数字管道系统需求分析综述

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1、1 数字管道系统需求分析数字管道系统需求分析 2 目 录 1.概述概述.1 1.1.定义1 1.2.要解决的问题2 1.3.建设目标3 1.4.数字管道建设原则与实施策略4 1.4.1.总体规划，分步实施5 1.4.2.标准化与规范化5 1.4.3.充分利用现有资源5 1.5.数字管道的应用6 1.6.遵循的标准和依据8 2.数字管道的总体框架数字管道的总体框架.1 2.1.总体技术要求1 2.2.核心技术2 2.3.数字管道总体架构4 3.功能需求与应用系统建设功能需求与应用系统建设.7 3.1.概述7 3.2.功能需求分析7 3.2.1.管道GIS需求.7 3.2.2.可视化施工管理功能需

2、求14 3.2.3.施工数据采集功能需求15 3.2.4.巡检与线路管理功能需求16 3.2.5.完整性管理系统19 3 1 1. 概述概述 1.1. 定义定义 “数字管道”是指以信息基础设施为基础，以多尺度、多种类的空间基础 地理信息为支撑，按照“数字地球”的构想，充分利用计算机、3S技术、现代 测绘、网络、虚拟现实以及数字通讯等数字技术，在LNG管道的整个生命周期内 通过对管道设施、沿线环境、地质条件、经济、社会、文化等各方面的信息在 三维地理坐标上的有机整合，构筑一个数字化管道，为管道可研、勘察设计、 施工、运营管理、风险管理和完整性管理提供一个高效率的数据采集与处理工 具，一个数字化的

3、管理和决策支持系统。 “数字管道”系统工程的数据包括管道本体信息、管道附属设施信息、管 道沿线“4D” 产品（数字线划图、数字正射影像图、数字高程模型、数字栅格 图）、测量控制网、勘察设计资料与竣工资料、工艺及运行数据、自动控制数 据、沿线土地信息、社会经济信息、自然灾害监测信息、环境评价与管道安全 评估信息等。 数字化LNG管道的范畴有四个方面： （1） 、数字化勘察设计 利用现有 GIS 系统数据，遥感影像、地图、等完成接收站、管道的线路选 线。利用数字摄影测量技术、遥感和三维仿真模拟技术可制作成三维立体景观 2 图或三维漫游图，在计算机上进行线路方案的优化。利用“4D” （数字线划图、

4、数字栅格图、数字正射影像图、数字高程模型）产品作为设计基础资料。 （2） 、数字化管道设计 设计人员采用数字化管道线路设计软件，将工作流程和工程项目管理方法 与设计技术有机结合，使与线路设计相关的测量、地质、工艺、阴极保护、通 信等专业设计、校对、审核、审定、提交、签收、回退等全过程自动流转，实 现图形设计的流水线生产，彻底解决设计制图过程中产生大量冗余数据和版本 错误的通病，大量的智能化辅助设计功能在提高设计速度的同时，有效降低了 错误产生的机率，为后期的施工和运营管理及数据建库管理作好了数据上的准 备。 （3） 、数字化施工 针对“数字管道管道”施工数据采集过程管理及施工管理系统建设，数字

5、 化施工管理建设包括勘察、设计数据处理、转换和入库，现场施工数据采集和 数据录入填报，施工管理系统平台搭建，施工系统错误校验以及数据模型建立 和数据入库，以及与相关工具软件包应用与维护等。 （4） 、数字化运营 通过数字化技术手段，对运营期的数据与工作业务进行数字化，使核心业 务最大限度的使用数字化技术，从而实现业务的网络化、智能化、自动化。 3 1.2. 要解决的问题要解决的问题 数字管道要解决的问题也就是目前接收站、管道建设与运营中遇到重大难 题与难点，必须使用现代先进技术，以“数字管道”的理念来建设日益复杂的 管道系统。数字管道管道要解决的问题如下： （1） 设计依据的资料陈旧、数据不准

