（化学工程专业论文）基于gis的油田集输生产信息管理模式与方法研究.pdf

中文摘要 原油集输是指油田内油并产出物收集、净化处理和储运的整个过程。它是油 田地面建设系统工程中的主导，直接关系到油田生产目标的实现。如何利用现代 信息技术管理日益复杂的集输生产，提高生产效率，降低成本已经成为一个急需 研究解决的重要课题。 本文分析了现有的企业数据库、图纸、报表分离的常规信息管理方式，针对 油田地面集输工程生产中迫切需要管理的众多地理分散、空间位置复杂的地面及 地下设施，提出使用地理信息系统( g i s ) 作为表现手段和方法，利用g i s 在图 形显示和空间数据分析上的优势，建立基于g i s 的、以各种设施为表现实体对象、 完全可视化的管理模式，将前台显示的各种具有空间位置信息的图元设施与相关 的后台数据库绑定，同时整合油田原有的各种信息管理系统，使用g i s 串接油田 集输生产中涉及到的各个信息平台，实现信息的共享；将g i s 平台作为生产数据 显示、分析、统计的表现层，实现真正的图、表、文、管一体化。并利用g i s 提 供的矢量图形的优势，将油田生产数据库和系统连接，实现集输关键工艺和过程 的实时数据监控显示和分析。 为了实现基于g i s 的油田集输生产信息管理模式，作者进行了有益的尝试。 制作了符合油田集输工程需要的电子地图并对诸如集输地下管线等复杂的空间 图形进行了矢量化规范和设计。在w i n d o w s n e t 平台托管环境中，使用m a p l n f o 公司的m a p x 组件，完成了基于该模式的实例程序，证明了以g i s 作为油田集输 生产信息管理的手段和方法的可行性，并对各种集成手段和程序功能进行了讨论 和实现。 关键词：油田地面集输工程信息管理g i s n e t a b s t r a c t o i l g a t h e r i n gi sap r o c e s so fc o l l e c t i n g ，p u r i f y i n ga n dt r a n s p o r t i n gt h eo u t p u tm a t e r i a l f r o mo i lw e l l ，w h i c hi st h ek e yp r o c e s so ft h eg r o u n dp r o d u c t i o ni no i lf i e l d h o wt o m a n a g ea n ds u p e r v i s et h i sp r o c e s sf o rt h ep u r p o s eo fp r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n d r e d u e i n gt h ec o s t sh a sb e c o m eac r i t i c a lt a s kt h a tn e e d st ob es o l v e di m m e d i a t e l y t h ec u r r e n ta p p l i c a t i o no fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mk e e p sd a t a b a s e ， p a p e ra n dt a b l es e p a r a t e l y g i v e nt h a to i lf i e l dh a ss om a n yo n g r o u n da n d u n d e r - g r o u n df a c i l i t i e sa n de q u i p m e n t s ，w h i c hh a v eac o m p l i c a t e ds p a t i a lr e l a t i o ni n m u l t i p l el o c a t i o n s ，an e wp a t t e mo fm a n a g e m e n tb a s e do ng i s ( g e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ) h a sb e e nd e v e l o p e d b yt a k i n gt h ea d v a n t a g eo fg i si ng r a p h d i s p l a ya n ds p a t i a la n a l y s i s ，e a c he q u i p m e n th a sb e e nd e s i g n e da sa ne n t i t ya n db e e n c o n n e c t e d 、v i t 1s p e c i f i e dd a t a b a s e t h en e wp a r e mb a s e do ng i ss h o u l di n t e g r a t e e v e r ym