数字管道系统需求分析.docx

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数字管道系统需求分析

数字管道系统需求分析

1.概述

定义

“数字管道”是指以信息基础设施为基础，以多尺度、多种类的空间基础地理信息为支撑，按照“数字地球”的构想，充分利用计算机、3S技术、现代测绘、网络、虚拟现实以及数字通讯等数字技术，在LNG管道的整个生命周期内通过对管道设施、沿线环境、地质条件、经济、社会、文化等各方面的信息在三维地理坐标上的有机整合，构筑一个数字化管道，为管道可研、勘察设计、施工、运营管理、风险管理和完整性管理提供一个高效率的数据采集与处理工具，一个数字化的管理和决策支持系统。

“数字管道”系统工程的数据包括管道本体信息、管道附属设施信息、管道沿线“4D”产品（数字线划图、数字正射影像图、数字高程模型、数字栅格图）、测量控制网、勘察设计资料与竣工资料、工艺及运行数据、自动控制数据、沿线土地信息、社会经济信息、自然灾害监测信息、环境评价与管道安全评估信息等。

数字化LNG管道的范畴有四个方面：

（1）、数字化勘察设计

利用现有GIS系统数据，遥感影像、地图、等完成接收站、管道的线路选线。

利用数字摄影测量技术、遥感和三维仿真模拟技术可制作成三维立体景观图或三维漫游图，在计算机上进行线路方案的优化。

利用“4D”（数字线划图、数字栅格图、数字正射影像图、数字高程模型）产品作为设计基础资料。

（2）、数字化管道设计

设计人员采用数字化管道线路设计软件，将工作流程和工程项目管理方法与设计技术有机结合，使与线路设计相关的测量、地质、工艺、阴极保护、通信等专业设计、校对、审核、审定、提交、签收、回退等全过程自动流转，实现图形设计的流水线生产，彻底解决设计制图过程中产生大量冗余数据和版本错误的通病，大量的智能化辅助设计功能在提高设计速度的同时，有效降低了错误产生的机率，为后期的施工和运营管理及数据建库管理作好了数据上的准备。

（3）、数字化施工

针对“数字管道管道”施工数据采集过程管理及施工管理系统建设，数字化施工管理建设包括勘察、设计数据处理、转换和入库，现场施工数据采集和数据录入填报，施工管理系统平台搭建，施工系统错误校验以及数据模型建立和数据入库，以及与相关工具软件包应用与维护等。

