深圳市燃气管道的完整性数据采集研究

深圳市燃气管道的完整性数据采集研究

马文婷陈飞

（深圳市燃气集团股份有限公司，广东深圳 518055）

摘要:城镇燃气管道的完整性管理必须以数据完整和准确为基础，通过分析燃气管道运行失效的原因，确定了深圳市燃气管道建设期和运行期必须采集的数据类型,建立了基于作业流和GIS的完整性数据管理系统，三者共用数据库实现了数据的共享，为后期进行风险评价和运行维护提供了可靠的数据基础。

关键词：燃气管道；完整性管理；数据采集

1 引言

管道完整性管理是指管道运营单位为了保证管道始终处于安全、受控的安全状态所进行的数据采集、高后果区分析及一系列安全评价过程。作为管道安全技术的发展方向和管道安全运营的重要举措，管道完整性管理越来越得到燃气管道运营企业的重视。通过实施完整性管理，不仅可以有效地消除管道危险源、降低管道风险及保障管道的安全运行，而且可以帮助运营者合理的配置运营资源，提高管理水平及有效降低运营成本，成为管道运营企业较为先进的管理方式。开展管道完整性管理要以数据的完整、准确为前提，其中包括数据的采集、整合、管理等一系列环节，这是风险评价结果准确、可靠的重要基础[1-2]。面对管道数量庞大、种类繁多的数据信息，如何科学高效地采集和组织数据、建立结构合理、实用方便的数据模型和数据平台，为后续管道完整性管理提供可靠性好、质量高的原始数据[3],成为城市燃气管道运营企业实施管道完整性管理面临和要解决的首要问题。

2 数据的采集

2.1 危害因素

完整性数据采集之前首先要明确管道失效的原因，进而确定采集数据的类型，再将采集到的数据录入完整性管理信息化平台。国际管道研究委员会（PRCI）对输气管道事故数据进行分析并划分为三种缺陷类型[4]:①与时间有关的因素，包括内腐蚀、外腐蚀和应力腐蚀开裂；②稳定因素，包括与制管有关的缺陷、与焊接/制造有关的缺陷和设备因素；③与时间无关的危害，包括第三方/机械损害、误操作和与天气有关的因素和外力因素。美国ASME B31.8 S-2010《气体管道完整性管理系统》和美国API116O《危险液体管道管理系统完整性》分别定义了气、液体管道完整性管理流程，共同强调了应依据管道高后果区的影响因素进行原始数据的采集和整合分析，以保证数据采集的目的性和有效性。根据这一原则，完整性数据采集要充分考虑可能出现的风险、危害及其后果和原因，收集与之相关的数据信息。美国石油协会API 1160-2001《危险液体管道的完整性管理》把数据按来源分为五类：①设计、材料和施工数据；②路由数据；③运

行、维护、检测和修理数据；④敏感地区的资料；⑤事故和风险数据。

2.2建设期燃气管道的数据采集

（1）数据类型

城镇燃气管道多属埋地管道，其完整性数据采集工作宜在建设期实施，通过在建设期各阶段实施风险识别和评价等技术手段，识别出管道在今后运行过程中可能发生的风险，并在建设期各个阶段就采取合适的风险控制措施，将风险控制在可接受的范围之内，确保管道在整个寿命期内结构和功能完整，实现管道本质安全，从而满足今后管道安全运营的需求[5-8]，这样可避免管道运营行期间进行数据采集时遇到的管沟开挖和沿线居民难以协调带来的工作效率低下、投资增加等问题[9]。

建设期管道失效原因主要有管材缺陷和安装缺陷，每一类原因所需采集的数据类型又可描述为静态数据和动态数据（表1），其中静态数据中与管材缺陷相关的数据有管道制造商信息、生产日期、使用年限、管径和壁厚、钢管等级及图层类型与状况等；与安装缺陷相关的数据有管道的焊接质量、管道名称、管道标志、埋深、阴极保护类型、管道附加保护、附加设备、管道周围地形、土壤种类（沙质土、岩石、粘土等）、土壤理化性质等。动态数据中与管材缺陷相关的数据有运输过程中造成的损伤数据等；与安装缺陷有关的数据主要包括铺管时造成损伤、管道线路调整、静水压试验数据、设计运行压力及安全因子等数据。

（2）数据录入

表格是信息数据采集的载体，数据采集的填写规范应该具体、详尽、方便现场填写，采集信息共性部分应集中设置，减少重复，表格的设计应便于检查和审核。深圳市燃气集团股份有限公司（以下简称深圳燃气）结合城镇燃气特点及竣工资料的要求，制定了《深圳市天然气高压输配系统工程完整性管理数据采集表》( 管道部分)。其中物资采办表格3个，管道施工表格27个，穿跨越表格4个，其他表格1个。有关设备的数据主要分为场站设备信息采集表（包括20个表格）、场站(阀室)施工数据（包括4个表格）。数据采集表格通过管道焊缝坐标数据将所有管件、设备进行空间关联定位，使属性参数和重要过程数据具有可追溯性，满足后期完整性数据管理的要求。

建设期管道施工信息数据由管道施工单位采集，并设置专人负责录入系统，数据的录入有两种方式，一是EXCEL表格导入，二是在线数据录入。对录入数据实行施工单位、建设单位、运营单位三级审核制度，确保录入数据的完整性和准确性，并将录入的管道完整性数据与GIS系统相结合，将实际测量数据和管道设计GIS数据进行对比，以复核管道完整性数据的准确性，并自动绘制出阴极保护数据历史曲线，其横坐标为时间，纵坐标为各类阴极保护参数测试值，有助于技术人员识别阴极保护异常点。

