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管道研究

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山東省油氣管道綜合管理信息平臺建設與應用

來源:《管道保護》2023年第5期 作者:魏玉 張夢奇 時間:2023-9-26 閱讀:

魏玉 張夢奇

山東省石油天然氣管道保護服務中心

 

摘要:通過建立省級油氣管道綜合管理信息平臺,將山東省境內原油、成品油、天然氣管道數字化、可視化、地圖化,實現數據采集、地理信息管理、隱患排查識別、天然氣供需預測預警等功能,健全管道數據采集、共享和管理機制,為油氣管道保護提供重要技術支撐。

關鍵詞:油氣管道;信息管理;遙感影像解譯;大數據分析;地理信息技術

 

山東省油氣長輸管道長度約15 000公里,橫貫東西、縱貫南北,點多、線長、面廣,亟需建立系統完善的平臺來整合空間地理信息與管道實時傳感數據,智能分析掌握管道運行情況,提升管道安全管理水平。2016年起山東省石油天然氣管道保護服務中心啟動了省級油氣管道綜合管理信息平臺(以下簡稱“平臺”)的建設工作,經過兩期建設,形成了數據采集、數據傳輸、數據存儲及數據分析的技術路線,為全省油氣管道保護和天然氣保供工作提供了重要保障。

1  平臺建設總體架構

圍繞全省油氣保障和監督管理等關鍵環節,打造“1個中心(數據中心)+2套體系(省、市、縣管理共享體系、數據標準規范體系)+N個應用(管道運行監控系統、天然氣供需預測預警系統、管道大數據分析預警平臺、管道保護監管系統、平臺門戶網站、移動端)的智能管理體系(圖 1),著力將平臺打造成管道保護新技術的示范載體、油氣管道保護的報警器,為全省石油天然氣管道智能化建設、管道保護、天然氣保供應提供數據支撐,實現省、市、縣三級管道保護主管部門和管道企業數據共享、業務協同、信息互通,綜合提升管道數字化、信息化水平,保障管道運行安全。


圖 1 “1個中心+2套體系+N個應用”智能管理體系

2  平臺子系統應用

圍繞管道保護和資源保障監督管理等環節,集數據存儲、數據融合、遙感解譯、智能分析、綜合預警等功能于一體,匯聚了企業多源數據及遙感影像解譯等技術,開發了包括油氣管道運行監控、天然氣供需預警管理和大數據分析預警、管道保護監管等應用系統,以及門戶網站、手機移動端等內容。

2.1  管道運行監控系統

該系統基于互聯網、物聯網和地理信息系統(GIS)技術,利用衛星遙感解譯技術,智能識別排查管道風險隱患,即時發出預警信息,實現管道運行狀態展示、分析、預警和追蹤功能。該系統分為運行數據管理和運行監控駕駛艙兩個模塊。

運行數據管理模塊動態接入管道企業運行管理過程中的各項數據,建立常態化管道運行監控體系,實時捕捉管道運行數據。該模塊建立統一標準化接口,接入企業無人機巡線、智能視頻監控、智能陰保測試、光纖預警、在線泄漏監測等管道保護系統的數據。同時,遙感監測管理模塊利用遙感影像解譯技術,準確、快捷、高效的捕捉管道保護范圍內變化的圖斑信息,對管道中心線兩側200米范圍內地形地貌變化情況進行監測,將識別到的建構筑物占壓、挖掘施工作業等風險隱患根據需求發送給有關管道保護主管部門及油氣管道企業,待企業進一步現場核實。

運行監控駕駛艙將上述數據匯聚至數據中心,由運行監控駕駛艙(遙感監測駕駛艙、企業運行監控駕駛艙)統籌管理,綜合衛星遙感數據、物聯網數據、業務數據等,實現運行監控綜合概覽、風險隱患分布統計、實時運行監測預警功能。在遙感監測駕駛艙顯示頁面,從隱患趨勢、隱患等級、隱患區域分布等維度對風險隱患進行集中展示,可實時調取企業運行數據,例如通過已錄入的坐標數據調取監控視頻,查看周圍現場狀況。

