油气管道智能巡检系统的设计与实现

油气管道智能巡检系统的设计与实现摘 要能源作为国民经济发展的基础，对于国民经济的发展而言具有决定性的作用。石油是能源发展与利用的重点。对于石油的运输以及存储而言，特别是对于长距离的石油输送，油气管道更是重中之重。输油管道的日常巡视与维修要求巡视因为自然环境变化造成的对于管道的损害，人为的原因造成的对于输油管道的损害，对输油管道设备的老化的情况，对于输油管道的附属设备的运行的情况等。因此，基于移动 GIS 的在定位，空间数据管理，以及进行数据传输等方面具有的优势，在石油输油管道的智能巡检中进行应用无疑意义重大。本文主要得到以下结论：第一，GIS 技术可以充分利用油田以及石油输油管道已经存在的 GIS 数据，通过图形化的形式向石油输油管道巡检人员的巡检的路程以及待测的故障点进行直观的展示，通过 GPS 对石油输油管道巡检人员的路线以及位置进行定位，从而能够对于石油输油管道巡检人员的工作的状态进行及时的全程的监控；第二，对于有可能存在问题的石油输油管道以及附属设备，可以向管理中心及时的进行信息的反馈，而管理中心基于 GIS 系统内的全部的空间数据以及属性数据进行全面的分析，最终获得最有效的解决的方案，并向现场的工作人员进行反馈。第三，地理信息系统是一个非常复杂的庞大的系统，对数字油田，数字石油输油管道的概念具有体现，随着 GIS 技术的不断的发展以及完善，在 GIS 系统中能够进行油田与石油输油管道的全部数据的存储，基于 GIS 技术的基础上产生越来越多的信息管理系统，从而使得对于油田的空间数据以及属性数据能够进行有效的充分的利用。油气管道中 GIS 技术的应用，使得油气管道巡检的智能化以及信息化得到了充分的体现，满足了数字管道发展的要求。基于数量丰富的地理信息对输油管道的沿线的运行的情况进行详细的精确的说明，从而构建数字化的输油管道，通过地理信息使得工作人员能够对输油管道的各种信息能够做到实时的详尽准确的把握，同时，给工作人员的操作以及管理决策提供依据。进而可以实现科学有效的管理输油管道的运行，从而使得工作效率以及工作质量得到提高。关键词：油气管道智能巡检；GIS；GPSAbstractEnergy as the foundation of the national economic development, for the development of the national economy has a decisive role. Oil is the key point of energy development and utilization. For oil transportation and storage, especially for long distance oil transportation, oil and gas pipelines is Paramount. Pipeline daily patrol patrol because of natural environment change and maintenance requirements for pipeline damage, caused by man-made reasons for pipelines damage caused by the aging condition of pipeline equipment, accessory equipment for pipeline operation situation, etc. Therefore, based on mobile GIS in positioning, spatial data management, data transmission and has the advantages of intelligent inspection of oil pipelines in no doubt is of great significance for application.In this paper, we get the following conclusions: first, the GIS technology can make full use of the oil field and oil pipeline existing GIS data, through the graphical form to the oil pipeline inspection personnel inspection distance and the intuitive display, fault point are under test by GPS route for the oil pipeline inspection personnel and fixing position, so that they can for the oil pipeline inspection personnel in the whole process of the state of work, and the timely monitoring; And second, there may be a problem for the oil pipeline and the accessory equipment, can be timely feedback of information to the management center, and all management center system based on GIS spatial data and attribute data to conduct a comprehensive analysis, finally to obtain the most effective