地理信息系统辅助油气管道完整性管理

文章编号:1000-2634(2007)-11-0143-04

地理信息系统辅助油气管道完整性管理3

杜华东,钟凤媛

(西南石油大学资源与环境学院,四川成都610500))

摘要:近年来,地理信息系统(GI S)的应用越来越广泛,它的广泛应用为油气储运中所涉及的管道构造、管道安全、油气储运生产运行分析及经济评价等提供了新的信息处理方法和工具。分析了地理信息系统在油气管道完整性管理中的作用,由于管道完整性管理要处理大量数据,尤其是空间数据,最佳的方法就是利用地理信息系统作为平台。

阐述了管道完整性管理的技术方法,介绍了基于地理信息系统的油气管道完整性管理系统的设计模式,充分发挥了现有GI S软件空间分析的功能和空间数据管理的功能,并采用组件技术开发应用系统,为管道的完整性管理提供了实用的平台。

关键词:油气管道;完整性管理;地理信息系统;数据库设计;功能设计构

中图分类号:TE763 文献标识码:A

引　言

石油天然气采用管道运输高效、经济,但同时也具有一定的风险。人为破坏、制造缺陷、自然灾害、材料缺陷等因素严重影响了管道的安全状态。长输管道具有点多、线长、面广、网络化的特点,管理涉及到地理信息、管线图形信息和属性信息,采用人工管理极其困难。而运用地理信息系统(GI S)整合管线设备周围的地理信息和维护监控信息,为管线巡查、设备维护、安全管理提供支持,可大大提高管线运行、管理效率。在美国、挪威等国家的长输管道的安全管理中,GI S已经得到了日益广泛的应用[1,2]。

1　油气管线完整性管理的内容

管道的完整性是指管道要始终处于安全可靠的受控工作状态,所以管理人员须不断采取措施防止管道事故的发生。在役管道的完整性管理要求管道公司持续、循环的识别风险因素,制定相应的控制对策,将管道运营的风险水平控制在合理范围内。

管道完整性管理过程包括三个相辅相成的主要环节:数据资料的收集和整合、风险评价、完整性评价[3]。

2　风险评价作用与方法

风险评价是完整性管理的核心。通过风险评价,对管段及站场的风险识别,按风险程度排序,确定重大风险的性质并定位,以寻求降低风险的措施。完整性评价则根据风险排序确定重点管段进行对策制定[3,4]。

本文系统中的风险评价模型使用W.Kent.Mu2 hlbauer(1992)在“管道风险管理手册”中提出的管道风险评分法,其中详细阐述了影响管道安全及灾害影响的各因子,以及在管道风险中各因子所占的权重。目前国内外许多管道风险评价软件都是以这个模型为基础研制的。

该基本模型将危害因素分为四个方面:

(1)第三方损害;

(2)腐蚀;

(3)设计因素;

(4)误操作。

每方面再细化为若干项进行评分,其总和为危害因素总分。再综合管道事故泄漏后果的危害程度,求得泄漏后果指数。按式(1)[5]计算相对风险数:

相对风险数=

危害因素指标分之和

泄漏后果指数

(1)

相对风险数的值越大,表明相对风险越低,管道安全性越好。管道的风险属于低、中等还是危险,需要与风险指标比较后得出。目前我国油气风险评价

　第29卷 西南石油大学学报 Vol.29

2007年　11月 Journal of Southwest Petr oleu m University Nov　2007 3收稿日期:2007-09-30

作者简介:杜华东(1982-),男(汉族),山东巨野人,地理信息系统2003级本科生。

常借用美国、英国等国所采用的风险指标数值。管道相对风险数在0～47.5之间为高风险区,47.5～82.5之间为中等风险区,82.5～100之间为低风险区[5]。

3　管理系统总体设计

在油气管道完整性管理系统中,主要为用户提供地图浏览、信息查询、风险分析、图表输出、地图编辑、数据库管理以及其他辅助功能。

为了保证系统的安全运行,不同用户群必须通过密码验证后方进入各自权限下的工作区。系统主要面向部门内信息共享,提供专业级服务,因此基于客户/服务器(C/S)构架。属性数据管理使用M i2 cr os oft S QL Server,通过专业GI S平台软件中的空间数据引擎与空间数据集建立连接,实现统一的分析查询。

系统开发选用专业GI S平台软件Super M ap Ob2 jects5,它是Super M ap GI S系列软件中的基础开发平台,基于M icr os oft的COM组件技术标准,并以ActiveX控件的方式提供强大的GI S功能,适用于用户快速开发专业GI S应用系统。系统开发与运行均采用W indows操作系统平台,操作系统版本要求W indo ws2000以上。

4　管理系统数据库设计

根据油气管道GI S系统的特点和数据在系统中所起的作用,可将系统中的数据库主要划分为三部分:基础地理数据库、油气管道数据库和评价因子数据库。

(1)基础地理数据库

基础地理数据库主要包括各种比例地形图、河流水系图、现状及规划道路交通图、用地现状和规划图以及其它与油气管线相关的文档资料(如气象、水文、地质、人口、社会经济等)。基础地理数据库的主要作用是为油气管道的规划设计、运营管理和油气管线管理部门的分析决策提供必要的基础资料和依据,是风险评价模型建立的基础。

(2)油气管道数据库

油气管道数据库主要包括:现状油气管网、现状油气泵站、各类现状油气管网附属设施、各类施工记录、竣工测量和管线探测文档。油气管道数据库是油气管道GI S系统分析管理的对象,为油气管线管理部门提供决策依据,同时也为油气管网的规划设计提供必要的基础资料。

(3)评价因子数据库

评价因子数据库主要针对W.Kent.Muhlbauer 提出的基本模型,主要包括:第三方损害、腐蚀、设计因素、误操作及泄漏影响指数,每项因子都以相对分值出现。评价因子数据库是管道风险评价的基础,是油气管道GI S系统的核心数据库之一,主要完成对管段的风险评价,得出每段管道的相对风险得分,并为制作油气管道风险专题图做好准备[3]。

除上述系统主要数据库外,还有用于系统维护和管理的辅助数据库,主要记录系统数据内容修改情况、系统用户数据操作情况以及系统管理工作记录等。其中包括系统用户权限设置和身份验证等数据。

5　管理系统功能

根据油气管道完整性管理用户需求情况,建立体系清晰,易于使用和管理的系统功能模块(图1)

。

图1　油气管道完整性管理系统功能模块图

根据系统安全和管理制度的需要进行系统普通用户与管理员的权限设置,身份验证后方可进入相应的主界面,使用用户权限内的功能模块。其中,地图编辑模块、数据库修改模块、属性数据编辑模块只有经系统认证的管理员才能进入系统使用。

441西南石油大学学报 2007年