a n a g e m e n ta p p l i c a t i o ni no i lf i e l da n ds h a r et h ei n f o r m a t i o no fp r o d u c t i o n t h ep l a t f o r mo fg i sh a sb e c o m ear e p r e s e n t a t i o nt i e ro fn e wa p p l i c a t i o n ，a n dh a s r e a l i z e dt h ei n t e g r a t i o no ft a b l e s ，g r a p h s ，w o r d sa n df i l e s b yu t i l i z i n gv e c t o rg r a p h p r o v i d e db yg i ss y s t e m ，t h en e wa p p l i c a t i o nm a k e st h ea n a l y s i sa n ds u p e r v i s i o no f r e a lt i m ep r o d u c t i o nd a t ac o m et r u e i no r d e rt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tp a t t e r no fo i l g a t h e r i n go fo i lf i e l d ，t h e a u t h o rh a sd e s i g n e da ne l e c t r o n i cm a pi na c c o r d a n c ew i t ht h en e e d so fo i l g a t h e r i n g e n g i n e e r i n g ，a n da l s o h a sc o n d u c t e dt h ev e c t o r i z a f i o nr e g u l a t i o na n dd e i g no f u n d e r g r o u n dp i p e l i n e s i na ne n v i r o n m e n to fw i n d o w s n e t ，t h en e wa p p l i c a t i o nu s e s c o m p o n e n t so fm a p xi nm a n a g e de n v i r o n m e n t ，a n dh a sp r o v e dt h ec o r r e c t n e s sa n d t h ef e a s i b i l i t yo f t h en e wp a t t e r na n di t sc o m p u t e rc o d e k e y w o r d s ：o i l g a t h e r i n g ，i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，g i s ，n e t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得盘注盘茎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：；骡 签字日期：跏疗年月巧日 学位论文作者签名：土童玉 签字日期：功屿年f 月b 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨盗盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 土坯 一1 1 导师签名：誊霉两 签字日期：妇哼年f 月玎日 签字日期：加牌1 月f j ，日 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 第一章文献综述 石油石化工业是关系国民生计的国家支柱产业。石化企业是多专业、多领域 相互渗透，技术密集的大型企业。其生产连续性强，自动化程度高。一般来说， 大型石化企业厂区内设备装置众多、管线复杂密集，物料、能耗均需要准确计量， 生产操作实时性、安全性要求高。企业内部每天都会有大量数据信息记录等待储 存和处理。企业决策层、管理层、科研和生产技术人员都需要快速获取信息，特 别是动态、实时数据，在分析各种数据的基础之上，做出高效、准确的决策。这 些都需要信息化建设的强力支撑。因此，企业信息化水平的高低，无论是对企业 生产效益、科研水平还是管理质量都会产生巨大的影响。 石化企业由于其本身的特点、性质，决定了其信息化建设的难度是巨大的。 国内大多数石化企业信息化建设起步较早，从上世纪九十年代就开始进行数据库 的建设，但由于多种原因，数据库建设未能实现统一规划、统一部署和集中应用， 仍然处于较低的水平。数据大多处于“存而不管”或“存而不能及时管”的阶段。 