俞曉妮 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院

基于GIS技術(shù)的原油集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)

俞曉妮 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院

利用GIS技術(shù)構(gòu)建集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)，可提高集輸管網(wǎng)的管理水平和工作效率。在系統(tǒng)設(shè)計時，以可視化作為核心設(shè)計思想，并聯(lián)合利用采輸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及圖形庫進行系統(tǒng)設(shè)計。通過管理界面，即可以實現(xiàn)對管網(wǎng)各種信息的快速查詢和監(jiān)控；利用相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)信息，可快速繪制出管網(wǎng)的電子地圖；利用管網(wǎng)系統(tǒng)，可實現(xiàn)對整個管網(wǎng)的空間管理，按照實際工作需要快速計算出各種具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

GIS技術(shù)；原油集輸管網(wǎng)；數(shù)字化；管理系統(tǒng)；設(shè)計

GIS是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，近幾年來，GIS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種管道網(wǎng)絡(luò)管理中。在管道網(wǎng)絡(luò)管理中，各種GIS系統(tǒng)的建立，提高了管道網(wǎng)絡(luò)的運行管理效率。

1 GIS技術(shù)與原油集輸管網(wǎng)

隨著油田的規(guī)模不斷擴大，集輸管網(wǎng)的長度和數(shù)量等也不斷增加。而且，原油的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)大多十分復(fù)雜，涉及到井、計量站及外輸首站整個過程，具有分布地域廣、系統(tǒng)要素多等特點。在原油的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)中，涉及到多項因素，例如不同的管道和地面條件，以及閥門、焊接點和閥組等。而且，集輸管網(wǎng)面積也呈現(xiàn)出越來越大的趨勢，基本覆蓋整個油區(qū)。另外，在集輸系統(tǒng)的運行和管理過程中，涉及到多個不同的專業(yè)和工種。以往對集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進行管理的時候，采取的大多是傳統(tǒng)的人工檢測和管理的方式。但傳統(tǒng)的管理模式作業(yè)難度大、工作效率低，且容易出現(xiàn)管道破裂等不良事件，給管理工作帶來了較大的困難。加上一些外界環(huán)境和氣候等因素的影響，在實際的管理過程中存在較大的難度，一旦出現(xiàn)問題，大多無法及時地予以控制。因此，對不同的油田來說，構(gòu)建有效的管理系統(tǒng)迫在眉睫。而通過利用GIS技術(shù)，則可以實現(xiàn)對原油集輸管網(wǎng)的數(shù)字化管理，保證整個集輸系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。利用GIS技術(shù)構(gòu)建集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)，可以對整個油田范圍內(nèi)管網(wǎng)和不同節(jié)點信息的具體位置、管網(wǎng)走向、閘門分布等予以動態(tài)監(jiān)控。一旦出現(xiàn)異常，工作人員只需連接網(wǎng)絡(luò)，輸入所在路段信息，系統(tǒng)會自動顯示該區(qū)域管道的規(guī)格、走向等信息。這樣，搶修人員結(jié)合以往經(jīng)驗，便可快速確定管道的受損位置等?？梢哉f，GIS系統(tǒng)為各個油田提供了一幅集輸管網(wǎng)的“活地圖”，可以幫助工作人員全面、直觀地對整個網(wǎng)絡(luò)進行觀察，實現(xiàn)了對整個集輸管網(wǎng)的高效管理。

2 集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)計

某油田地下管網(wǎng)系統(tǒng)十分復(fù)雜，且種類繁多，管理難度較大。長期以來，該油田在管理和維護區(qū)域內(nèi)的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)時，沿用的仍然是傳統(tǒng)的人工管理的方式：通過人工測繪獲得區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)的具體分布等情況，并以人工方式進行圖紙管理。在實際管理過程中，工作人員需要通過大量的實地測繪工作來獲得管道的分布和走向等數(shù)據(jù)信息。在獲得管道具體的數(shù)據(jù)信息時，還需要采用人工計算的方式得出具體的數(shù)據(jù)結(jié)果。從總體來看，采用這樣的人工工作模式工作效率低，且容易出現(xiàn)錯誤。并且隨意性也較大，給查詢、管理工作帶來很多困難。因此，油田利用GIS技術(shù)構(gòu)建集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)，以提高集輸管網(wǎng)的管理水平和工作效率。

（1）系統(tǒng)設(shè)計思想。在系統(tǒng)設(shè)計時，以可視化作為核心設(shè)計思想，利用集輸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及圖形庫進行系統(tǒng)設(shè)計。具體的系統(tǒng)設(shè)計思想如圖1所示。其中，系統(tǒng)的底層由集輸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和圖形庫組成，分別用來存儲各種集輸管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和不同格式的圖形數(shù)據(jù)。且儲存的圖形是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)則為圖形的具體內(nèi)容。數(shù)據(jù)域與圖形之間密切相關(guān)，并通過可視化發(fā)生關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成一個完整體系。在系統(tǒng)核心基礎(chǔ)上進行延伸，可以以數(shù)據(jù)庫和圖形庫為基本依托，形成完整的集輸管線地理信息系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計思想

