針對燃氣長輸管線中檢測技術的研究

韓倩 宋志宇

摘 要：用地理信息系統進行燃氣長輸管道的管理，可以提高燃氣管道系統管理的質量和效率。Map Objects結合C+ + Builder程序設計語言進行GIS操作平臺的開發。該平臺將燃氣SCADA系統所搜集的管道系統信息記錄到數據庫中，在調度室實時直觀地顯示，便于操作人員對整個管道系統進行監控，提高長輸管道的科學管理水平。

關鍵詞：地理信息系統；燃氣長輸管道；管理系統

本文將針對已安裝了燃氣SCADA系統的長輸管道，利用Map Objects結合C+ + Builder程序設計語言對整個管道系統進行GIS操作平臺的二次開發，為操作人員應用燃氣長輸管道管理系統對整個管道系統進行科學調度提供便利。

1、長輸管道GIS的組成

通常GIS的組成包括：硬件環境、軟件環境和數據3部分。

（1）硬件環境： 1）工業控制計算機。2）數據采集設備，包括現場傳感器、變送器和配套儀表。 3）數據通信傳輸設備，采用無線數據通信系統（美國MDS公司的SCADA系列數字電臺）。4）GIS輸入輸出設備，包括掃描儀、打印機、繪圖儀等。

（2）軟件環境：目前GIS的開發方式主要是利用高級程序語言結合GIS控件進行二次開發。本文設計的燃氣長輸管道GIS采用的高級程序語言為Borland公司的C+ + Builder5. 0，組件式GIS控件為Map Objects，數據庫軟件采用Microsoft公司的Access數據庫。

（3）數據：數據主要包括地理空間數據和管道系統信息數據。地理空間數據包括長輸管道沿線的各個分輸站的經緯度坐標及高程，沿線管道的地理位置信息，管網拓撲關系等。管道系統信息數據主要是由燃氣SCADA系統實時采集的信息，也包括歷史信息記錄及數理統計得到的各種信息。具體信息主要包括流量數據、壓力數據、溫度數據、設備狀態參數等。

2、組件式GIS操作平臺設計

目前GIS操作平臺設計主要有兩種方式，一種是完全自主開發，這種方式需要的人力和資金比較多，不適合中小型系統。另一種是利用組件式GIS技術進行二次開發，把系統要實現的各個功能分散到各種GIS控件上，利用高級程序語言，最終形成面向用戶的GIS操作平臺程序。Map Objects就是這類控件的一種。

GIS操作平臺的具體設計步驟如下：

（1） 數據庫的建立

數據庫主要保存地理空間數據和管道系統信息數據，即分為空間數據庫和屬性數據庫兩類。Ma-p Objects支持多種空間數據格式的文件，如shape、SDE、Arc /Info、Coverage等。考慮到實際工程中以AutoCAD繪制的圖紙居多，先將CAD文件保存成dxf格式文件，以便Map Objects從中獲取地理空間信息，還可以對圖層、圖塊進行添加、編輯、刪除各種操作。將獲得的信息與Access數據庫中的管道系統信息數據進行交互，就完成了數據庫的建立。

（2）加載和操作圖層

通過dxf文件可以將整個長輸管道系統的地理信息顯示在Map Objects的地圖顯示對象Map上，要合理安排不同圖層顯示順序，以及在各種比例尺下的顯示狀態，使圖層的瀏覽更加人性化。為了方便調度中心人員操作，不僅要顯示各個圖層中的矢量地圖，還要為地圖添加全屏顯示、放大縮小、漫游、導航圖（也稱鷹眼）等功能。

（3）動態地圖數據的顯示、編輯

燃氣SCADA系統采集的實時壓力、溫度、流量數據可以在GIS操作平臺上動態顯示，操作人員可以方便地瀏覽各種數據信息，還可以對地形地物進行編輯，主要是對Map Objects控件中的點層、線層、面層中的對象實體進行訪問并對其屬性加以修改，以達到更新地理信息的目的。