2.2  管道大數據分析預警系統

該系統通過管道安全管理業務梳理和數據流分析,整合各類數據資源,建設“一屏統覽、一屏統管”的管道大數據分析預警一張圖,實現對預警信息的統一調度跟蹤處理。

該系統將天氣預警數據、風險隱患預警數據、供需預警數據等相關預警數據集中匯集,按當日運行情況和隱患動態記錄,劃分不同風險等級,并提供“一圖一表”數據。后臺根據預設預警分級劃分四級預警,并自動推送到企業或管道保護主管部門,對預警信息統一調度與跟蹤處理,實現預警信息閉環管理。

2.3  天然氣供需預測預警系統

該系統獲取全省天然氣氣源供應信息,預測天然氣供應消費趨勢,為優化管網輸配路徑等提供數據支撐。該系統分為統計分析子系統和天然氣數字地圖。

統計分析子系統獲取全省天然氣氣源供應信息(包括但不限于油氣田生產量、LNG接收站氣化管輸量和液態分銷量、各分輸場站分輸量、銷售價格等);中游管輸信息(包括但不限于設計流量、氣體流向、計劃輸送量、實際輸送量、剩余輸送能力、管輸價格等);下游用戶需求信息(包括但不限于用戶屬性信息,計劃需求量、實際消費量、用氣結構等)。通過界面詳情就可以查詢到整體供應和消費情況,自動生成可下載的天然氣供需月報,供決策參考使用。

天然氣數字地圖根據山東省歷史供需數據創新探索建立天然氣供需模型,利用大數據、云計算等技術,以當前和歷史天然氣供需、管輸信息數據為主體,結合氣候變化等因素,建立算法模型,預測天然氣供應消費趨勢、管輸剩余能力,智能匹配上下游供需,及時發布預警信息,輔助政府機構監管管網公平開放、保持天然氣供需平衡,并為上下游企業銜接資源供需、優化管網輸配路徑等提供數據支撐。

2.4  運營業務管理系統

該系統主要功能是保護監管,匯總全省管道基本信息。結合全省油氣管道安全管理長效機制建設,根據最新的管道安全監管要求和標準規范,及時更新管道保護聯系人、執法人員統計表、執法信息統計表、竣工備案統計表、施工審批統計表、建設保護審批統計表、應急預案備案統計表、管道重啟審批統計表、采石爆破統計表、停運、廢止、封存統計表等內容,為管道保護監管提供技術支撐。

3  關鍵技術研究

3.1  數據中心設計

匯聚衛星遙感數據、物聯網數據、業務數據、企業系統運行數據等8大類、43小類累計上百萬條數據,建設數據中心,逐步建立完善數據匯聚及共享機制。

3.2  遙感影像智能解譯

接入全省亞米級衛星遙感影像數據,每月開展一次覆蓋全省范圍的遙感影像數據解譯工作,通過遙感解譯識別技術提取變化圖斑,監測中心線兩側5~200米范圍內地形地貌變化情況。利用目標檢測模型對隱患區域檢測識別建構筑物占壓、挖掘施工作業等隱患。以圖斑疊加于管道數據底圖的形式顯示管道周邊占壓、第三方施工等安全隱患情況,服務于管道風險隱患識別、高后果區認定等業務。圖 2紅色圖斑為中心線兩側5~200米范圍內解譯識別出來的建筑物占壓。圖 3所示為不同期影像分屏對比,將當期解譯影像與往期影像結合,查看建筑物占壓歷史變化情況,提升了管道排查的效率和準確性。


圖 2 解譯識別的變化圖斑

圖 3 不同期影像分屏對比

4  結語

綜上所述,油氣管道數字化管理能夠提升管理效果,采用遙感影像解譯的方式能更加準確、快捷、高效地識別風險隱患,輔助企業排查隱患,具有一定的應用價值。但是目前階段對多源數據的融合方面還有局限性,對不同數據源、不同精度的數據融合研究有限。因此,要進一步挖掘油氣長輸管道數據價值,整合空間地理信息與多源傳感數據,通過智能化分析,以GIS技術為基礎,將管道本體隱患與外部隱患結合,不斷完善油氣管道智慧化監管,實現科學精準管控。


作者簡介:魏玉,1995年,碩士研究生,計算機應用技術專業,山東省石油天然氣管道保護服務中心專技十一級,從事管道保護信息化工作。聯系方式:17853110420,weiyuyu0510@163.com。

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