（4）、数字化运营

通过数字化技术手段，对运营期的数据与工作业务进行数字化，使核心业务最大限度的使用数字化技术，从而实现业务的网络化、智能化、自动化。

要解决的问题

数字管道要解决的问题也就是目前接收站、管道建设与运营中遇到重大难题与难点，必须使用现代先进技术，以“数字管道”的理念来建设日益复杂的管道系统。

数字管道管道要解决的问题如下：

（1）设计依据的资料陈旧、数据不准确，导致设计内容和现场施工脱节

（2）设计思想在施工中不能有效地得以实施

（3）设计成果在管道运行管理中不能很好的体现

（4）竣工资料不准确

（5）施工改线频繁带来的资料更新不及时

（6）管道建设与公众关系结合不够

（7）管理水平与发达国家工程管理水平有差距

建设目标

数字管道系统与整个建设项目实现同步设计、同步施工、同步投运的目标，同时为数字管道系统与自控、通信等系统的一体化设计积累经验。

通过系统生产管理人员就可以快速、完整地掌握管道上任何一点的全方位的信息，实现安全、经济、高效输送目标。

具体来说，数字管道系统将实现以下建设几个目标：

（1）自动汇总生成工程进度、质量等过程控制报表，并用地理信息系统等图形化的方式展示，辅助工程建设的过程控制，实现项目投产的整体目标；

（2）通过施工现场技术数据的采集、记录和审核，提高相关参建单位的质量意识和责任心，同时，对数据的全过程进行记录，便于追溯，为实现质量终身责任制提供有力保障；

（3）通过采集的数据精确计算管道里程、高程、管存，为管道投产试运提供数据支持。

（4）使用数据采集的成果，建立管道全线的基础数据库，为管道运营过程中的趋势分析提供基础；

（5）应用数据采集的成果，针对管道沿线所面临的各种风险，协助划分管道风险等级，制定相应的维护和保护措施，降低事故和故障的发生频率及危害程度，保障管道安全运行；

（6）记录管道自身及周边环境的信息，为运营的安全管理编制详细的应急预案及维抢修方案提供数据与资料，降低突发事故为管道自身及周边环境带来的损失；

（7）为管道完整性管理的评估评价提供基础数据；

（8）为管道工程今后的大修、支线或复线建设提供详实的技术资料和数据；

（9）通过地理信息系统、管道纵段面图系统及站场数字化系统的可视化、形象化的展示手段，利用数据库内的数据，为管道生产运行及维护的员工培训提供工具，提高公司员工的整体技术水平。

数字管道建设原则与实施策略

“数字管道”的设计整体上着眼于各个管理层、研究层的需求。

摆脱信息系统对组织机构的依赖性。

组织机构可能有变化，但企业的业务活动和业务功能是不变的。

一项业务过程可以由一个部门完成，也可以由多个部门完成，只有摆脱了对部门的依从性，才能提高信息系统的适应性。

根据多年来信息系统建设的经验，参考国外同类系统，数字管道的建设原则与实施策略如下。

总体规划，分步实施

“数字管道”是一个复杂的巨大系统，其开发建设应遵循总体规划，分步实施的原则。

只有总体规划才能保证“数字管道”建设的一致性、可持续发展性、数据共享；分步实施可以保证“数字管道”建设的质量和成功应用。

标准化与规范化

“数字管道”要特别注意解决三方面的标准化与规范化问题：

1）、从各个部门的业务工作建立数据模式，以利用“数字管道”实现管道的信息管理业务，提高自动化水平；

2）、根据国家和地方标准，结合本公司实况，形成统一的信息分类编码和属性信息指标体系等方面的标准，以确保数据统一和信息共享；

3）、形成系统开发的技术规程与标准，严格遵照执行。

 充分利用现有资源

管道在勘察、设计阶段已经完成了很多重要工作，在数据库建设方面已经有采集了部分数据。

“数字管道”应充分利用设计成果，保护原有的投资。

数字管道的应用

数字管道技术应用于管道工程的整个生命周期。

（1）、每个阶段的数据成果和系统相互衔接，前一阶段的数据成果一定要能被下一阶段充分利用。

如图1.5-1所示。

勘察

图1.5-1数字管道各阶段

（2）、建立各个阶段数据库，完整保留管道建设和运营中各类数据

设施

“数字管道”工程以管道各类设施的生命周期为核心，在各个阶段通过相应的系统，在完成各个阶段任务的同时，建立相应的数据库，并基于该数据库通过各类应用系统来实现对各类设施的设计、施工及运营维护。

各类设施就在各个阶段的数据库中不断被创建，并在下一阶段任务开始后被传递到下一阶段。

如图1.5-2所示。

图1.5-2数字管道各阶段的数据流

（3）、数字管道的施工管理

在数字管道设计的基础上，对管道的设备、材料、仪表等的采购管实现数字化，对今后的完整性管理提供设备、材料等基础数据。

在施工阶段，应用“数字管道”技术，将进度计划与地理数据综合，通过空间分析，实现资源的优化配置，将施工过程中的数据及时采集、整理并建立管道施工的数据库。

（4）、数字管道的运营管理

应用“数字管道”技术开发生产运营管理系统、自然灾害预警与风险管理系统，通过对地理数据、管道系统设计施工数据、运行数据、灾害监测等数据的综合分析，为管道科学管理与决策提供信息支持。