6、确，导致设计内容和现场施工脱节 （2） 设计思想在施工中不能有效地得以实施 （3） 设计成果在管道运行管理中不能很好的体现 （4） 竣工资料不准确 （5） 施工改线频繁带来的资料更新不及时 （6） 管道建设与公众关系结合不够 （7） 管理水平与发达国家工程管理水平有差距 1.3. 建设目标建设目标 数字管道系统与整个建设项目实现同步设计、同步施工、同步投运的目 标，同时为数字管道系统与自控、通信等系统的一体化设计积累经验。通过 系统生产管理人员就可以快速、完整地掌握管道上任何一点的全方位的信息， 实现安全、经济、高效输送目标。具体来说，数字管道系统将实现以下建设 几个目标： （1）自动汇总生成

7、工程进度、质量等过程控制报表，并用地理信息系统等图 4 形化的方式展示，辅助工程建设的过程控制，实现项目投产的整体目标； （2）通过施工现场技术数据的采集、记录和审核，提高相关参建单位的质量 意识和责任心，同时，对数据的全过程进行记录，便于追溯，为实现质量 终身责任制提供有力保障； （3）通过采集的数据精确计算管道里程、高程、管存，为管道投产试运提供 数据支持。 （4）使用数据采集的成果，建立管道全线的基础数据库，为管道运营过程中 的趋势分析提供基础； （5）应用数据采集的成果，针对管道沿线所面临的各种风险，协助划分管道 风险等级，制定相应的维护和保护措施，降低事故和故障的发生频率及危 害程度

8、，保障管道安全运行； （6）记录管道自身及周边环境的信息，为运营的安全管理编制详细的应急预 案及维抢修方案提供数据与资料，降低突发事故为管道自身及周边环境带 来的损失； （7）为管道完整性管理的评估评价提供基础数据； （8）为管道工程今后的大修、支线或复线建设提供详实的技术资料和数据； （9）通过地理信息系统、管道纵段面图系统及站场数字化系统的可视化、形 象化的展示手段，利用数据库内的数据，为管道生产运行及维护 的员工 培训提供工具，提高公司员工的整体技术水平。 5 1.4. 数字管道建设原则数字管道建设原则与实施策略与实施策略 “数字管道”的设计整体上着眼于各个管理层、研究层的需求。摆脱信息

9、 系统对组织机构的依赖性。组织机构可能有变化，但企业的业务活动和业务功 能是不变的。一项业务过程可以由一个部门完成，也可以由多个部门完成，只 有摆脱了对部门的依从性，才能提高信息系统的适应性。 根据多年来信息系统 建设的经验，参考国外同类系统，数字管道的建设原则与实施策略如下。 1.4.1. 总体规划，分步实施总体规划，分步实施 “数字管道”是一个复杂的巨大系统，其开发建设应遵循总体规划，分步 实施的原则。只有总体规划才能保证“数字管道”建设的一致性、可持续发展 性、数据共享；分步实施可以保证“数字管道”建设的质量和成功应用。 1.4.2. 标准化与规范化标准化与规范化 “数字管道”要特别注意

10、解决三方面的标准化与规范化问题： 1）、从各个部门的业务工作建立数据模式，以利用“数字管道”实现管道 的信息管理业务，提高自动化水平； 2）、根据国家和地方标准，结合本公司实况，形成统一的信息分类编码和 属性信息指标体系等方面的标准，以确保数据统一和信息共享； 3）、形成系统开发的技术规程与标准，严格遵照执行。 6 1.4.3. 充分利用现有资源充分利用现有资源 管道在勘察、设计阶段已经完成了很多重要工作，在数据库建设方面已经 有采集了部分数据。“数字管道”应充分利用设计成果，保护原有的投资。 1.5. 数字管道的应用数字管道的应用 数字管道技术应用于管道工程的整个生命周期。 (1)(1)、每

11、个阶段的数据成果和系统相互衔接，前一阶段的数据成果一定要能、每个阶段的数据成果和系统相互衔接，前一阶段的数据成果一定要能 被下一阶段充分利用被下一阶段充分利用。如图 1.5-1 所示。 图 1.5-1 数字管道各阶段 (2)(2)、建立各个阶段数据库，完整保留管道建设和运营中各类数据、建立各个阶段数据库，完整保留管道建设和运营中各类数据 “数字管道”工程以管道各类设施的生命周期为核心，在各个阶段通过相应的 系统，在完成各个阶段任务的同时，建立相应的数据库，并基于该数据库通过 各类应用系统来实现对各类设施的设计、施工及运营维护。各类设施就在各个 阶段的数据库中不断被创建，并在下一阶段任务开始后被

