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        智能管道建設(shè)數(shù)據(jù)整合方法及問題探討

        2021-07-21 06:36:00丁楠陳浩孫靜肖麗
        關(guān)鍵詞:焊口數(shù)據(jù)模型中心線

        丁楠,陳浩,孫靜,肖麗

        1.浙江浙能天然氣運(yùn)行有限公司(浙江 杭州310052)

        2.浙江浙能天然氣管網(wǎng)有限公司(浙江 杭州310052)

        0 引言

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、油氣能源的需求在不斷增加、管道建設(shè)快速增長,管道的安全運(yùn)行管理面臨著諸多問題:一方面管道沿線地區(qū)城市化發(fā)展加快,管道高后果區(qū)增多,第三方施工管理難度加大,過程中增加的管道保護(hù)措施甚至管道遷改項(xiàng)目也逐年增長,圖紙檔案查詢效率低,施工資料未與運(yùn)營過程中的變化建立起連接;另一方面,管道智能內(nèi)檢測、外腐蝕檢測需要充分調(diào)查管道歷次檢測記錄、修復(fù)記錄、陰極保護(hù)情況等原始資料,資料分散無法系統(tǒng)描述管道的現(xiàn)狀。

        智能管道[1]可有效解決管道數(shù)據(jù)完整度低、成果復(fù)用率低、信息貫通性弱等問題。數(shù)據(jù)整合以管道中心線為基準(zhǔn),整合建設(shè)、運(yùn)行、廢棄階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù),是智能管道建設(shè)的必經(jīng)過程。

        1 現(xiàn)狀

        油氣長輸管道信息化、智能化是管道技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,我國多個(gè)管道工程開展了智能管道的建設(shè),數(shù)據(jù)整合工作積累了大量成果。西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)段是國內(nèi)第一條在數(shù)字化平臺上進(jìn)行選定線、勘察設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理的“數(shù)字輸氣管道”,管道上的每根鋼管都有完整的數(shù)據(jù)記錄,從煉鋼廠爐坯出廠到鋼管廠制管,再到中轉(zhuǎn)運(yùn)輸,最后到施工現(xiàn)場,每個(gè)環(huán)節(jié)都可以溯源[2]。川氣東送管道建設(shè)了一套基于完整性管理的數(shù)字化管道系統(tǒng),系統(tǒng)對生產(chǎn)運(yùn)行、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、維搶修等環(huán)節(jié)進(jìn)行了整合,最大程度地消減了管道周邊環(huán)境復(fù)雜和氣質(zhì)含硫等諸多不利因素對管道安全運(yùn)行的影響[3]。長寧頁巖氣田集輸氣干線將勘察、設(shè)計(jì)、采購、施工、檢測、監(jiān)理等完整性數(shù)據(jù)體系化入庫,以及施工全過程數(shù)字化管理與一站式移交,實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建設(shè)全過程的管控一體化、決策智能化[4]。哈爾濱—沈陽輸氣管道線路工程結(jié)合地理信息數(shù)據(jù)庫和工程信息數(shù)據(jù)庫,以數(shù)字化的形式,整合管道線路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對管道線路工程的直觀展示及資料的管理和分析,實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化移交”[5]。中俄東線天然氣管道工程以“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)營、全生命周期管理”的建設(shè)目標(biāo),開始了“智能管道”示范工程建設(shè)[6]。

        智能管道的研究主要起于管道設(shè)計(jì)和建設(shè)階段,在役管道如何開展智能化建設(shè)仍在嘗試和探索。金劍等[7]提出管道數(shù)據(jù)與環(huán)焊縫信息一一對應(yīng);王波等[8]提出將內(nèi)檢測數(shù)據(jù)與施工數(shù)據(jù)對齊,但均未對數(shù)據(jù)整合中發(fā)現(xiàn)問題的處理作詳細(xì)描述。

