建設期長輸管道完整性管理信息系統建設

黃潔馨，王亞群，楊宏偉

(中海石油氣電集團有限責任公司技術研發中心，北京 100028)

0 引言

近年來管道事故頻發，“11·22事故”“天津港爆炸事故”和“大連原油泄漏”等給國家和人民帶來了不可估量的損失。國家高度重視管道安全管理工作，國家安全監管部門對油氣管道的建設、運營提出了更高的管理要求。2015年國家發布的GB 32167—2015 《油氣輸送管道完整性管理規范》對油氣管道的全生命周期管理提出要求：完整性管理應貫穿管道全生命周期，包括設計、采購、施工、投產、運行和報廢。2016年5部委聯合發文：《關于貫徹落實國務院安委會工作要求全面推行油氣輸送管道完整性管理的通知》(發改能源〔2016〕2197號)明確要求：中國石油、中國石化、中國海油、中國航油及各省油氣管道企業等全面推行管道完整性管理，制定完整性管理方案。

管道完整性管理經過國內外多年的研究和實踐，已經成為當前國際上最為認可的管道安全管理模式。建設期作為管道全生命周期完整性管理的源頭，重視源頭管理、重視數據采集，在建設期開展完整性管理，對關鍵點進行必要的質量控制，是實現油氣管道全生命周期管理的關鍵步驟[1]。

1 建設思路

建設期完整性系統建設，應實現基礎通用功能及建設期設計成果管理、施工數據采集。同時，應充分考慮后續運營期管道完整性管理需求，預留運營期完整性管理接口，保障運營期功能的擴展，最終實現全生命周期完整性管理。

2 采集數據

數據主要包括但不限于：地理背景數據、設計階段成果數據、施工階段數據、設備材料數據。

2.1 地理背景數據

地理背景數據主要包括但不限于：管線周邊環境的基礎地理數據和應急資源數據。

2.2 設計階段成果數據

設計階段所有主要成果數據[2]，包括但不限于：可行性研究成果、初步設計成果、施工圖設計成果以及各專項評價成果。

2.3 施工階段數據

施工階段所有主要數據，包括但不限于：外協數據、管道數據、站場(含閥室)數據、施工影像資料。

2.4 設備材料數據

設備材料數據主要包括但不限于：設備材料屬性信息和設備材料檢驗記錄。

施工過程中所有主要設備材料，包括但不限于：管材(鋼管、熱彎、冷彎)、閥門、三通、分離設備、過濾設備、閥類設備、發電機、變壓器、斷路器、配電裝置、避雷器、收發球筒、自控測量儀器儀表、電氣就地盤柜及儀控裝置。

3 主要建設內容

建設目標是實現數據二三維可視化、合規性管理及資料管理。同時，通過設計成果管理、施工數據采集，實現建設期數據的統一管理。系統應充分考慮運營期擴展需求，預留運營期功能擴展接口，為全生命周期完整性管理奠定基礎。

系統用戶應覆蓋建設單位領導及各部室管理人員，PMC管理人員，設計單位、施工單位及物資單位相關填報人員等。實現對設計、施工基礎數據及基本業務信息的規范化、流程化管理，提升管理效率。以數據為核心，保障建設期完整性數據采集的完整性、準確性及全面性，輔助項目管控，提升完整性管理水平。

3.1 基礎通用功能

基礎通用功能貫穿管道建設期和運營期，為管道建設和運營提供基礎支撐功能，包含二三維可視化、合規性管理以及資料管理。

3.1.1 二三維可視化

二三維可視化功能需包括：WEB地圖、空間數據管理、空間計算與分析、空間數據發布、空間查詢、系統管理、場景管理、漫游管理、專題功能、計算分析、UI功能、輔助功能、3DGIS、矢量編輯、地下功能等。

基于二三維可視化功能實現管道周邊影像數據、環境數據等數據的加載和瀏覽，通過施工數據采集系統，將實時收集的數據不斷加載到管道模型，滿足設計成果查詢、施工進度展示等二三維可視化應用。

3.1.2 合規性管理

管道的建設及完整性管理依照國家、地方及行業的相關政策及標準的要求開展工作。合規性管理提取管道完整性管理相關制度及法律、法規、標準規范等強制性要求，并在系統中設置警戒值和工作標準，針對超閾值或即將過期的項目，系統及時向相關人員報警，并自動生成事件提醒，實現閉環管理，確保管道運行依法合規。

