数字化管道教材

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1、河北省天然气有限责任公司 数字化管道建设方案 数字化管道建设实施步骤 n2008年：1.城市管网SCADA系统建设方案论证,调研学习:3万元 2、长输管道完整性管理信息系统培训,APDM系统培训,基础资料收集整理:15万 元 n2009年:1.启动沙河城市管网SCADA系统建设. 2.逐步实施长输管道完整性管理信息系统. a.将阀室远控系统线路及站场巡更系统大客户远传系统集成到 长输管线 SCADA系 统中,并统一用户操作界面. b.建立公司统一的SCADA系统,集成长输管线与城市管网SCADA系统. n2010年: 继续完成长输管道完整性管理信息系统. 1.若公司其它分公司工业用户达到15个

2、以上,管网40公里以上,考虑 建立SCADA系统. 2.若公司输气量达到67亿标方,考虑建立离线仿真系统,以后根据气量增长及实际运 行使用情况决定是否升级为在线仿真系统. 城市管网SCADA系统建设方案 n系统是以计算机为核心构成的三级式分布式控制系统。调 度控制中心为系统控制管理级，负责数据的处理和监控; 门站区域控制站(SCS)，中中压调压站为第二级;分布于 管网的RTU系统过程控制级，负责现场数据采集和设备控 制为第三级。三级系统通过有线网络和无线网络有机的结 合在一起构成一个完整的数据采集和监控（SCADA）系统 。SCADA系统的任务是保证燃气管网安全、可靠、平稳、 高效、经济地运行

3、。 城市管网SCADA系统建设方案 n调度控制中心（DCC）、采用冗余的100Mbps 交换式以 太网网络。网络基于客户机/服务机模式构建，网络通 讯协议为TCP/IP，通讯介质为5类双绞线。系统的各项 任务按功能划分分别运行在网络中不同的服务器中（实 时数据服务器、历史数据服务器、电子流量管理服务器 、管网模拟仿真服务器、WEB服务器等），并对重要的 功能服务器采用冗余配置，其它客户机（操作员工作站 、工程师工作站、培训工作站、远程访问工作站等）通 过网络共亨服务器资源。基于这种框架的系统网络可合 理利用网络资源，减轻了单台服务器的工作和通讯负荷 ，同时也可避免由于单台服务器的故障而导致的系

4、统瘫 痪问题，保证系统上层网络高速稳定运行。 城市管网SCADA系统建设方案 n系统采用以调度控制中心为集中监视和控制管网运行。调度控制中心与门站 (SCS)，中中压调压站之间通讯主信道采用DDN专线接入方式，同时利用现今 流行的无线网络技术，借助无线网桥将两中心网络对接构成符合IEC802.11b标 准的高速无线备用通讯网络。 n门站，中中压调压站为SCADA系统的远程监控站，接受中心下达的指令和向中 心传递信息；同时它也是一个相对独立的控制站，在各关键工艺配置有本地监 控系统或显示终端，具有就地控制功能。 n门站区域控制站，中中压调压站通过GPRS与各自附近的RTU站连接构成无线或 有线网

5、络。采集各RTU站的信号与控制。 n工业用户及中低压调压站通过GPRS通讯方式传送到门站. n在管网线路上选择40个关健点将压力温度数据传输到门站. nGPS卫星授时装置 nSCADA系统的时间同步，对于保证系统信息的一致性、操作的正常顺序 、故障（SOE）的正确识别及处理有着重要的意义，因此在系统中配置 一台GPS卫星授时装置，采用卫星时间同步技术，保持系统时间与北京 时间的一致。我们将主SCADA服务器中兼作 GPS服务器，卫星授时装 置通过串行口连接在此服务器上。GPS系统接收卫星上的标准时间后再 通过网络为所有需要同步时间的设备提供准确的时间信息。 城市管网SCADA系统建设方案 n工