2.3运行期管道完整性数据采集

（1）数据类型

管道运行期间采集的数据主要来源于三个方面：①地质敏感区和地质灾害影响区数据，包括区域地质环境、地形地貌、岩组、地质结构、降雨、地表水、地下水、气候变化等空间和时间的相关信息；②管道

第三方破坏影响数据，包括人口密度、经济发展程度、社会治安状况、特定场所、违章建筑、附加保护、管道线路标志、管道地面装置等信息，主要通过日常巡查巡检的方式来采集。③管道的正常运行、维护和检测数据。运行和维护数据由运行维护班组负责采集，并参考巡查计划、维护保养计划、航拍（或遥感）图、管道调查和试验报告、运行和管理计划等文件资料；检测数据由检测班组负责采集，深圳燃气的检测班组按照相应规程每年对阴极保护系统检测两次，对在役管道防腐涂层每三年检测一次，对于检测出的严重的涂层缺陷采取开挖验证修补处理，较小涂层缺陷采集坐标数据录入GIS，作为后期跟踪复检的依据。深圳燃气委托有资质的相关单位对所有管段进行防腐层的整体性能评价和破损点定位，对特殊施工管段（如顶管、穿跨越）选段进行磁记忆法检测和超声低频导波测试，以及时掌握管段的应力集中和缺陷情况，采集检测到的数据。

(2)数据录入

采集数据的录入由专人负责，管道运行单位专业工程师负责相应上报数据的审核，经过审核的数据可由GIS调用，作为管道属性存储，对于周期更新数据保留最新的录入数据。深圳燃气目前采集的运行期的数据主要是管道阴极保护数据、管道三桩（标志桩、转角桩及阴极保护检测桩）的坐标及埋深数据、特殊管段数据、防腐层破损疑似点数据、管道周边建（构）筑物和第三方设施数据等。

3 数据管理系统

完整性管理是一个持续改进的过程，同时，数据收集不是一项一劳永逸的工作，由于管理者需要根据完整性管理的进程对数据信息特别是完整性支持数据进行跟踪和管理，因此要不断更新、扩充和完善数据信息。数据变更管理中还应当考虑数据信息的变化速度和趋势，对于与时间有关的数据，应保证数据的时效性，若是在完整性管理程序制定数年前收集的数据，则可能不适用所要分析的危险，或者根据这些数据实施的完整性评价会失去意义。因此，有必要制订统一的信息管理流程，以便及时识别和保存关键信息、跟踪和掌握数据的变化趋势。

深圳燃气立足于现有信息系统，包括GIS系统和SCADA[10]系统和作业流系统，开发出“完整性数据采集平台”，建立了管道完整性管理数据模型，为完整性数据采集提供数据库系统，数据模型确定了数据信息的存储方式及数据间的关联方式。完整性数据管理系统以GIS为基础，适应燃气行业信息化建设的需要，从实用、简洁、灵活、高效的原则出发，提供一个功能强大、界面友好、操作性强的燃气管网信息管理平台[11]，实现了数据的录入、维护、变更、批量导入、导出、查询及分析等功能，并以多用户按角色授权的方式协作进行数据管理。用户在角色权限许可的范围内，完成其辖区内管道数据的管理工作。通过这种分布协作的管理方式，使各个环节的数据得以落实，同时也保证了数据信息的更新和实效。数据的核实、组织、备份则由管理员统一管理，保证了数据资源的同步、有效和安全。

3.1 与GIS共享数据库

GIS和作业流系统可调用完整性数据采集平台里的数据。建设期录入完整性数据采集平台的检测井、标志桩等数据，以及运行期录入的管道防腐层破损点，修复的破损点数据、管道周边构筑物和第三方施工的数据都可以通过数据接口，在GIS系统里显示相关数据，同时在GIS系统中增加管线设计、阀室设计图层，通过与施工管线对比，可以监控施工与设计是否一致。GIS和完整性数据管理系统共用数据库，实现了数据的共享，为后期进行风险评价和完整性评价打下良好的基础。

3.2 数据的统计分析和预警功能

完整性数据管理系统对于新录入的检测数据进行识别，系统会自动对超出规定范围的异常数据进行警示，即录入的异常数据变为红色，达到预警的功能，另外，次高压管道阴极保护系统可自动对不同时期的阴保检测数据绘制曲线，方便管道运行单位监测阴保状况和可能受到的杂散电流干扰。完整性管理关于数据采集、设备管理、工程管理、负荷预测、风险评价等模块也可通过该平台进行扩展。

4 结束语

通过对深圳市燃气管道逐步实施完整性管理，提高了燃气管道的管理水平，为管道的安全运行、监控、维修、和更换等过程提供了系统的管理。管道完整性作为一种管理体系，完整性管理信息数据的涵盖面远不止管道本身，也超出了一个业务部门的界限，需各个业务部门间的协作。深圳燃气所建立的管道完整性数据支持系统可以满足当前管道完整性管理的数据管理的需求,随着管道技术和管理水平的不断提高，管道完整性管理数据库在应用过程中还会得到逐步丰富和完善。

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