solutions, and feedback to staff on site. Third, the geographic information system is a very complicated huge system, of digital oilfield, the concept of digital oil pipeline has reflected, with the continuous development of GIS technology and perfect, in the GIS system to oil field and oil pipeline storage of all data, based on the GIS technology to produce more and more on the basis of information management system, so as to make the spatial data and attribute data for oilfield can be fully utilized effectively. The application of GIS technology in oil and gas pipelines, oil and gas pipeline inspection got fully reflected, intelligence and information of satisfying the requirements of the development of the digital pipeline.Based on the number of rich geographic information along the route of the pipeline operation situation of detailed precise instructions, to build the digital pipeline, through geographical information allows the staff to the pipeline of all kinds of information can do real-time detailed accurate grasp, at the same time, provide a basis for the operation of the staff and management decisions. And can realize scientific and effective management operation of the pipeline, so as to make the work efficiency and work quality was improved.Keywords：Oil and gas pipelines intelligent inspection; GIS; GPS目 录摘 要 .2Abstract .3一. 绪论 .61.1 研究背景及研究意义 .61.1.1 研究背景 .61.1.2 研究意义 .91.2 研究目的 .101.3 国内外研究现状 .111.3.1 管道巡检工作现状概述 .111.3.2 国内外移动 GIS 技术的现状 .141.3.3 研究现状评述 .161.4 章节安排 .16二. 相关技术概述 .172.1GPS 技术概述 .172.2GIS 技术 .192.3 数据库技术 .212.4 本章小结 .21三. 油气管道智能巡检系统的分析 .223.1 油气管道智能巡检系统的需求分析 .223.2 油气管道智能巡检系统的流程分析 .243.3 油气管道智能巡检系统的数据分析 .273.4 油气管道智能巡检系统的性能需求 .283.5 本章小结 .29四. 油气管道智能巡检系统设计 .304.1 油气管道智能巡检系统的总体设计 .304.1.1 油气管道智能巡检系统设计的原则 .304.1.2 油气管道智能巡检系统体系结构设计 .314.2 油气管道智能巡检系统功能模块划分 .334.3 油气管道智能巡检系统的数据库的设计 .364.3.1 油气管道智能巡检系统数据库逻辑模型设计 .364.3.2 油气管道智能巡检系统数据库设计 .404.4 油气管道智能巡检系统的开发环境以及系统运行的环境 .454.4.1 油气管道智能巡检系统的开发环境 .454.4.2 油气管道智能巡检系统的运行环境. .454.5 本章小结 .47五. 油气管道智能巡检系统的开发与实现 .485.1 油气管道智能巡检系统移动端的开发与实现 .485.1.1 油气管道智能巡检系统 GIS 功能的实现 .495.1.2 油气管道智能巡检系统巡检操作功能的实现 .515.2 油气管道智能巡检系统服务器端的开发与实现 .545.2.1 油气管道智能巡检系统巡检管理功能的实现 .565.2.2 油气管道智能巡检系统系统管理功能的实现 .585.3 本章小结 .59六. 结论与展望 .606.1 结论 .606.2 展望 .61参考文献 .62致 谢 .64附 录 .651.绪论1.1 研究背景及研究意义1.1.1 研究背景当前，世界上的竞争日益激烈。能源作为国民经济发展的基础，对于国民经济的发展而言具有决定性的作用。事实上，二十一世纪国民经济发展的一个根本因素是能源，而石油是能源发展与利用的重点。对于石油的运输以及存储而言，管道无疑是其根本，特别是对于长距离的石油输送而言，油气管道更是重中之重。通常情况下，石油油田以及输油管道位于比较偏远的地区，远离人群，当长距离的进行石油的输送过程中，一般输油管道沿途的地理环境非常的恶劣，非常容易发生沿线输油管道以及附属设备的损坏以及老化问题，当没有及时进行维修，并且没有及时发现时，非常容易造成安全问题 1。