信息資源，采用數(shù)字化手段整體性地解決地球問題。

與數(shù)字地球相比，數(shù)字化管道更具專業(yè)性。具體來說，數(shù)字化管道是應(yīng)用遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（DCS），以及其他生產(chǎn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等高科技手段，對(duì)管道設(shè)計(jì)、施工、經(jīng)營(yíng)及管理等各種復(fù)雜過程的數(shù)字化、仿真模擬等信息集成的應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)字化管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了管道運(yùn)營(yíng)的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)，在可視化的前提下為管理者提供決策支持和服務(wù)。

1 3S技術(shù)概述

地球空間信息技術(shù)（Spatial Information Technology）興起于上世紀(jì)60年代，在國(guó)外被稱為GeoInformatics，主要包括遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）及地理信息系統(tǒng)（GIS）等理論與技術(shù)，同時(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間信息數(shù)據(jù)的量測(cè)、采集、存儲(chǔ)、管理、分析、展示、共享和應(yīng)用等。3S技術(shù)是建立數(shù)字地球、信息高速公路所需的高新技術(shù)。數(shù)字地球的核心是地球空間信息科學(xué)，而地球空間信息科學(xué)的技術(shù)體系中最基礎(chǔ)和基本的技術(shù)核心是3S技術(shù)及其集成。

2 3S技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

RS技術(shù)是通過在衛(wèi)星、飛機(jī)、航天飛機(jī)等遙感平臺(tái)上，安裝光學(xué)、紅外、微波等傳感器，遠(yuǎn)距離地對(duì)物體的電磁波輻射、反射特性的探測(cè)。這些信息以數(shù)字的方式記錄下來，再通過微波技術(shù)傳輸?shù)竭b感地面接收站。傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后制作成遙感磁記錄產(chǎn)品或者影像，再提供給用戶使用。遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領(lǐng)域。在未來的十年中，遙感技術(shù)將步入一個(gè)能快速及時(shí)提供多種對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的新階段。在管線建設(shè)的勘察測(cè)量與設(shè)計(jì)階段，利用遙感技術(shù)可獲取地貌、地質(zhì)特性、管溝開挖、回填數(shù)據(jù)等信息，形象直觀地展現(xiàn)出管道的走向、深度以及周邊環(huán)境因素，通過對(duì)施工線路長(zhǎng)度、施工難度、征地情況及賠償情況等因素的綜合分析，進(jìn)行必要的線路施工設(shè)計(jì)優(yōu)化，以減少由設(shè)計(jì)不合理造成的施工困難及工作量，有效地把握施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本。航空遙感影像如圖1所示。

圖1 日儀線航空遙感影像

利用GPS系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航定位和測(cè)速，還能夠進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和精密定位，此外，GPS還具有良好的抗干擾和保密性能。在數(shù)字化管道系統(tǒng)中，利用GPS原理研發(fā)的管道巡線系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地顯示出巡線車輛與巡線員的精確位置，并能將巡線軌跡保存，必要的時(shí)候進(jìn)行回放（見圖2）。GPS的應(yīng)用能夠?qū)?zhí)行任務(wù)的車輛與巡線員及時(shí)準(zhǔn)確地定位、監(jiān)控與考核，在發(fā)生打孔盜油時(shí)能夠及時(shí)定位盜油點(diǎn)，就近調(diào)動(dòng)巡線車輛，為管理人員提供決策支持。

GIS技術(shù)，是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，通過系統(tǒng)的建立、軟件操作與模型分析，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編輯、管理、分析、模擬和展示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)采用地理模型分析方法，根據(jù)需要提供多種動(dòng)態(tài)的空間信息，廣泛應(yīng)用于個(gè)人、企事業(yè)單位中，為還原事實(shí)、預(yù)測(cè)結(jié)果及戰(zhàn)略規(guī)劃提供依據(jù)。在數(shù)字化管道系統(tǒng)中（見圖3），GIS是RS和GPS的基礎(chǔ)，GIS將管道數(shù)據(jù)的空間信息和屬性信息結(jié)合在一起，用戶也可通過鼠標(biāo)操作來查詢管線詳細(xì)信息，例如橫截面及穿跨越分析等，實(shí)現(xiàn)了管道信息的可視化和直觀化，大大提高了管理人員的工作效率。在管線數(shù)據(jù)規(guī)范的條件下，基于GIS還可實(shí)現(xiàn)其他生產(chǎn)模塊的直觀化，提高生產(chǎn)效率，縮減生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)效益。

圖2 巡線管理系統(tǒng)

圖3 中石化某公司數(shù)字化管道系統(tǒng)

3 展 望

目前，管道完整性管理正逐步由基于應(yīng)搶維修的管理方式向基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和預(yù)警的完整性維護(hù)方向轉(zhuǎn)變。隨著數(shù)字化管道的深入應(yīng)用，未來管道完整性管理將把重心移到風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分析、應(yīng)急預(yù)案方案設(shè)計(jì)、完整性評(píng)價(jià)等方面，以更好地應(yīng)對(duì)各種第三方對(duì)管道造成的破壞，進(jìn)一步提高管道完整性管理水平，降低管道運(yùn)行維護(hù)成本，使企業(yè)更好地實(shí)現(xiàn)管理模式的轉(zhuǎn)變，提高管理效率和管理水平，進(jìn)一步提高企業(yè)的效益。

4 結(jié) 語

數(shù)字化管道系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)是對(duì)輸油生產(chǎn)管理模式的更新?lián)Q代，在管道的初期勘察設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理等方面都徹底轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的工作方式，提高了工作效率。目前，數(shù)字化管道在我國(guó)還處在發(fā)展初期，特別是在數(shù)據(jù)規(guī)范方面，在國(guó)內(nèi)還沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致數(shù)字化管道形式各樣，尤其是面對(duì)用戶的更多需求而進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余。3S技術(shù)為數(shù)字化管道建設(shè)提供了有力支持，實(shí)現(xiàn)了管道全生命周期內(nèi)各類數(shù)據(jù)的完整性管理，保障了資源的有效利用，為企業(yè)建設(shè)及經(jīng)營(yíng)奠定了科學(xué)的管理和有力支持，同時(shí)，也提升了油氣管道生產(chǎn)信息化管理水平，實(shí)現(xiàn)了管理方式的根本性轉(zhuǎn)變，為提高工作效率和管理水平提供保障。

［1］邢漢發(fā)，李長(zhǎng)輝.基于三維空間技術(shù)的歷史文化名城數(shù)字化建設(shè)［J］.測(cè)繪工程，2014，23（3）:72－76.

［2］周嵩山，李紅波，夏淑芳，等.基于C#的簡(jiǎn)碼法數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在測(cè)量中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪工程，2013，22（5）:38－41.

［3］武帥瑩，敬小東.3S技術(shù)在土地利用調(diào)查中的應(yīng)用［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2014，16（4）:109－111.

［4］董榮國(guó).基于3S技術(shù)構(gòu)建華東成品油數(shù)字化管道系統(tǒng)［J］.中外能源，2013，18（7）:83－88.

［5］杜麗紅，姚安林.數(shù)字化管道及其應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2007，26（6）:7－10.

［6］張萬強(qiáng)，趙俊三，唐敏.無人機(jī)影像構(gòu)建三維地形研究［J］.測(cè)繪工程，2014，23（3）:36－41.