3.1.3 資料管理

資料管理依照《國家重大建設項目文件歸檔要求與檔案整理規范》和《建設項目電子文件歸檔和電子檔案管理暫行辦法》等規范實現對輸氣管線建設過程中產生的各類電子文檔的存儲，實現過程文件的自動分類存檔功能，并提供分級查看調閱等功能，確保建設期和運營期產生的電子文檔有效的儲存和調閱。總體功能需包含：目錄管理、授權管理、文檔中心、文檔搜索等。

3.2 建設期完整性

建設期完整性主要包含設計成果管理系統、施工數據采集系統和倉儲管理系統。

3.2.1 設計成果管理系統

實現各階段設計成果與管道周邊環境數據的疊加展示，支持設計成果的可視化，輔助進行設計成果審核，發現設計問題。設計成果系統功能包含但不限于快速定位、可研階段成果管理，專項評價管理，初設階段成果管理，施工圖成果管理。

(1)快速定位：按項目、管線、中線樁、站場閥室、接收站的查詢及定位，并在地圖上進行可視化展示。

(2)可研階段成果管理：實現可研階段成果項目概況、管線、中線樁、站場及閥室基礎信息的統一維護和管理，支持基礎信息的新增、修改、刪除、導入導出，并支持在地圖上進行定位及詳細信息查看。

(3)初設階段成果管理：實現管線基礎信息、線路、防腐、通信及穿越設計成果的結構化管理，建立初設成果與二三維地圖關聯關系，支持設計成果的定位展示。同時，針對初設成果設置專題圖層，實現地圖上實現初設階段路由走向及站場閥室平面圖與地理信息系統的疊加，直觀展現初設階段設計成果。

(4)施工圖成果管理：施工圖管理將施工圖階段設計成果與地理信息系統疊加，直觀展現設計成果。施工圖成果管理實現對施工圖設計成果關鍵專業的分類管理，線路工程管理包含管道基礎信息管理、線路信息管理、穿跨越信息管理、腐蝕與防護管理(管道、站場兩部分)、工藝信息管理、機械信息管理、自動控制信息管理、供配電信息各相關專業管理，并支持管道專業信息在地圖中定位展示。

(5)專項評價報告重點要素管理：針對結構化處理的專項評價報告重點要素，基于管道基礎地理信息平臺，實現專項評價報告重點要素與管道周邊影像數據進行疊加，直觀展現管道路由與管道周邊環境的關系。結構化專項評價報告應包含環評、地震、地質災害、文物、壓覆礦、安評、職評、水保、節能九類。

3.2.2 施工數據采集系統

應基于統一數據規范，固化數據規范中采集內容及流程，實現數據標準統一。數據采集系統包含管理端及移動端，共用同一數據庫。同時，為有效保障數據準確性，二維碼作為一種數據對齊有效方式，施工數據采集系統支持二維碼技術，支持以二維碼貫穿各個專業的信息成果，減少現場填報工作量，避免多專業協作造成的數據不連貫、拓撲關聯丟失的問題。

(1)管理端數據采集系統：施工數據采集系統主要功能包含但不限于管道部分、站場部分、基礎數據、數據校驗模塊：管道部分涵蓋管材信息、管道焊接、管道檢測、管道敷設、管道附屬物、管道陰保、管道穿跨越、管道通信及管道清管試壓干燥管理等；站場部分涵蓋工藝專業、動設備、靜設備、自控設備、腐蝕與防護、站場通信、供配電、總圖、建筑結構、給排水、消防、供熱、暖通等；基礎數據包含焊工信息及施工機組信息；數據校驗功能支持對入庫數據的自動校驗。系統針對問題數據進行提醒。

(2)移動數據采集系統：開發移動數據采集系統，提供在移動設備安裝的移動數據采集系統APP。移動數據采集系統與管理端系統相配套。通過融合二維碼技術、移動互聯技術，實現基于移動端的現場施工數據采集，同時支持與管理端數據的同步和基于GIS的施工數據可視化查看。

移動數據采集系統應支持線路部分數據上報、站場部分數據上報、地圖查詢、材料管理、個人中心及基礎配置功能。其中線路部分數據上報應實現管道焊接(含焊接信息、防腐補傷、防腐補口、焊口返修等數據上報)及附屬物(包含水工保護、標志樁、警示牌等)信息管理；站場部分應實現站場主干專業施工信息的數據采集上報功能；地圖查詢應支持管道路由、樁號及水保設施等定位查詢展示；材料管理應包括但不限于鋼管信息、熱彎鋼管、冷彎鋼管及切管信息維護。