6、业电视监控系统 n控制中心经过高速通讯网络直接读取各站的硬 盘录像系统数据,对网络上的其他主机画面进行 调用、传输；对云台、镜头进行控制，预置位 进行设置、调用；对系统进行设置；对报警进 行处理。 城市管网SCADA系统建设方案 报警打印机 工程师站 SCADA系统 服务器（主） 图象工作站 SCADA系统 服务器（备） 投影仪 交换机（ 主） 交换机（备） 控 制 中 心 站 控 系 统 用 户 终 端 站控操作站 DDN（主通 道） 工业用户中/低压调压站1#中/低压调压站n #大用户 门站站控及电视监控系统 流量计算机 现场I/O设备 HUB 路由器 高/中压调压站站控及电视监控系统 网

7、络服务器 路由器 LAN/WAN WEB浏览 可扩展应用 通讯前置机 GPRS/GSM（备用通道） GPRS/GSMGPRS/GSM 站控操作站 流量计算机 现场I/O设备 HUB 路由器 操作员站网络打印机 操作员站 管道完整性管理信息系统 n一个完整的、典型的管道完整性管理信息系统包括SCADA系 统、管网模拟/仿真系统、地理信息系统（GIS）、办公自动 化系统（OA）、客户管理系统（CIS）等。所有的信息通过 计算机网络平台和数据库技术有机结合在一起。通过将各种 信息的集成，管道完整性管理信息系统才能为企业的提供更 深层次的信息化应用。为达到这个目标，必然要求它必须要 有良好的衔接性能和

8、提供多种标准的接口，以便于其它子系 统密切配合，为信息管理系统服务。 管道完整性管理信息系统 构建以管道本体、线路周边、站场 设备以及阀室设备为主体的面向管道 完整性管理服务的统一数据中心，该 数据中心包含管道沿线各比例尺基础 地理数据、特征数据（含地震断裂带 数据、人口数据、气象数据、洪水区 数据、土壤数据等多种类型）、检测 数据（含内检测、外防腐、内腐蚀等 ）、管道专题数据（含各类阀门、三 通、套管等）以及站场数据（含三维 模型、二维平面竣工资料、工艺流程 图等）。 管道完整性管理信息系统 系统特性： 基于海量数据库、先进管道数据模型，实现管道完整 性管理相关的各类基础数据与专业资料的统一

9、管理 有效实现线路与站场设施完整性管理的一体化 利用三维可视化技术，模拟天然气管线、场站真实场 景 利用线性参考技术、数据的组织与应用完全符合行业 作业标准与习惯 物理上首次实现了管道系统所有组成部分的完整统 一的信息化管理 逻辑上含盖了管道完整性管理的完整的业务流程 加快经营管理信息的传递速度，提高业务流程的运行 效率 管道完整性管理信息系统 天然气长输管道完整性管理系统在遵循ASME B31.8S及相关完整性管理规范的前提下，归纳和 总结京邯管道完整性管理实际工作，充分利用计 算机、地理信息系统、虚拟现实以及数字通讯等 技术，在管道的运营期间，通过对管道设施、运 行、维护、检测、沿线环境、

10、事故和危害后果等 数据的统一采集、处理和整合，面向管道运营机 构不同部门和岗位，提供集管道内检测、外防腐 、内腐蚀、线路维护、站场管理、完整性评价、 风险评价以及应急管理等应用功能为一体的业务 工作平台，为管道运营者全面掌握管道运行状态 、减少管道事故、降低管道风险、确保管道始终 处于安全受控的工作提供信息和决策支持服务。 管道完整性管理信息系统总体结构 管道完整性数据中心 APDM模型管理 管 道 管 理 线 路 管 理 巡 线 管 理 站 场 管 理 完整性评价风险评价 安全和应急管理 系 统 接 口 档案系统 大客户远传系统 工业视频监控系统 ERP/OA系统 阀室远控系统 SCADA系

11、统 管线仿真系统 基础信息 设备状态 设备资料 实时视频 现场沟通 信息发布 地图服务 信息中心 决策者 应急指挥中心 运行部安全部 公司总部 压缩气分公司 管道分公司 其他相关部门或人员 构建以管道设施、运行、维护、检测、沿线环境、事故和危害后果等数据为主体的管道完整性数据中 心. 按照数据模型构建、数据采集和整合、风险/完整性评价和安全/应急管理四个层次，系统面向运营单 位的不同层次的机构或岗位提供基于业务的检测管理、腐蚀管理、线路管理、站场管理、风险评价/ 完整性评价以及安全和应急管理等应用功能. 提供接口与外部系统“沟通”，集成并服务于企业的各种信息资源系统. 系统主要包括业务子系统、