（4）進行數理統計及預測分析

通過GIS操作平臺可以對空間數據及屬性數據進行查詢、分析，進行各種累計量的計算或其他數理統計，并在GIS操作平臺上加以直觀體現。這些功能主要是通過對GIS數據庫的操作實現，Access數據庫可以按SQL語句進行條件查詢，按日期等關鍵字段排序，這樣就可以方便地檢索出管理者所關心的數據，進而通過程序進行各種數理統計和預測分析，最后通過GIS操作平臺，用圖元屬性表現出來。

3、燃氣長輸管道管理系統的功能

燃氣長輸管道管理系統的主要功能可以概括為以下幾個方面：

（1）基礎信息數據庫

GIS數據庫與燃氣SCADA系統相連，可自行更新采集的運行參數信息，也可以在GIS操作平臺上人工操作，更改經緯度、高程等管道或管網的地理信息，實現系統信息的自動/手動處理。

（2）地理信息系統平臺

它包括圖層操作、信息查詢、數理統計3個主要部分。

1）圖層操作

可以從CAD圖中提取圖元，獲得dxf格式文件中的空間矢量信息。圖層可以進行方便的瀏覽、添加、刪除，圖層還具有全屏顯示、放大縮小、漫游、分層顯示、按比例尺動態調整等一系列功能。此外，可以對圖元進行編輯，在GIS操作平臺上修改圖元的屬性，增加、編輯、刪除地物。在選擇地物方面提供了點選、框選、多邊形選擇、根據條件語句選擇，還有兩點空間/平面距離、折線長度、面積、周長等計算功能，地物信息顯示及輸出功能。

2）信息查詢

基礎信息查詢就是訪問基礎信息數據庫，獲取當前系統運行的相關信息。歷史信息查詢可以根據需要對歷史數據進行梳理，得到管理者所關心的參數的變化趨勢，進而可以添加預測功能。條件數據查詢可以根據一個或多個設定的條件對信息進行綜合分析，比如日期、時間、某個參數的設定范圍、某類地物的特殊屬性等。

3）數理統計

可以進行各種數理統計方面的計算，如小時、日、月、年累計量及均值計算，還有壓力等參數趨勢分析、歷史參數統計量計算等。所有的信息都能在平臺上直觀地用圖形表示出來，具有圖形信息顯示功能。同時該平臺可將全部的信息按照操作人員的要求進行統計報表的輸出。

（3）分析決策

1）燃氣調度管理

GIS操作平臺具有超限報警功能，可以根據各個分輸站的實時運行參數作出科學決策，控制長輸管道的平穩運行。

2）管道工藝方案

通過對管道系統各類信息的綜合分析，可以對各種管道的工藝方案作出科學合理的判斷，避免出現與規劃或更新的地理信息發生沖突。

3）事故預警

可以對管道系統進行可靠性分析，通過各種預警信息的收集，對可能發生的事故做到未雨綢繆。

4、結語

目前，燃氣長輸管道管理中的一個重要問題就是如何對眾多的地理信息及各種運行參數信息進行有效管理，從而對整個管道系統進行科學監控、預測和調度。運用Map Objects等控件進行GIS操作平臺的二次開發，結合燃氣SCADA系統進行實時管理是一個靈活有效的方式。GIS技術可以通過數據庫對空間數據和屬性數據進行有效管理，并通過各種圖形對象將其直觀形象地顯示出來，方便調度人員對管道系統整體把握，實時監控，提高了長輸管道系統的科學管理水平，在實踐中收到了良好的效果。

參考文獻

[1] 顏輝，邵鐵民，翟勝強，楊鵬，顏元. 我國長輸油氣管道運行實時數據應用系統研究與啟示[J]. 工業技術創新. 2015（06）.

[2] 王春華.分析長輸油氣管道的建設與安全[J].中國石油和化工標準與質量.2012（15）.

[3] 馬長福.長輸油氣管道的建設與安全[J].煤氣與熱力. 2008（09）.