3.2.3 倉儲管理系統

基于項目倉儲管理需求，結合供應商入庫的設備材料數據和二維碼，應進行調撥單管理、開箱驗收、入庫、領用出庫、移庫、退庫、盤點等倉儲業務管理。倉儲管理系統應包括但不限于基礎設置、倉儲管理和報表管理。

其中基礎設置應包括但不限于中轉站、倉庫、物資分類等設置；倉儲管理應包括但不限于：調撥管理、到貨驗收入庫、領用出庫、移庫、退庫、庫存盤點等；報表管理中，庫存臺帳應按項目管理需求，制定庫存管理報表及統計分析功能，并通過出入庫的記錄，按照項目管理需求，制定材料設備收發存日報。

3.3 數據處理

需配置專門的數據處理人員，依據相關規范，同步開展相關數據審核、處理及入庫工作。數據模板需內置于完整性管理信息系統中，允許數據批量導入導出，并能對數據有效性進行校驗。

3.3.1 地理背景數據處理入庫

按照行業及企業相關規范要求，對管道沿線地理背景數據進行處理入庫。地理背景數據處理成果必須滿足Web地圖服務(WMS)發布要求，并能夠作為地圖底圖在完整性管理信息系統中進行展示及應用。

3.3.2 設計成果處理入庫

依據統一的數據標準，對可行性研究、初設、施工圖設計成果文件及專項評價報告進行結構化提取、入庫，實現各階段設計成果基于GIS的疊加展示。

(1)可行性研究成果入庫：將可行性研究成果文件存檔，并支持成果文件的查看、下載；可研路由進行結構化處理和可視化展示。

(2)初步設計成果入庫：將初步設計成果文件存檔，并支持成果文件的查看、下載；將初步設計成果中的管道路由和站場閥室平面圖可視化。

(3)施工圖設計成果入庫：將施工圖設計成果文件存檔，并支持成果文件的查看、下載。

(4)專項評價成果文件存檔及重點要素可視化：將各專項評價成果文件進行結構化提取，并基于管道基礎地理信息平臺，將專項評價報告重點要素與管道周邊影像數據進行疊加，直觀展現管道路由與管道周邊環境數據的關系。專項評價報告重點要素包含不限于表1所列。

表1 專項評價報告重點要素

3.3.3 施工數據處理入庫

對已采集的施工數據進行審核，監管各類數據產生的源頭與流向，確保數據源的唯一性。及時發現并反饋問題數據，確保數據順利入庫。

對施工數據進行基礎校驗、存在校驗、邏輯校驗、GIS校驗、準確性、完整性校驗。判斷焊口信息、焊口測量、無損檢測、防腐補口等數據是否完整，通過焊口位置與設計路由距離比較判斷焊口是否偏移設計中線。針對發現的問題及時反饋，保障系統中數據及時性、準確性、完整性。施工數據處理入庫內容包括但不限于：

(1)管道數據：管道焊接、管道檢測、管道敷設、管道附屬物、管道穿跨越、管道通信、管道陰保、管道清管試壓干燥數據等；

(2)站場數據：工藝專業、動設備、靜設備、自控設備、腐蝕與防護、站場通信、供配電、總圖、建筑結構、給排水、消防、供熱、暖通數據等；

(3)施工影像資料：包括但不限于所有施工過程的圖片、攝影數據信息拍攝收集，如隱蔽工程施工過程圖片、攝影拍攝收集等。

3.3.4 設備材料數據處理入庫

從廠商技術資料、施工過程文檔、設備采購資料中提取出相應的字段信息，并按規定分類整理存儲，做好數據入庫。管道施工過程中所有主要設備材料，包括但不限于：管材(鋼管、熱彎、冷彎)、閥門、三通、分離設備、過濾設備、閥類設備、發電機、變壓器、斷路器、配電裝置、避雷器、收發球筒、自控測量儀器儀表、電氣就地盤柜及儀控裝置。

3.3.5 按比例完成管道關鍵點數據復測

為保障數據采集質量，建議按照行業數據采集要求開展復測工作。

3.4 軟硬件環境建設

3.4.1 典型軟硬件采購清單

根據系統建成后實際情況綜合考慮，典型軟硬件采購清單如表2所示。

表2 專項評價報告重點要素

3.4.2 系統安全

系統安全建設(包含軟硬件采購、機房及網絡布設、系統建設等)范圍包括：物理安全、網絡安全、主機安全、應用安全、數據安全等部分。

4 結語

開展建設期管道完整性管理信息系統建設，依托大數據、物聯網、移動應用等新技術，對實現管道建設期數據采集及數字化交付、運營期規范化流程化管理、保障管網安全、經濟、高效運行，具有重要意義。