基于GIS技術的煉化信息化建設

孫延吉，潘艷秋，唐珊慧，吳海東

（1.大連理工大學化工與環境生命學部，大連 116023；2.石化盈科信息技術有限責任公司，北京 100081）

1 GIS的作用和意義

地理信息系統（GIS），一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、應用的技術系統。地理數據主要包括空間位置數據、屬性特征數據及時域特征數據三個部分，也是地理空間分析的三大基本要素。

從技術和應用的角度，GIS是解決空間問題的工具、方法和技術；從學科的角度，GIS是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發展起來的一門綜合學科；從功能上，GIS具有空間數據的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能；從系統學的角度，GIS具有一定結構和功能，是一個完整的系統。

近兩年GIS技術基于網絡和移動終端等廣泛應用于各行業，通過地理數據與業務數據的有效集成，運用地理相關析分析方法和手段可實現對業務的輔助管理、決策，提高計算機感知能力，增強信息關聯。

2 煉化企業現狀

隨著世界范圍內石油化工生產技術不斷進步，全球煉化企業朝著一體化、集群化、規模化發展，煉化一體化就是集上游煉化到下游產品生產、銷售于一體，其核心是實現工廠流程和總體布局的整體化與最優化。煉化作為典型的資本、技術密集型行業，具有相對弱市場競爭、高危、大規模流程加工特點，整體的自動化和信息化處于相對較高的水平。

由于信息化管理的需要，GIS技術廣泛應用于煉化的工廠應急、環保監控、車輛定位、安全生產、預案可視化培訓等各個方面。煉化企業多應用的是大型企業級GIS系統，它集成了多種可互操作的組件，可以在一個通用的框架下部署GIS應用，作為基礎組件應用于各業務模塊。

3 企業級GIS的關鍵技術

（1）數據集中管理。數據集中管理實現數據的集中和整合，實現對數據深層次的挖掘，對企業的客戶數據、業務數據進行系統分析和評價。

（2）支持離線計算。煉化企業級GIS應用中包含有基于移動設備的應用，這就要求GIS軟件具有離線計算及數據更新能力。通過將數據庫中的一部分數據拷貝到移動設備上，拿到野外進行空間數據更新，獲取最新的設備巡查數據、業務數據等。

（3）支持空間數據庫負載均衡。為了實現基于空間數據編輯和訪問的負載均衡，建立兩套空間數據庫，一個提供只讀數據，用于數據發布和瀏覽；另外一個提供可編輯的數據，用于數據更新。定期作同步更新和發布，達到負載均衡、提高效率的目的。

（4）支持空間數據庫災難恢復。應用空間數據復制功能可支持建立遠程異地備份數據庫。當主數據庫更新時，異地備份數據庫同時行更新和同步。

（5）歷史空間數據的管理。企業級數據中心不僅要保存當前資源設施的狀態，還需要保存其歷史信息，即某個設備在過去某一時刻的狀態，或隨著時間的狀態是如何改變的，以及某個空間區域隨著時間的變化。

（6）空間ETL工具。ETL作為BI的核心和靈魂實現數據的抽取、轉換、清洗、裝載的過程，傳統的ETL只能完成非空間數據的工作。應用空間ETL工具可以支持多類型空間數據格式的抽取和轉換，還可以進一步提取出需要的信息，控制數據的質量和行為，結合商業智能進行更多的展示，并利用GIS軟件進行空間分析和決策。

（7）SOA框架和WebServices。應用WebServices為不同的平臺之間共享數據和服務提供了途徑，不同地域、不同平臺、使用不同格式空間數據的服務可以分別實現并對外提供服務。通過基于互聯網服務協議標準（比如XML和SOAP）來實施GIS服務，與企業資源計劃（ERP）、客戶關系管理（CRM）和供應鏈管理系統實現有效整合。

4 GIS在煉化企業的應用

（1）安全環保質量管理。對能耗、危險源、重點區域視頻、環境監測、質量信息進行整合集成，結合物聯網、移動終端和網絡技術，實現現場作業、人員、環境三位一體的閉環監控模式。在危險作業區，通過在流水線、機械設施和員工衣服上配置傳感器和電子標簽，管理中心能夠實現在在線監控，集中管理。

（2）工廠應急管理。針對石化園區重大危險源，基于GIS實現應急救援輔助決策支持，建立煉化廠區的電子平面地圖、衛星地圖、重點區域的三維模型，通過火場火情實時監測數據交互，為緊急情況下實施應急指揮調度，迅速處理突發事件，提供數據支持；應用FLASH、VR等技術以多種方式展現應急預案，輔助員工培訓。

（3）環保智能監控。基于物聯網和GIS、視頻監控技術24小時監測煉化工廠的重點區域環境污染情況。通過企業污染源前端的流量監測設備實時采集信息，輔助監督人員實時查看污染源排放情況及事故具體位置。

（4）智能化視頻監控。基于物聯網的可視化視頻，接入智能分析報警，接入多個物聯網網關協議，接入直播攝像機或手機直播，在企業大屏監控中心可以顯示多類型數據，應用電子地圖服務于視頻監控業務管理、信息共享和決策支持，充分發揮GIS系統“一張圖”可視化集成展示和空間決策分析方面的優勢。

（5）企業物聯網。物聯網的核心理念在于感、傳、知、控，進而實現人與人、人與物、物與物之間的有機聯系，地理信息是其重要的聯系的基礎。物聯網是智慧企業的物理基礎，其發揮作用，必須擺脫單點應用的格局。復雜的數據集成共享是物聯網應用難題，應用GIS的多源數據集成融合技術實現了物聯數據綜合利用，把海量的物理數據實時匯集起來，形成一個智能聯網。

（6）進出廠物流管理。基于衛星、基站、定位技術的綜合位置信息服務，借助覆蓋全廠的移動通信網絡，通過手持或車載終端，滿足企業對進出廠車輛、人員監控和調度的需求。將GIS集成應用于進出廠物流管理，應用電子地圖增強了物流管理能力；可以實時顯示出車輛的實際位置，對車輛和貨物進行跟蹤運輸，掌握車輛和貨物基本信息，同時用戶也能實時了解貨物在運輸過程及敏感區域的車輛情況。

（7）通信應用。通過地理信息系統的空間分析能力實現對通信資源管理和服務感知：資源管理、網絡規劃與優化、故障定位、移動位置服務、應急保障等，應用GIS的空間分析可以快速定位通信故障，為通信搶修提供幫助。