与此同时，由于受到高额利益的驱动，很多的不法分子打孔盗油，对输油管道沿线的电气电缆，附属设备进行偷窃，蓄意破坏，使得石油的安全生产受到威胁，严重威胁到国家的财产安全，并且也严重影响到了输油管道以及油田的安全运行。通过输油管道的巡检能够确保输油管道以及附属设备能够稳定安全运行。对于输油管道以及油田的安全生产而言，输油管道的巡检具有非常重要的意义。输油管道的巡检指的是沿着输油管道对于管道以及其附属设备的运行的状况进行巡视，对于输油管道以及附属设备存在的不足，问题以及故障进行及时的发现，同时进行详细的记录，并将此作为进行输油管道维修的根据。进行输油管道巡检的最重要的就是确保巡检人员的到位，同时对于输油管道以及附属设备的故障信息以及问题进行正确详细的记录，同时向总部进行巡查结果的反馈，对 具体的检修的内容进行总结分析，同时将存在的缺陷及时的消除，进而使得事故的发生得到避免，或者使得将故障尽可能的限制在最小的范围中，使得输油管道的安全稳定运行得到保障 2,3。对于传统的输油管道的巡检而言，通常采用的方式包括人工巡视以及手工记录的形式。因为输油管道巡检人员的素质不一样，部分巡检人员的责任心不够，因此，空班问题，漏检问题时有发生，使得输油管道存在的很多的安全隐患不能被及时的发现，从而造成了由于人为的因素造成的安全问题。另外，通过人工巡检的方式进行输油管道的巡检，其管理成本比较高，并且不容易实现现场指导。基于上述问题，对于输油管道巡检及时的改进创新无疑是输油管道运行维护管理需要解决的最为迫切的问题。 ，随着通信技术以及信息化技术的迅猛发展，基于 GPS 技术以及移动设备的输油管道的职能巡检系统已经在输油管道巡检中得到了应用。通过输油管道智能巡检系统能够使得输油管道是否巡视以及巡视是否到位等状况得到了直观的展示。从而使得石油输油管道进行快速，及时，高效，准确的巡检要求得到了满足，使得石油输油管道的巡检实现了智能化，信息化以及电子化的要求，确保了石油输油管道系统能够高效率，低故障的运行的需要。石油输油管道的智能巡检系统通常涵盖了应用服务器，数据库以及移动设备等，是综合的业务管理体系。石油输油管道智能巡检系统基于移动设备 GPS信号对巡检人员进行定位，从而对巡检人员巡检工作是否到位进行检测；基于无线通信技术实现了把数据在检测设备以及管理中心之间的传递，使得石油输油管道巡检工作人员的工作的及时性以及效率得到了大幅度的提高 4,5。基于服务器端的数据信息管理系统进行石油输油管道巡检工作，使得石油输油管道巡检工作实效了智能化，智能化以及电子化。随着移动设备产品的不断发展以及日益成熟，同时移动智能操作系统也越来越完善，对于各个行业而言，都发生了巨大的变化。在石油行业中应用移动设备产品，使得传统的工作方式中存在的很多的问题得到了有效的解决，使得传统的工作中存在的不容易实现的不容易解决的工作，能够得到有效的解决，不但反映出科学技术给人们的生活带来的巨大的改变，同时也和石油行业的信息化，电子化以及智能化的发展相吻合。进行数据的有效管理是石油输油管道智能巡检系统的一个重要的构成条件，数据涵盖了石油输油管道的空间位置数据以及石油输油管道的实体的属性数据两方面。当前，对于油田的数据管理通常是基于传统的 CAD 的制图与属性数据库相结合的管理方式，属性数据与空间数据不能够实现完整的配合，对于油田的数据的综合的利用非常的不利。基于地理信息系统技术的不断的产生以及发展，传统的数据管理方式和当前现代化的油田以及石油输油管道管理的要去越来越不相适应，基于 GIS 及时进行石油石油输油管道空间数据以及属性数据的统一有效管理是为了发展的比如。GIS，Geographical Information System，即地理信息系统，是基于计算机硬件的支持，对于部分地球表层空间或者是整个地球的表层空间内的相关的地理分布的数据进行采集，管理，存储以及计算，通过分析对于结果进行描述以及显示 6。地理信息系统处理以及管理的对象通常是对于多种的地理空间实体的数据，比如空间的图形数据，属性数据，定位数据，遥感图像数据等及其相互之间的管理进行处理，基于对一定的地理区域内的各种现象以及过程的分析以及处理，对于复杂的规划，管理以及决策问题进行解决 7。随着移动互联网技术的迅猛发展，产生了 GIS 技术，基于移动计算环境以及移动终端技术，可以进行移动的，具有随偶性的，分布式的移动地理信息服务的提供。利用 GIS 能够实现对于空间数据的分析以及管理，通过 GPS 实现了跟踪以及定位，通过智能终端设备对数据进行获取，利用移动通信技术传输图形，声音，文字等数据信号。1.1.2 研究意义进行石油输油管道的日常的维修一直以来都是油气管道运输领域的研究的重点与热点问题。输油管道的日常巡视与维修要求巡视因为自然环境变化造成的对于管道的损害，人为的原因造成的对于输油管道的损害，对输油管道设备的老化的情况，对于输油管道的附属设备的运行的情况等。目前，基于压力测量设备实时监控实现了对于输油管道的是否存在泄漏的检测，然而，通过压力测量设备进行监测的一个非常大的弊端就是只能是发生事故以后才可以发现。事实上，传统的输油管道的检修的方式以及管理的模式已经不能满足当前输油管道的运行管理的需要，与此同时，随着信息技术，GPS 技术等的迅猛发展，对于管理的信息化，规范化的要求不断增加，尤其是随着地理信息技术 GIS 的发展，对于输油管道的信息化管理提供了技术支持。另外，GIS 技术，GPS 技术，GPRS/CDMA 上网技术等的相结合，在石油的巡线中的不断大面积的推广，给传统的输油管道的巡检工作方式带来了技术创新。另外，GPS 系统的应用越来越广泛，通过 GPS 信号实现了对于陆地， 海，空等的导航，对于导弹的指导，进行大地的测量，进行工程测量，实现精密的定位，进行时间传递以及速度测量等。基于 GPS 技术的发展，定位精度不断的提高。而对于油气管道的巡检而言，因为