（2）系統(tǒng)設(shè)計平臺。在利用GIS技術(shù)的時候，需要有一個平臺為依托。油田集輸管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)選擇的開發(fā)工具為VB，并利用MO進行二次開發(fā)。

（3）系統(tǒng)構(gòu)成。整個系統(tǒng)由不同的硬件、軟件及空間數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中，硬件包括各種輸入設(shè)備（例如數(shù)字化儀、掃描儀、圖象處理設(shè)備、GPS、測繪儀）、管理設(shè)備（例如各種存儲設(shè)備、主機）和輸出設(shè)備（包括打印機、顯示器、繪圖儀）等。軟件則包括各種計算機操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫軟件，有各種空間數(shù)據(jù)庫管理軟件、屬性數(shù)據(jù)庫管理軟件（例如Oracle，Sybase，SQLSever等），各種GIS專業(yè)軟件（包括用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)能力、系統(tǒng)管理軟件及分析軟件）等。地理數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的具體操作對象，在具體的系統(tǒng)設(shè)計過程中，可以根據(jù)不同地理實體的具體情況，對空間數(shù)據(jù)予以抽象處理，并通過點、線、面的方式表現(xiàn)出來。

（4）系統(tǒng)功能模塊設(shè)計。原油集輸管網(wǎng)地理信息可視化系統(tǒng)中還包含了多個功能模塊，包括可視化查詢模塊和數(shù)據(jù)編輯模塊、圖層管理模塊、圖形編輯模塊，以及圖形生成模塊、統(tǒng)計分析模塊、參數(shù)定位模塊、輸出模塊、圖片管理模塊和管網(wǎng)分析模塊等。其中，可視化查詢模塊具有圖形驅(qū)動功能，可以實現(xiàn)對目標信息的查詢，以及利用比例尺控制圖層信息量等。圖形編輯模塊中包含了大量的集輸管網(wǎng)圖形符號數(shù)據(jù)編輯模塊，可以實現(xiàn)對模塊的不同操作，例如刪除和添加，以及查詢、修改和打印等。圖形編輯模塊可以為工作人員提供各種靈活的繪圖工具，具備完整的集輸管網(wǎng)圖編輯器。圖層管理模塊負責(zé)對不同的圖層進行有效管理，并對不同圖層予以任意的靈活組合。圖形生成模塊則可以利用數(shù)據(jù)庫信息，按照當前圖層動態(tài)生成新的圖層或圖。參數(shù)定位模塊通過集輸氣站和管線名等給定參數(shù)，自動在圖件上對具體的目標予以選定。統(tǒng)計分析模塊主要負責(zé)統(tǒng)計分析工作，可以對各類集輸管網(wǎng)數(shù)據(jù)，例如閥門總數(shù)量、管段長度及管網(wǎng)公里數(shù)等進行科學(xué)的統(tǒng)計，并及時對報表予以顯示和打印統(tǒng)計。輸出模塊可以實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)、圖形以及成果表的輸出。其中，數(shù)據(jù)的輸出包括多方面的內(nèi)容，例如每點的平面坐標、埋深及輸送介質(zhì)參數(shù)，還有管道腐蝕剩余平均壁厚等。輸出的成果表則主要為各種分析評價得出的結(jié)論，以及各類檢測的最終數(shù)據(jù)結(jié)果等。而輸出的圖形也包括多種類型，例如管道與周邊其他管網(wǎng)的空間位置和管網(wǎng)周圍地物地貌，以及管網(wǎng)分類分布等。圖片管理模塊主要負責(zé)對各種圖片進行管理，例如對圖片入庫和修改，以及圖片與圈層目標掛接等。系統(tǒng)中，實現(xiàn)集輸管道靜、動態(tài)仿真的模塊為管網(wǎng)分析模塊，該模塊可以在管網(wǎng)地理圖上對最終的分析結(jié)果予以顯示。

（5）應(yīng)用效果分析。集輸管網(wǎng)地理信息可視化系統(tǒng)建立之后，在某油田得到了應(yīng)用。經(jīng)過一段時間的實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，通過管理界面，可以實現(xiàn)對管網(wǎng)各種信息的快速查詢和監(jiān)控；利用相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)信息，快速繪制出管網(wǎng)的電子地圖；利用管網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個管網(wǎng)的空間管理，按照實際工作需要快速計算出各種具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。通過數(shù)字化的管理系統(tǒng)，還可以及時發(fā)現(xiàn)各種管道異常，并快速進行定位和處理。某油田集輸管網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化管理，對各種異常情況做到了快速反應(yīng)，工作效率也得到了顯著的提高。

3 結(jié)語

將GIS技術(shù)應(yīng)用于油田的集輸管網(wǎng)管理中，可以構(gòu)建起功能強大的數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對集輸管網(wǎng)的信息化管理，從而有效提高集輸管網(wǎng)的管理效率和水平，保證集輸管網(wǎng)的穩(wěn)定運行。另外，隨著新世紀石油行業(yè)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，“數(shù)字油田”和“數(shù)字管道”等的建設(shè)過程中，GIS技術(shù)必將得到更多更為深入的應(yīng)用。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.029