12、三维站场管理子系统、APDM模型维 护子系统、巡线子系统等。 提供将远程在线、个人桌面以及无线通讯等多种工作方式满足 不同人员需要 系统主要构成 业务子系统 三维站场管理子系统 APDM维护子系统 系统应用APDM模型维护 n针对APDM的全面维护，包括APDM结构维护、中心线维护、设备维 护等。 n以APDM概念模型树的方式来组织管道系统的完整性管理数据 ，简 化数据维护方式，使专业管理人员不必深入了解APDM就能够轻松 对其进行维护，根据业务需要对APDM进行扩充。 n系统提供了线路中心线维护工具，可以根据里程桩（控制点）的 坐标和里程生成管道的中心线路由数据。并提供了多种改线方式 ，在“

13、向导”的指引下自动完成改线后线路数据的重新组织和在 线设备数据的关联处理。 n系统提供了大量工具帮助各专业业务人员对相关设备、检测数据 进行维护，如里程坐标转换、在线点捕捉、在线线拖动、离线要 素的在线位置生成等。 APDM概念模型树 生成中心线 管道改线 系统应用管道管理 管道内检测数据管理 根据管道完整性管理规范， 实现内检测数据（缺陷、焊缝、 特征等）批量导入，自动对齐， 数据统计；对特定缺陷进行发展 跟踪。支持对缺陷的检测、统计 、分析、维修等全过程。 管道外防腐数据管理 针对管道阴极保护设施完整 性管理相关业务，实现对外防腐 评价数据、腐蚀测试数据、接地 床电阻测量、杂散电流检测的数

14、 据的采集、整理、统计分析功能 。 管道内腐蚀数据管理 主要是根据腐蚀检测站的 监测数据对管道的内腐蚀情况进 行管理，掌握管道的腐蚀速度， 为风险评价、完整性评价提供数 据依据。 缺陷管道补强记录 缺 陷 发 展 跟 踪 缺 陷 分 布 统 计 管道检测数据对照图 系统应统应 用线线路管理 实现对线路基本信息、线路周边信息的浏览查询，了 解线路的总体情况 对水工保护工程、管道埋深、管道穿跨越等信息进行 管理，为风险分析提供依据。 对巡检问题进行汇总、上报，分析使巡检问题得到及 时解决。 支持防汛工作，提供防汛日报的上报、审批等业务流 程，通过天气周报对齐图全面掌握全线管道的天气情 况。 埋深趋

15、势图 线路信息 管道沿线天气周报对齐图 河流穿跨越 系统应用站场管理 通过二、三维联动实现站场工艺流程图、平面图、 三维模型图的统一管理。 通过对三维站场的浏览控制，可以详细察看站内隐 蔽工程基本情况。支持站内管道检测 、壁厚测量 等业务。 与EAM、SCADA系统等外部系统相连接综合掌握站内 设备的状态以及基础信息。 实现了完整性管理月报的上报、审批、汇总等业务 流程管理。 三图统一 完整性管理月报 缺陷定位 站内管道壁厚跟踪 系统应 用风险 /完整性评价 完整性管理计划 各种风险模型管理 风险评价 计算风险 高风险区域识别 风险结果展示 HCA评价结果 第三方破坏分析 第三方破坏分析结果

16、系统应统应 用巡线线管理 通过PDA进行远程数据检索 根据巡检位置查找相关信息 现场记录发现的问题 维修开挖现场认证 维修过程资料保存 巡检记录上传 巡检记录管理 巡检计划管理 GPS卫星 巡检人员 巡检记录管理 巡检问题管理 巡检计划管理 巡检基本信息管理 线路巡检管理 查看线路周边情况 系统设置巡检问题记录 系统应统应 用应应急管理 应急管理 调控中心 现场指挥部 现场处理 应急预案 事故现场信息 方案分析 物资调配 车辆监控 人员监控 站场模型数据 工艺流程图数据 基础地理数据 管道设备数据 大比例尺空间数据 设备资料数据 历史事故数据 历史风险数据 缺陷处置方案数据库 检测计划数据库 应急预案数据库 事件库管理 最佳应