主要体现在： 1 、数据库结构简单，覆盖面程度低； 2 、缺乏数据分析、数据处理工具，没有体现出信息化的本质优势； 3 、缺乏对生产动态、措施效果的及时有效监控，尤其是异常指标的动态变 化不能自动管理： 4 、缺乏可视化、图形化的显示、查询手段。 石化行业的许多管理工作，例如石油勘探、储运、炼油、生产、产品销 售等，均有大量的数据和空间定位信息有关。使用地图，可以通过每一人都很 容易理解的格式显示信息。地图比简单的图表和图形更具信息性，并且比电子表 格更快和更容易地加以解释。石化行业的各项工作，如石油勘探、储运、炼油、 生产、产品销售等均有大量的数据是和空间定位信息有关的。因此，基于电 子地图的地理信息系统( g i s ) 在石化行业有着广泛的应用。目前，国内外许多 大型石化企业都已经着手或者建立了基于地理信息技术的应用平台。 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 地理信息系统 1 1 1g i s 的概念 g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 是在计算机软硬件和 网络支持下，管理和综合分析具有地理空间内涵的各种资料及其相关的属性数 据，以提供对规划、管理、研究、预测所需信息的技术系统。它是由计算机硬件、 软件和不同方法组成的。该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、 建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。它是表达、模拟具有地理空间内 涵的现实系统和进行数据处理、分析的有力工具”1 。 g i s 研究和处理的对象是具有空间数据的集合体。广义的空间数据包含地理 信息和依附于其上的属性信息。利用空间坐标来表达对象实体位置及相互关系是 g i s 管理数据的基石。而建立包含地理信息的对象实体与其属性的关联关系是 g i s 与其他绘图软件和图形编辑系统最主要的区别之一。 1 1 2g i s 的组成部分 g i s 作为一个特定而又十分重要的空间信息系统，在包含信息系统应当具备 的四大功能同时，还具有自己的一些特征： 1 ) 数据采集 在建立一个可以长期运行的实用地理信息系统过程中，对数据的投入常常会 达到总投入的5 0 一7 0 ，没有准确完备的数据，特别是空间数据，g i s 就不可 能提供有效的服务和决策支持，也就失去了地理信息系统的优势所在，由此可见 数据采集对g i s 的重要性。g i s 的常用采集数据方法是普通纸质地图的数字化， 即利用高精度扫描设备、数字化仪或数字( 矢量化) 软件，根据纸质地图的空间 位置信息，将扫描后的地图光栅图像进行影像分割、图文分离，最终实现矢量化， 成为g i s 可以操作并存储的数据对象的方法。它具有使用方便、技术成熟、容易 控制等特点，但也存在着效率低、代价高、精度难以把握的问题。目前，越来越 多的g i s 数据采集借助于遥感技术和全球定位系统来获得准确、实时、连续、高 精度的空间数据。 2 ) 数据存储 这是一个数据集成的过程。对于数量不大的g i s 数据可以使用磁盘文件的方 式，根据“要素”分层存储，g i s 的每次操作和分析只涉及到相关的层的信息， 提高了计算机存取速度。而对于海量数据，则需要使用数据库进行存取。g i s 数 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 据包括空间数据和属性数据两部分。其中空间数据除了具有一般数据的特征之 外，还具有一些区别于其他数据的特性：空间性、抽象性、多尺度与多态性和多 时空性；而属性数据又大多依附关联于空间数据。因此，需要建立特殊的空间数 据库模型来适应g i s 数据的特点。空间数据库的发展经历了几个阶段，由最初的 混和数据库模型，到扩展结构模型，再到目前的统一数据模型。统一数据模型属 于纯关系数据模型，其空间数据和属性数据都使用关系数据的关系来存储，使用 标准的关系连接机制建立空间数据和属性数据的关联。具有关系数据库查询、检 索、数据完整性和安全机制等优点。 3 ) 数据处理和分析 查询、检索、统计和计算是一个信息系统应当具备的数据处理和分析功能。 而空间分析功能则是地理信息系统区别于其他信息系统的一个重要标志。通过 g i s 提供的数据处理和分析功能，用户可以从海量的地理数据和属性数据中挖掘 出隐含的重要信息。g i s 的空间分析功能主要包括数字地形模型分析、空间特征 的几何分析、网络分析、数字影像分析、地理变量的多元分析等。对于一个实际 的g i s 应用，开发者需要根据研究对象的实际情况，在地理数据和属性数据支持 下，将各种数据有机的结合起来，针对行业需要编写特有的分析功能。因此，可 以认为不存在完全通用的g i s 应用，即某一g i s 应用只针对于某些数据。 4 ) 数据显示和输出 地理信息系统提供了多种用于显示对象实体和空间分析结果的形式和工具。 其表达形式即可以是屏幕二维、三维显示，也可以是报表、表格、栅格图像。