        2 數(shù)據(jù)整合

        數(shù)據(jù)整合工作首先要建立管道數(shù)據(jù)模型,其次整合出管道中心線作為智能管道的基準(zhǔn),之后采集施工、投產(chǎn)、運(yùn)行、廢棄各階段產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),最終實(shí)現(xiàn)全要素信息在管道中心線的可視化展示。

        2.1 管道數(shù)據(jù)模型選用

        常用的油氣管道數(shù)據(jù)模型[9]主要有3種:APDM(ArcGIS Pipeline Data Model)、PODS(Pipeline Open Data Standard)、ISAT(Integrated SpatialAnalysis Techniques)。APDM模型是ESRI公司開發(fā)的地理數(shù)據(jù)庫,依托Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建,將地理數(shù)據(jù)作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的要素進(jìn)行存儲的對象關(guān)系型框架,模型因擁有強(qiáng)大的GIS能力和較強(qiáng)的擴(kuò)展性、可靠性被管道行業(yè)認(rèn)可和選用[10]。管道數(shù)據(jù)矢量化可實(shí)現(xiàn)管道以及設(shè)備等信息的搜索、定位、查詢、分析等功能,方便可視化展示,為智能管道數(shù)據(jù)管理提供科學(xué)有效的方法。

        2.2 管道中心線整合

        控制點(diǎn)是管道中心線上具有已知地理位置坐標(biāo)和里程值的點(diǎn),通過控制點(diǎn)可以明確的描述管線的走向??刂泣c(diǎn)獲取的渠道主要有4類,其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

        根據(jù)GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》要求,若管道進(jìn)行了內(nèi)檢測,對齊以內(nèi)檢測環(huán)焊縫編號為基準(zhǔn),若沒有進(jìn)行過內(nèi)檢測,中心線對齊應(yīng)基于測繪數(shù)據(jù),測繪數(shù)據(jù)精度不滿足要求,宜補(bǔ)充測繪結(jié)果更新中心線坐標(biāo)。數(shù)據(jù)整合做法如下:

        1)規(guī)范管道數(shù)據(jù)模型。

        2)抽取竣工資料管道中心線信息或者運(yùn)營期內(nèi)檢測數(shù)據(jù),綜合得到相對準(zhǔn)確度和完整度高的管道中心線。

        3)管道數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到中心線的每一條管節(jié)。

        4)疊加地理信息數(shù)據(jù)。

        5)疊加施工、無損檢測、附屬設(shè)施等數(shù)據(jù)。

        假設(shè)以上數(shù)據(jù)均有,優(yōu)先選擇用焊縫測繪成果對齊內(nèi)檢測環(huán)焊縫編號。首先排查焊縫測繪結(jié)果,有無焊縫編號重復(fù)、焊縫間距有無超過13 m、出現(xiàn)“飛點(diǎn)”或重復(fù)坐標(biāo)點(diǎn)等情況,其次通過智能內(nèi)檢測管道特征“閥門→三通→彎頭→短接”來縮小對齊范圍并完成線路部分的對齊工作,焊口編號統(tǒng)一參照竣工資料的焊口編號,對通過內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)的焊口可作臨時(shí)編號,形成管道中心線。

        假設(shè)缺少施工期間的現(xiàn)場焊縫測繪,優(yōu)先選擇埋地管道復(fù)測成果對齊智能內(nèi)檢測管道特征“閥門→三通→彎頭”完成線路部分的對齊工作,焊口編號統(tǒng)一參照管道施工記錄的焊口編號,對通過內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)的焊口可作臨時(shí)編號,形成管道中心線。

        假設(shè)缺少施工現(xiàn)場焊縫測繪和內(nèi)檢測成果,選擇埋地管道復(fù)測成果對齊管道施工記錄的焊口編號,按“閥室→穿跨越→彎頭”完成線路部分的對齊工作,形成管道中心線。