编制各类生产运营报表、营销计划、事故应急措施等，为管理部门提供决策支持，从而有效地提高管道的运营管理水平、合理降低运营成本、提高管道运营的经济效益。

遵循的标准和依据

编号

名称

备注

测绘与制图类

GB50026-2007

工程测量规范

GB/T18314-2001

全球定位系统（GPS）测量规范

GB/T18315-2001

数字地形图系列和基本要求

SY/T0003-2003

石油天然气工程制图标准

SY/T0054—2002

油气田田工程测量规范

SY/T0055-2003

长距离输油输气管道测量规范

计算机类

中华人民共和国计算机系统安全保护条例

计算机防病毒管理办法

GB50174-93

电子计算机机房设计规范

GB/T8567-1998

计算机软件产品开发文件编制指南

Q/CNPC21-1999

石油计算机网络管理规定

Q/CNPC22-1999

石油计算机网络主干网互联技术规范

天然气及管道设计施工类

GB50251-2003

《输气管道工程设计规范》

SY0466-97

天然气集输管道施工及验收规范

SY0470-2000

石油天然气管道跨越工程施工及验收规范

SY4058-93

埋地钢质管道外防腐层和保温层现场补口补伤施工及验收规范

SY4065-93

石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级

SY4079-95

石油天然气管道穿越工程施工及验收规范

SY6149-1995

天然气运行管道试压技术规范

SY6174-1995

油气田开发工程常用术语

SY6383-1999

长输天然气管道清管作业规程

SY/T0009-2004

石油地面工程设计文件编制规程

SY/T0422-98

油田集输管道施工及验收规范

管道运营检测类

SY4056-93

石油天然气钢制管道对接焊缝射线照相及质量分级

2.数字管道的总体框架

总体技术要求

（1）整体性

着眼于整体和长远目标，“数字管道”必须全局考虑，在严格的标准下建设，保证有统一的基础（地理基础，模型基础、软硬件环境、开发环境、数据接口…）。

逐级向上建设，不同管理层次是相互支持﹑不可分割，既相对独立又密切联系，既相互促进又相互制约，对各级信息化建设要统筹考虑。

实用性

“数字管道”作用的发挥依赖于多种因素。

信息系统建设要针对管道业务复杂、涉及专业多、系统庞大、人员技术素质需要进一步提高等具体情况，因地制宜，讲求实效。

在建设中，应提高系统稳定性，并使其简单实用、易操作、易维护。

（2）先进性

计算机技术迅猛发展使原来很难实现或不能实现的目标成为可能，因此在系统建设中尽可能利用一些成熟的先进技术手段，使系统有更强生命力。

运用计算机技术的最新成果，体现适应当今潮流的管理思想和管理方法。

（3）开放性

“数字管道”系统开放性有利于系统进一步扩充，完善，以及与股份公司有关信息系统和应用系统连接和集成。

（4）技术成熟性

“数字管道”建设是工程项目，不是试验室中的科研项目，在追求技术先进的同时，要保证所采用技术与设备的成熟性，不能采用尚在试验阶段的技术和设备，这样才能保证项目的成功，把风险降到最低。

（5）安全性

“数字管道”必须建立完善、可靠的系统访问权限和备份与恢复机制。

采用数据加密传输机制、采用防火墙技术以保证系统安全、高效。

核心技术

数字管道是一个复杂的、巨系统，包括了以下几个方面的核心技术：

（1）CAD技术：

该项技术主要完成各类设计图、施工图、地图等图形的编制、输出，需要结合各类专业的图示符号来实现各类现实状态的编辑、计算、显示和绘制；

（2）大型数据库技术:

该项技术主要实现各类信息有组织的存储，以便快速查询、检索和利用；

（3）地理信息系统技术:

本技术是将传统的CAD、图像、数字地模等技术和数据库技术相结合，同时引入各项专业的模型，建立含有空间位置的专业设施模型；该项技术涉及到空间数据的采集、编辑、表达、应用等等；

（4）遥感技术

遥感（RS）技术是从远距离、高空，以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态。

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