地 理信息系统中大多提供标准的制图功能，使用户可以设计和制作高品质的地图。 g i s 还提供了多种用于显示和帮助显示的内置工具，如漫游、拖动、无级放大、 无级缩小等方便用户操作。 1 2 油田集输工程概述 1 2 1 油田集输工程概念 油气集输就是油和气的收集、储存与运输。即把油气收集、输送和处理成合 格原油的过程。这一过程从油井井口开始，将油井生产出来的原油和伴生的天然 气产品在油田上进行集中和必要的处理和初步加工，使之成为合格的原油后再送 往长距离输油管线的首站外输，或者送往矿场油库经其它运输方式送到炼油厂或 转运码头；合格的天然气集中到输气管线首站，再送往石油化工厂、液化气厂或 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 其他用户。概括地说油气集输的工作范围是指以油井为起点，矿场原油库或输 油、输气管线首站为终点的矿场业务。在油田，从井口采油树出口到原油和天然 气外输之间所有的油气生产过程均属于油气集输范畴。 油气集输生产过程内容及相应关系见图1 1 ”。它以集输管网和各种生产设 施构成的庞大系统覆盖着整个油田。油田的集输技术和建设，是据不同油田的地 质特点和原油性质，不同的地理气候环境，以及油田开发进程的变化而选定、而 变化的。例如，由于原油粘度大小、凝固点高低的不同，高寒与炎热地区的差别， 对原油的集输技术就有很大的影响；又如，有的原油和天然气中，因含硫化氢， 需经脱硫后才能储存和输送出去，这就要有相应的脱硫技术和建设；再如，当油 田开发进入中、后期，油井中既有油、气，又有大量的水，不仅要把油、气分离 开来，而且还要把水分离出来，把油、气处理成合格的产品，把水也要处理干净， 以免污染环境。如此等等的众多问题所涉及的众多技术与工程建设，都是油田建 设的主要内容。 一般油气集输系统包括：油井、计量站、接转站、集中处理站；称为三级布 站。也有的是从计量站直接到集中处理站，称为二级布站。集中处理、注水、污 水处理及变电建在一起的叫做联合站。油井、计量站、集中处理站是收集油气并 对油气进行初步加工的主要场所，它们之间由油气收集和输送管线联接。 1 2 2 油气集输内容 ( 1 ) 油气计量包括单井产物油、气、水的计量以及油气在处理过程中、外输 至用户前的计量。因为单井产量值是监测油藏开发的依据，所以需要对各油井进 行单独计量。各井的油气经分离和分别计量后又汇集在一起用一条管路混输至处 理站，或分别用两条管路分别输往处理站。 ( 2 ) 集油、集气将分井计量后的油气水混合物集中送往处理站，或者将含水 原油、天然气分别送往原油处理和天然气集气站。 ( 3 ) 油气水分离将油气水混合物分离成液体和气体，将液体分离成含水原油 和含油污水，必要时分离出固体杂质。 ( 4 ) 原油脱水将含水原油破乳、沉降、分离，使原油含水率符合标准。所有 的油田都要经历含水开发期的，特别是采油速度大和采取注水强化开发的油田， 无水采油期一般都较短，油井见水早，原油含水率增长快。原油含水不仅增加了 储存、输送、炼制过程中设备的负荷。而且增加了升温时的燃料消耗，甚至因为 水中含盐等而引起设备和管道的结垢或腐蚀。因此，原油含水有百害无一利。但 水在油田开发过程中，几乎是原油的“永远伴生者”，尤其是在油田开发的中后 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 期，油井不采水，也就没有了油。所以原油脱水就成为油田开发过程中一个不可 缺少的环节。现在研究成功的多种原油脱水工艺技术有“1 ： 沉降分离脱水。这是利用水重油轻的原理，在原油通过一个特定的装置时， 使水下沉，油、水分开。这也是所有原油脱水的基本过程。 化学破乳脱水。即利用化学药剂，使乳化状态的油水实行分离。化学破乳是 原油脱水中普遍采用的一种破乳手段。 电破乳脱水。用于电破乳的高强度电场，有交流电，直流电、交一直流电和 脉冲供电等数种。其基本原理是通过电离子的作用，促使油、水离子的分离。 润湿聚结破乳。在原油脱水和原油稳定过程中，加热有利于原油粘度的降低 和提高轻质组份的挥发程度。这也就促使了油水分离。 原油脱水甚费能源，为了充分利用能源，原油脱水装置与原油稳定装置一般 都放在一起。为了节约能源，降低油气挥发损耗，通过原油稳定回收轻质烃类， 油田原油脱水工艺流程已趋向于“无罐密闭化”。无罐流程的显著特点就是密闭 程度高，油气无挥发损耗。在流程密闭过程中，原油脱水工艺流程的密闭是一个 关键环节，因为它的运行温度较高，停留时间又长，油气容易挥发损耗。据测定， 若采用不密闭流程，脱水环节的油气损耗约占总损耗的5 0 。 原油脱水设备则是脱水技术的体现，它在原油脱水过程中占有重要地位。一 项脱水设备结构的合理与否，直接关系到脱水的效果、效率和原油的质量，以及 生产运行成本，进而影响原油脱水生产的总经济效益。因此，人们结合油气集输 与处理工艺流程逐渐走向“无罐化”，即不再使用储罐式沉降分离设备，而较普 遍地采用了耐压沉降分离设备，研制了先进的大型的脱水耐压容器。电脱水器是 至今效率最高，处理能力最强，依靠电场的作用对原油进行脱水的先进设备。