        如果僅有竣工圖紙和施工記錄,數(shù)據(jù)不滿足要求,應(yīng)開展復(fù)測或智能內(nèi)檢測工作。

        2.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合

        管道中心線對齊后需要開展建設(shè)期和運(yùn)行期數(shù)據(jù)的整合工作,管道數(shù)據(jù)模型中的庫表是具有關(guān)聯(lián)性的,整合應(yīng)注意管道中心線由焊口編號和鋼管管號對齊,保證與鋼管出廠信息對應(yīng)。焊口編號關(guān)聯(lián)補(bǔ)口、無損檢測結(jié)果、焊縫返修、內(nèi)檢測結(jié)論、管體缺陷修復(fù)信息,樁號關(guān)聯(lián)穿跨越、隱蔽工程、試壓清管記錄等,錄入管道數(shù)據(jù)模型的離線點(diǎn)包括但不限于表2。

        表2 主要管道數(shù)據(jù)一覽表

        此外,考慮疊加地理信息數(shù)據(jù),采集管道中心線兩側(cè)各2.5 km范圍內(nèi)的0.5 m分辨率數(shù)字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)、數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、管道沿線兩側(cè)200 m范圍內(nèi)的數(shù)字線劃地圖(Digital Line Graphic,DLG)和建筑物矢量數(shù)據(jù),便于數(shù)據(jù)可視化展示以及后續(xù)高后果區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害等完整性管理智能識別工作。

        3 存在問題

        1)數(shù)據(jù)來源多部門多系統(tǒng),規(guī)則存在差異。管道物資采購、建設(shè)階段的數(shù)據(jù)一般在PIMS系統(tǒng)和檔案管理系統(tǒng)存儲,管道運(yùn)行、廢棄階段的數(shù)據(jù)在ERP和管道保護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中存儲。不同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲規(guī)則不同、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)命名方式不統(tǒng)一,給數(shù)據(jù)整合帶來難度。例如固定墩存儲位置信息為樁號區(qū)間,缺少精確位置;圖片存儲以單個(gè)管道建設(shè)項(xiàng)目為單位,多個(gè)項(xiàng)目存儲時(shí)命名存在重復(fù);管道保護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)第三方施工中的新建的第三方管道、新增的箱涵套管保護(hù)數(shù)據(jù)更新不同步。

        續(xù)表2

        2)原始資料存在記錄錯誤。檔案管理系統(tǒng)存儲的技術(shù)資料記錄存在錯誤。例如管道焊接施工示意圖、施工記錄、竣工測量成果表記錄錯誤、重復(fù)、缺頁;施工記錄與管道線路工程道工程材料、構(gòu)配件、設(shè)備報(bào)審表中鋼管編號存在偏差;竣工測量成果表焊口坐標(biāo)偏離管道路由。此類數(shù)據(jù)歷時(shí)時(shí)間久遠(yuǎn),數(shù)據(jù)恢復(fù)難度大。

        4 結(jié)束語

        數(shù)據(jù)是智能管道建設(shè)的的基礎(chǔ),整合工作需要多部門、多系統(tǒng)之間的協(xié)作互通。通過確定管道數(shù)據(jù)模型,梳理技術(shù)資料來源、整合關(guān)鍵數(shù)據(jù)、建立統(tǒng)一的管道數(shù)據(jù)庫,完成管道數(shù)據(jù)的整合。但由于管道數(shù)據(jù)在不同時(shí)期的側(cè)重點(diǎn)不同,建議智能管道建設(shè)覆蓋管道全生命周期,在設(shè)計(jì)階段就同步考慮智能管道建設(shè),竣工后做到實(shí)體管道和數(shù)字管道同步移交運(yùn)行,避免數(shù)據(jù)恢復(fù)的麻煩,保證數(shù)據(jù)連續(xù)性,對管道企業(yè)建設(shè)智能管道以及后續(xù)完整性管理數(shù)據(jù)采集與整合有著重要的意義。

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