12、传递到下一阶段。如 图 1.5-2 所示。 设计 施工运营更新 可研勘察 运营数据库 施工/竣工数 据库 设计数据库 运营维护施工设计 自然资源和社 会经济数据库 基础地理 空间数据库 可研 勘察 设施设施 设施 设施 7 图 1.5-2 数字管道各阶段的数据流 （3 3） 、数字管道的施工管理、数字管道的施工管理 在数字管道设计的基础上，对管道的设备、材料、仪表等的采购管实现数 字化，对今后的完整性管理提供设备、材料等基础数据。在施工阶段，应用 “数字管道”技术，将进度计划与地理数据综合，通过空间分析，实现资源的 优化配置，将施工过程中的数据及时采集、整理并建立管道施工的数据库。 （4 4）

13、 、数字管道的运营管理、数字管道的运营管理 应用“数字管道”技术开发生产运营管理系统、自然灾害预警与风险管理 系统，通过对地理数据、管道系统设计施工数据、运行数据、灾害监测等数据 的综合分析，为管道科学管理与决策提供信息支持。编制各类生产运营报表、 8 营销计划、事故应急措施等，为管理部门提供决策支持，从而有效地提高管道 的运营管理水平、合理降低运营成本、提高管道运营的经济效益。 1.6. 遵循的标准和依据遵循的标准和依据 编号编号名称名称备注备注 测绘与制图类测绘与制图类 GB 50026-2007 工程测量规范 GB/T 18314-2001 全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T 18

14、315-2001 数字地形图系列和基本要求 SY/T 0003-2003 石油天然气工程制图标准 SY/T 00542002 油气田田工程测量规范 SY/T 0055-2003 长距离输油输气管道测量规范 计算机类计算机类 中华人民共和国计算机系统安全保护条例 计算机防病毒管理办法 GB 50174-93 电子计算机机房设计规范 GB/T 8567-1998 计算机软件产品开发文件编制指南 Q/CNP C21-1999 石油计算机网络管理规定 Q/CNP C22-1999 石油计算机网络主干网互联技术规范 天然气及管道设计施工类天然气及管道设计施工类 9 GB 50251-2003 输气管道工

15、程设计规范 SY 0466-97 天然气集输管道施工及验收规范 SY 0470-2000 石油天然气管道跨越工程施工及验收规范 埋地钢质管道外防腐层和保温层现场补口补伤施工及 验收规范 SY 4058-93 SY 4065-93 石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级 SY 4079-95 石油天然气管道穿越工程施工及验收规范 SY 6149-1995 天然气运行管道试压技术规范 SY 6174-1995 油气田开发工程常用术语 SY 6383-1999 长输天然气管道清管作业规程 SY/T 0009-2004 石油地面工程设计文件编制规程 SY/T 0422-98 油田集输管道施工及

16、验收规范 管道运营检测类管道运营检测类 SY 4056-93 石油天然气钢制管道对接焊缝射线照相及质量分级 2. 数字管道的总体框架数字管道的总体框架 2.1. 总体技术要求总体技术要求 （1）整体性 着眼于整体和长远目标，“数字管道”必须全局考虑，在严格的标准下建 设，保证有统一的基础（地理基础，模型基础、软硬件环境、开发环境、数据 接口）。逐级向上建设，不同管理层次是相互支持不可分割，既相对独立 又密切联系，既相互促进又相互制约，对各级信息化建设要统筹考虑。 实用性 “数字管道”作用的发挥依赖于多种因素。信息系统建设要针对管道业务 复杂、涉及专业多、系统庞大、人员技术素质需要进一步提高等具体情况，因 地制宜，讲求实效。在建设中，应提高系统稳定性，并使其简单实用、易操作、 易维护。 （2）先进性 计算机技术迅猛发展使原来很难实现或不能实现的目标成为可能，因此在 系统建设中尽可能利用一些成熟的先进技术手段，使系统有更强生命力。运用 计算机技术的最新成果，体现适应当今潮流的管理思想和管理方法。 （3）开放性 “数字管道”系统开放性有利于系统进一步扩充，完善，以及