GIS技術(shù)支持下的西南油氣田管道與場(chǎng)站管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

GIS技術(shù)支持下的西南油氣田管道與場(chǎng)站管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作者：不詳更新時(shí)間：2012-6-2215:34:04摘要：結(jié)合管道與場(chǎng)站管理的實(shí)際需求，以地理信息系統(tǒng)（GIS）為技術(shù)支持，建立了管道與場(chǎng)站管理系統(tǒng)，并在ARCGIS平臺(tái)及其油氣管網(wǎng)分析模塊上作了深入研究，使系統(tǒng)充分發(fā)揮了地理信息系統(tǒng)（GIS）對(duì)油氣管網(wǎng)空間、屬性數(shù)據(jù)的編輯、管理、顯示和查詢的功能并拓展了系統(tǒng)在油氣管道及場(chǎng)站生產(chǎn)管理分析應(yīng)用方面的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：油氣管網(wǎng)；GIS；ArcGIS；信息管理隨著西南油氣田地面建設(shè)工程量逐年加大，規(guī)劃的骨架管網(wǎng)相應(yīng)不斷增加，地面集輸系統(tǒng)不斷擴(kuò)充。與此同時(shí)，確保地面集輸系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行，每年的檢測(cè)、維護(hù)及改造工作量也在不斷增加。近年來(lái)，油田公司開(kāi)展了管線、場(chǎng)站測(cè)繪工作，并加大了管線與場(chǎng)站的檢測(cè)力度，地面集輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)、維護(hù)信息量急劇上升。面對(duì)龐大的天然氣集輸系統(tǒng)、巨大的基礎(chǔ)與維護(hù)信息，管理與利用好這些信息，依托地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)油氣集輸管線信息的輸入、存儲(chǔ)、查詢、檢索、處理、分析、顯示、快速定位等功能成必然之選。1、系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的管道與場(chǎng)站管理系統(tǒng)要能夠完成所有集輸管道及場(chǎng)站空間地理信息、周邊環(huán)境信息、管道場(chǎng)站專題屬性信息按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、維護(hù)，所有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，結(jié)合油田管道與場(chǎng)站生產(chǎn)管理的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，支持集輸管網(wǎng)信息的方便查詢和管道完整性管理的需求。以達(dá)到為生產(chǎn)管理人員及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地提供天然氣集輸管線、場(chǎng)站及環(huán)境狀況等相關(guān)信息，為迅速、準(zhǔn)確地作出決策提供有力支持的目的。主要包括：（1） 建立多層次的管網(wǎng)、場(chǎng)站綜合地理信息庫(kù)，同時(shí)集成其他相關(guān)的管網(wǎng)專業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（2） 多比例尺電子地圖的組織、管理和維護(hù)；（3） 建立油氣管網(wǎng)標(biāo)志、標(biāo)線等標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)庫(kù)，提供直觀方便的可視化標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)管理工具；（4） 基于GIS的管網(wǎng)與場(chǎng)站信息查詢，具備數(shù)據(jù)檢索查詢統(tǒng)計(jì)功能及數(shù)據(jù)的空間分析功能（5） 建立基于GIS的輔助決策分析功能，以便在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)能快速響應(yīng)（6） 實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證（與中石油統(tǒng)一身份認(rèn)證方式相匹配、角色、權(quán)限的定義和維護(hù)，以保證系統(tǒng)的安全性和靈活性。二、系統(tǒng)體系架構(gòu)2.1系統(tǒng)采用經(jīng)典的三層架構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)：數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層。底層是數(shù)據(jù)層，以高精度的數(shù)字地圖為基礎(chǔ)，形成集管道及場(chǎng)站屬性信息和空間信息于一體的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，構(gòu)成管道完整性數(shù)據(jù)庫(kù)，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐。