許平順，孫首群，嚴(yán) 亮

（上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 200082）

0 引言

輸氣管道爆炸和輸油管道泄漏事故不僅造成慘重的經(jīng)濟(jì)損失，而且給環(huán)境和社會(huì)造成極大影響［1-3］。為提高國民生活水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，各國都把油氣管道搶維修工作作為關(guān)乎民生的大事高度重視［4-5］，如管道突發(fā)事故搶維修［6］，管道不停輸補(bǔ)漏、更換腐蝕管道或管道輔件、分輸改造等，將管道事故造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失降到最小。為方便對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行高效查詢及處理，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫非常重要［7-9］。鳳麗洲［10］使用GIS 技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)開放性優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建基于Web 的油氣資源網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，使油氣數(shù)據(jù)更加直觀；錢銘［11］以JAVA 作為編程開發(fā)語言，結(jié)合SQL Server 數(shù)據(jù)庫研制一套城市地下燃?xì)夤芫€安全運(yùn)作評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠?qū)Τ鞘泄芫€相關(guān)信息進(jìn)行管理、評(píng)估、預(yù)警，有效保障管道安全。本文針對(duì)傳統(tǒng)油氣管道數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交流與信息同步困難、效率低下的問題，基于ASP.NET4.0 開發(fā)技術(shù)和SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建B/S 系統(tǒng)架構(gòu)的油氣管道事故處置數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008 存儲(chǔ)和維護(hù)油氣管道事故處置工程數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：提供了一個(gè)集可擴(kuò)展的服務(wù)器功能、大型工程數(shù)據(jù)庫的技術(shù)性能優(yōu)化為一身的系統(tǒng)開發(fā)工具，高效安全運(yùn)行。不僅能支持常見的關(guān)系型數(shù)據(jù)，還能夠自定義擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型，使工程數(shù)據(jù)具有明顯的層次關(guān)系，很好地反映工程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系及其中的層次特點(diǎn)。對(duì)于管道事故處置工程數(shù)據(jù)，既保證工程數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，又清晰展現(xiàn)工程技術(shù)及其相關(guān)處理信息，系統(tǒng)開發(fā)人員易于表達(dá)和存儲(chǔ)工程數(shù)據(jù)，提供系統(tǒng)全面且開發(fā)、管理簡(jiǎn)單的平臺(tái)。

1.2 ASP.NET

ASP.NET 基于.NET 框架，采用ADO.NET 模型，可看作是.NETFramework 中一組類和工具的集合，通過ADO.NET 可以創(chuàng)建功能強(qiáng)大、靈活和可靠的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序，輕松高效實(shí)現(xiàn)對(duì)SQL Server、Oracle 等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的訪問。ASP.NET 編譯運(yùn)行機(jī)制如下：當(dāng)客戶端第一次請(qǐng)求訪問某個(gè)頁面時(shí)，ASP.NET 引擎會(huì)同時(shí)編譯aspx 文件和aspx.cs 文件合并產(chǎn)生一個(gè)頁面類，首先將ASP.NET 代碼編譯生成MSI（微軟中間語言），再通過JI（即時(shí)編譯器）進(jìn)一步編譯成機(jī)器語言，經(jīng)過相應(yīng)處理后返回處理結(jié)果?？蛻舳说诙握?qǐng)求訪問該頁面時(shí)，由于該頁面類已存在，所以無需編譯直接返回處理結(jié)果給客戶端，執(zhí)行速度較快，如圖1 所示。

Fig.1 ASP.NET compilation mechanism圖1 ASP.NET 編譯機(jī)制

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

油氣管道事故處置是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在管道事故處置每個(gè)步驟中都會(huì)產(chǎn)生大量工程數(shù)據(jù)，而如何存儲(chǔ)和管理好這些復(fù)雜多樣的工程數(shù)據(jù)對(duì)于保證管道事故處置優(yōu)質(zhì)高效有著重要意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，一般都采用數(shù)據(jù)庫記錄方式存儲(chǔ)和維護(hù)海量工程數(shù)據(jù)，這樣既有利于工程技術(shù)人員更高效、方便和安全地對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作，極大提高工作效率，又有利于歸納總結(jié)各種油氣管道事故處置中相關(guān)的技術(shù)和方法。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

油氣管道事故處置工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要模塊包括：項(xiàng)目介紹、項(xiàng)目文檔、工程技術(shù)、管道失效概率計(jì)算分析和管道泄漏信號(hào)去噪及用戶管理，功能模塊如圖2 所示。