第二層是應(yīng)用層，通過(guò)GIS地理信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)管道空間查詢、搜索、定位和分析，形成可視化的業(yè)務(wù)處理能力，實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)查詢分析統(tǒng)計(jì)和完整性管理。上層是表現(xiàn)層，通過(guò)統(tǒng)一的集輸管道GIS門(mén)戶，為用戶提供統(tǒng)一的管道系統(tǒng)應(yīng)用界面，并通過(guò)西南油氣田公司企業(yè)信息門(mén)戶（EIP）進(jìn)行單點(diǎn)登錄認(rèn)證。2.2天然氣管道及場(chǎng)站數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用ArcGISAPDM數(shù)據(jù)模型；利用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle存儲(chǔ)和管理空間以及專題數(shù)據(jù)，ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎;采用ESRI公司的ArcGISServer組件，在MicrosoftVisualStudio2005平臺(tái)上開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端采用大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle并以設(shè)備為基本的管理對(duì)象，將石油天然氣行業(yè)的設(shè)備基本信息、設(shè)備之間邏輯關(guān)系、業(yè)務(wù)規(guī)范、算法、俗成的習(xí)慣等等以完全開(kāi)放的方式描述進(jìn)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，成為本系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)的描述數(shù)據(jù)）Metadata，作為支撐整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)采用Linux加Windows2000/XP操作系統(tǒng)，GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)ArcGIS（SDE+Server+ArcInfo），數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)Oracle9i、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言C#.net及UML開(kāi)發(fā)工具RalationRose等，其中通過(guò)SDE來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)在Oracle里的空間數(shù)據(jù)。2.3從系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面考慮，采用了較高性價(jià)比的主流應(yīng)用服務(wù)器IBM3950M2。運(yùn)用虛擬化技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行性能。服務(wù)器物理上的統(tǒng)一和邏輯上的分隔，使系統(tǒng)的管理和監(jiān)控更加方便、靈活。特別是可以根據(jù)階段性的工作需求，合理的調(diào)配計(jì)算機(jī)資源成為可能。考慮到系統(tǒng)使用的用戶較多，對(duì)系統(tǒng)的性能要求高。而在系統(tǒng)正式上線運(yùn)行前，對(duì)于影響系統(tǒng)性能瓶頸在何處無(wú)法預(yù)測(cè)。系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，判斷數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和地圖服務(wù)對(duì)系統(tǒng)資源的要求應(yīng)該比較高。3、 系統(tǒng)基礎(chǔ)功能3.1信息查詢功能?；镜腉IS操作功能是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)操作基礎(chǔ)，在整個(gè)系統(tǒng)中我們可以合理地組織和顯示各種地理空間信息，包括：地圖背景信息（矢量地圖、柵格圖、影像航片等）、關(guān)心的重要地物設(shè)備信息（站場(chǎng)信息、分站信息、道路信息等）各類設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管線通道信息（輸氣管線網(wǎng)、主干管線網(wǎng)、配氣管線網(wǎng)、支承類設(shè)施等）、其他附屬設(shè)備信息（設(shè)計(jì)區(qū)域、管理區(qū)域等），通過(guò)圖形化、簡(jiǎn)單化地操作這些設(shè)備對(duì)象，直觀可視地為用戶提供所需的各種信息。3.2圖層管理。對(duì)各種地理空間信息進(jìn)行合理地分層分類管理，可以根據(jù)用戶要求靈活地定制各種顯示方案，提供對(duì)圖層的符號(hào)配置、比例尺設(shè)置、信息提示等，從而為用戶的圖形化操作提供配置管理。包括：根據(jù)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行樹(shù)狀分層地管理；根據(jù)用戶要求和權(quán)限，靈活地配置可見(jiàn)或不可見(jiàn)的圖層；可根據(jù)設(shè)備狀態(tài)或設(shè)備屬性信息的組合條件精密地劃分圖層。能將管線圖、管線上的各種設(shè)備圖（調(diào)壓器、閥門(mén)、水井、儲(chǔ)配站圖）以及基礎(chǔ)地形圖進(jìn)行分層綜合顯示。3.3區(qū)域管理。系統(tǒng)提供區(qū)域管理的功能：根據(jù)用戶的要求，可根據(jù)管轄范圍、工程范圍、行政范圍等將整個(gè)地理空間信息劃分為不同的區(qū)域，并允許用戶任意添加/刪除、快速定位、高亮/居中顯示、設(shè)置/清除激活某個(gè)區(qū)域，以方便用戶進(jìn)行各種后續(xù)的系統(tǒng)操作。3.4橫、縱剖面圖形顯示。系統(tǒng)提供管線的縱、橫剖面數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)根據(jù)樁號(hào)和標(biāo)高自動(dòng)生成縱斷面圖，系統(tǒng)能夠根據(jù)管線的樁號(hào)、管頂高程、管線埋深等數(shù)據(jù)結(jié)合管線在圖紙上的具體坐標(biāo)自動(dòng)生成管線的縱斷面圖。3.5多媒體支持功能。多媒體支持功能。對(duì)轄區(qū)內(nèi)重要的管網(wǎng)設(shè)施附加圖像、圖表、音頻、視頻等多媒體資料，使其資料更加完善、直觀。4、 管道及場(chǎng)站生產(chǎn)管理分析應(yīng)用擴(kuò)展管網(wǎng)分析模塊是由天然氣管網(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的分析功能組合而成。管網(wǎng)分析是系統(tǒng)分析功能中最重要的的一個(gè)部分，是整個(gè)GIS系統(tǒng)功能需求的核心，直接影響到系統(tǒng)的使用效果。4.1緩沖區(qū)分析。緩沖區(qū)是指包圍在設(shè)施周?chē)欢ň嚯x的地區(qū)。根據(jù)設(shè)施的屬性可以生成其定寬度和變寬度的緩沖區(qū)，生成的緩沖區(qū)是在離設(shè)施一定距離，在其內(nèi)或外的多邊形區(qū)域，例如在一條規(guī)劃中的道路周?chē)⒕彌_區(qū)，可分析該道路的建設(shè)將對(duì)哪些地下管網(wǎng)構(gòu)成影響。4.2流向分析。系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各儲(chǔ)配站的供氣壓力、閥門(mén)的開(kāi)閉情況、以及從調(diào)度系統(tǒng)獲取的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，分析計(jì)算指定管段的天然氣流向。4.3管線氣源方向管理。在方便、直觀、快捷地顯示各種空間關(guān)系的基礎(chǔ)上集中管理管網(wǎng)設(shè)施海量屬性信息，不但管理管線的從屬關(guān)系，還將對(duì)氣源的來(lái)氣方向、管線所連接的上下級(jí)閥門(mén)關(guān)系進(jìn)行管理以滿足解決實(shí)際的工程需要，如進(jìn)行整個(gè)管線環(huán)網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在某些管段氣壓不足時(shí)可以根據(jù)氣源的來(lái)氣方向及時(shí)做出調(diào)整等。4.4連通性分析。在管線密集的地方，單擊管點(diǎn)，作連通分量分析，和此管點(diǎn)直接相連的管段會(huì)變色顯示；作連通檢查，系統(tǒng)會(huì)變色顯示與此管點(diǎn)有連接關(guān)系的所有管段。4.5閘閥分析。閘閥分析是天然氣管網(wǎng)的一個(gè)特有的業(yè)務(wù)分析，是業(yè)務(wù)分析的一個(gè)非常重要的內(nèi)容。在事故發(fā)生的管道上分析其上級(jí)閥門(mén)，從而找到可以控制該事故發(fā)生管道的閥門(mén)集合，關(guān)閉這些閥門(mén)即可防止天然氣泄漏，以利于維修人員及時(shí)的進(jìn)行搶修。在天然氣的調(diào)配上也會(huì)頻繁的用到閘閥分析。4.6爆管分析。系統(tǒng)具有緊急事故處理功能。當(dāng)管網(wǎng)的某一點(diǎn)出現(xiàn)“爆管”或大面積泄漏的時(shí)候，系統(tǒng)將提出多個(gè)搶修方案（包括：事故地點(diǎn)、行走路線、應(yīng)準(zhǔn)備的設(shè)備型號(hào)、材料規(guī)格等），供用戶選擇使用。系統(tǒng)對(duì)爆管分析結(jié)果列表輸出，自動(dòng)生成爆管停氣閥區(qū)。5、結(jié)論西南油氣田管道與場(chǎng)站管理系統(tǒng)作為油田公司完整性管理的組成部分，承擔(dān)了川渝油氣田地面建設(shè)管理的重任，該系統(tǒng)融合了川渝兩地相關(guān)的矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)以及高程數(shù)據(jù)，整合了成渝兩地所有天然氣管道數(shù)據(jù)、場(chǎng)站數(shù)據(jù)，采用APDM模型構(gòu)建了數(shù)字管道數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了天然氣管道及場(chǎng)站數(shù)據(jù)管理地理信息平臺(tái)，為油田公司管道的完整性管理提供了有效保障服務(wù)。該系統(tǒng)榮獲2010年度中國(guó)地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)頒發(fā)的中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀工程銀獎(jiǎng)。參考文獻(xiàn)[1]崔陽(yáng)，王華，喬淑娟。基于GIS的空間數(shù)據(jù)