（1）用戶登錄。該模塊對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫的安全和數(shù)據(jù)管理與維護(hù)起著重要作用，是整個(gè)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，而權(quán)限設(shè)定又是整個(gè)模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和核心。本系統(tǒng)通過權(quán)限設(shè)定實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)超級(jí)管理員、普通管理員和普通用戶的登錄身份識(shí)別。

（2）工程項(xiàng)目文檔。在系統(tǒng)管理員上傳油氣管道事故案例、泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、封堵截?cái)嘌a(bǔ)漏技術(shù)和工藝裝備及理化特性等項(xiàng)目文檔后，工程技術(shù)人員和普通用戶能方便地進(jìn)行文檔下載。每個(gè)項(xiàng)目文檔按照文檔編號(hào)、文檔標(biāo)題、文檔提供者和提交日期進(jìn)行顯示，用戶可使用與相應(yīng)文檔對(duì)應(yīng)的下載超鏈接完成文檔的快速下載。普通用戶主要通過油氣管道事故案例、泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、封堵截?cái)嘌a(bǔ)漏技術(shù)和工藝裝備及理化特性4 個(gè)界面下載需要的工程項(xiàng)目文檔，而系統(tǒng)管理員通過項(xiàng)目文檔管理界面實(shí)現(xiàn)對(duì)上述4 大類工程項(xiàng)目文檔的增加、刪除、修改等一系列維護(hù)和管理操作。

Fig.2 System function module圖2 系統(tǒng)功能模塊

（3）工程技術(shù)。該模塊主要功能是給工程技術(shù)人員等提供一個(gè)便捷的油氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)和不停輸封堵截?cái)嘌a(bǔ)漏技術(shù)查詢功能。檢測(cè)技術(shù)和封堵技術(shù)一般包括技術(shù)名稱、適用范圍、原理及特點(diǎn)、裝備及消耗品、施工程序和圖片信息等。系統(tǒng)要將這些工程數(shù)據(jù)信息詳細(xì)展現(xiàn)出來，以提升工程技術(shù)人員操作效率。普通用戶主要通過泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)和不停輸封堵技術(shù)查詢界面實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣管道泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)和油氣管道封堵技術(shù)的細(xì)節(jié)查詢，而系統(tǒng)管理員可以通過工程技術(shù)管理界面實(shí)現(xiàn)對(duì)上述油氣管道泄漏點(diǎn)檢測(cè)和封堵技術(shù)的增加、刪除、修改等一系列維護(hù)和管理操作。

（4）管道失效分析方法。包括基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的陸上油氣管道失效風(fēng)險(xiǎn)分析和基于小波分析的油氣管道泄漏信號(hào)去噪分析的兩個(gè)管道失效分析方法。每種失效分析方法包含技術(shù)方法原理及模型分析、分析軟件使用教程及案例分析，以及相關(guān)文件下載及網(wǎng)站鏈接3 個(gè)子模塊。技術(shù)方法原理及模型分析主要是對(duì)管道失效分析方法進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和理論論證，構(gòu)建模型并進(jìn)行優(yōu)化；分析軟件使用教程及案例分析主要針對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算分析，讓工程技術(shù)人員快速掌握相關(guān)分析軟件的使用；相關(guān)文件下載及網(wǎng)站鏈接主要提供編程代碼和技術(shù)資料文檔的下載，以及相關(guān)軟件官網(wǎng)下載地址等。工程技術(shù)人員可通過兩個(gè)管道失效分析方法實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)管道失效分析方法的理論研究，通過系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行分析。工程技術(shù)所需的軟件資源、技術(shù)文檔和程序等都可通過下載頁面獲得。

（5）項(xiàng)目介紹。該模塊主要對(duì)項(xiàng)目相關(guān)課題、參與單位和研究?jī)?nèi)容等進(jìn)行總體概述；管道泄漏封堵技術(shù)頁面簡(jiǎn)要介紹管道搶維修類型和泄漏封堵常用方法；不停輸帶壓封堵技術(shù)頁面簡(jiǎn)要介紹不停輸帶壓封堵技術(shù)用途、原理和操作。

（6）用戶管理。該模塊對(duì)使用本系統(tǒng)的用戶群進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，本工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用戶分為3 類：超級(jí)管理員、管理員和一般用戶。超級(jí)管理員權(quán)限最大，可以進(jìn)行所有操作，普通管理員主要負(fù)責(zé)工程數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增、刪、改等一系列維護(hù)工作，而一般用戶除了對(duì)工程數(shù)據(jù)資料的查詢和下載以外沒有其它操作權(quán)力。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

（1）用戶信息表。用戶登錄時(shí)通過認(rèn)證服務(wù)器與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的所有用戶身份信息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證主要內(nèi)容是用戶名和密碼，與之相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)在創(chuàng)建該用戶時(shí)設(shè)定的權(quán)限等級(jí)（超級(jí)管理員、普通管理員和普通用戶3 種不同權(quán)限等級(jí)），用戶數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)詳見表1。

Table 1 Users表1 用戶

（2）工程項(xiàng)目文檔管理表。系統(tǒng)管理員在上傳油氣管道事故案例、泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、封堵截?cái)嘌a(bǔ)漏技術(shù)和工藝裝備及理化特性等項(xiàng)目文檔后，相關(guān)工程技術(shù)人員和普通用戶能夠方便地從任意聯(lián)網(wǎng)的客戶端電腦下載工程項(xiàng)目文檔，如表2 所示。

Table 2 Project documents表2 工程項(xiàng)目文檔

（3）工程技術(shù)管理表。給工程技術(shù)人員等用戶提供一個(gè)便捷的油氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)和不停輸封堵截?cái)嘌a(bǔ)漏技術(shù)查詢功能，其數(shù)據(jù)庫詳見表3。

Table 3 Engineering technology management表3 工程技術(shù)管理

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文采用Microsoft.NET 框架，基于ASP.NET 技術(shù)開發(fā)了工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。利用ADO.NET 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的操作，使用C#作為系統(tǒng)開發(fā)語言，結(jié)合工程數(shù)據(jù)復(fù)雜、多樣和數(shù)據(jù)量大的特性，使用SQL Server2008 存儲(chǔ)和管理油氣管道事故處置中所有工程數(shù)據(jù)。結(jié)合Web 的開放性，更好地實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)方法、項(xiàng)目文檔等數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查詢和下載等操作。工程技術(shù)人員根據(jù)擁有的相應(yīng)權(quán)限等級(jí)在任何一臺(tái)具有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)或手機(jī)等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)油氣管道事故處置工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的所有操作，無需專門軟件系統(tǒng)支撐便能完美地實(shí)現(xiàn)油氣管道事故處置工程數(shù)據(jù)資源的共享和交互。

下面以工程技術(shù)管理模塊和用戶管理模塊為例介紹系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

工程技術(shù)管理模塊主要提供泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)和不停輸帶壓封堵技術(shù)適用范圍、原理及特點(diǎn)、裝備及消耗品、施工程序和圖片信息等詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，分為泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、不停輸帶壓封堵技術(shù)和工程技術(shù)管理3 個(gè)子模塊。泄漏點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)和不停輸帶壓封堵技術(shù)按照管道內(nèi)部介質(zhì)特性分別應(yīng)用在氣體和輸油管道上，工程技術(shù)管理頁面主要負(fù)責(zé)以上諸多子模塊工程技術(shù)所有數(shù)據(jù)的增加、刪除和修改等操作，如圖3 所示。

Fig.3 Engineering page圖3 工程技術(shù)頁面

用戶管理模塊主要作用是對(duì)使用本系統(tǒng)的用戶群進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用戶分為超級(jí)管理員、管理員和一般用戶3 個(gè)級(jí)別，超級(jí)管理員操作權(quán)限最大，可實(shí)現(xiàn)所有操作，普通管理員主要負(fù)責(zé)工程數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增、刪、改等一系列維護(hù)工作，而一般用戶除對(duì)工程數(shù)據(jù)資料的查詢和下載外沒有其它操作權(quán)力，如圖4 所示。

Fig.4 User management page圖4 用戶管理頁面

驗(yàn)證不通過時(shí)，則指向錯(cuò)誤提示頁面，代碼如下：

4 結(jié)語

本文利用ASP.NET4.0 開發(fā)技術(shù)和SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了基于B/S 系統(tǒng)模型架構(gòu)的油氣管道事故處置工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)囊括38 個(gè)國內(nèi)外典型油氣管道事故案例，涵蓋13 種帶壓封堵技術(shù)，6 種管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)等，并對(duì)國內(nèi)外油氣管道事故處理過程進(jìn)行了分析。相對(duì)于傳統(tǒng)的管道失效數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，本文系統(tǒng)完善了管道事故處置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)交流和信息同步，方便工程技術(shù)人員對(duì)管道事故進(jìn)行預(yù)判與處理，提高了管道事故處置效率，縮減了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)資金，推動(dòng)管道事故處置優(yōu)質(zhì)高效進(jìn)行。