电 脱水器的形式有好多种，如：管道式、储罐式、立式园筒形、球形等。随着石油 工业的发展，经过不断地实践与总结，趋向于大批采用卧式园筒形电脱水器。它 的处理规模与生产质量均已达到较高水平，每台设备每小时的处理能力就能达到 设备容积的好几倍，净化油含水率可降到0 0 3 以下。为了加快油田建设速度， 提高脱水设备的施工予制化程度，将卧式电脱水器、油气分离器、火筒加热炉、 沉降脱水器等四种设备有机的组合为一体，这种四合一设备，不仅结构紧 凑，而且节约了大量的管线、阀门、动力设备，特别是油田规模多变的情况下， 这种合一设备可以根据生产规模的需要增加或减少设置台数，所以说它具有较大 的机动灵活性。 ( 5 ) 原油稳定将原油中的轻组分( c 1 c 4 ) 脱出，使原油饱和蒸气压符合标 8u2口coii皇ko(i磊扫口c对#o=uo=ou i l o i - 一缸e 函艟惜型捌址斟攥涨扩墓i-i匦 矧嚣藿杖褂|垛 议智g孙丰g扑世k 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 准。原油稳定具有较高的经济效益，可以回收大量轻烃作化工原料，同时，可使 原油安全储运，并减少了对环境的污染。原油稳定的方法很多，目前国内外采用 的大致有以下四种： 负压分离稳定法。原油经油气分离和脱水之后，再进入原油稳定塔，在负压 条件下进行一次闪蒸脱除挥发性轻烃，从而使原油达到稳定。负压分离稳定法主 要用于含轻烃较少的原油。 加热闪蒸稳定法。这种稳定方法是先把油气分离和脱水后的原油加热，然后 在微正压下闪蒸分离，使之达到闪蒸稳定。 分馏稳定法。经过油气分离、脱水后的原油通过分馏塔，以不同的温度，多 次气化、冷凝，使轻重组分分离。这个轻重组分分离的过程称为分馏稳定法。这 种方法稳定的原油质量比其它几种方法都好。此种稳定方法主要适用于含轻烃较 多的原油( 每吨原油脱气量达1 0 立方米或更高时使用此法更好) 。 多级分离稳定法。此稳定法运用高压下开采的油田。一般采用3 - - 4 级分离， 最多分离级达6 - - 7 级。分离的级数多，投资就大。 ( 6 ) 原油储存将合格原油储存在油罐中。 ( 7 ) 天然气脱水脱出天然气中的水分，保证其输送和冷却时的安全。 ( 8 ) 天然气轻烃回收根据需要，脱出天然气中部分c 2 一c 5 ，即液化石油气。 保证在管线输送时不析出液烃。 ( 9 ) 液烃储存将液化石油气( l p g ) 、天然气液( n g l ) 分别装在压力罐中。 ( 1 0 ) 输油输气将原油、天然气、液化石油气和天然气油经计量后外输或在油 田配送给用户。 1 , 3m a p l n f o 产品和其他工具 m a p i n f 0 公司成立于1 9 8 6 年，该公司一直致力于提供先进的数据可视化、 信息地图化技术，目前已经成为该领域内的行业领跑者。m a p i n f op r o f e s s i o n a l 系列产品包括：m 印i n f op r o f e s s i o n a l ，种基于w i n d o w s 操作系统的桌面地图信 息系统软件；m a p b a s i c ，m a p i n f op r o f e s s i o n a l 软件的脚本二次开发语言：m a p x ， 包含绝大部分m a p l n f op r o f e s s i o n a l 软件功能的c o m 组件；m a p x t r e m e ，基于 i n t e m e t 的地图应用服务器：m a p x m o b i l e ，用于移动平台，如p o c k e t p c 的m a p x 平台。 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 3 1m a p i n f op r o f e s s i o n a l m a p l n f op r o f e s s i o n a l 是一套强大的基于w i n d o w s 平台的地图化解决方案。 利用m a p i n f op r o f e s s i o n a l ，商业分析专家和g i s 专家可以方便的将数据和地 理信息的关系直观的展现。它支持多种本地或远程数据库，实现了数据可视化， 并可以实现多种格式的专题图。同时支持基本的空间查询和空间分析运算以及多 种格式图形文件的转换。在该平台上，可以完成电子地图的制作和基本的操作使 用。基于该平台，可以使用m a p b a s i c 语言环境对m a p i n f op r o f e s s i o n a l 的功能 进行扩充，也可以使用m a p i n f op r o f e s s i o n a lo l e 的方式进行二次开发。 1 3 2m a p x m a p x 是基于w i n d o w sc o m 技术的桌面客户端a c t i v ex ( o c x ) 控件。是 m a p l n f o 二次开发的强大工具。m a p l n f om a p x 是地图绘制控件，可以使您轻松 地在应用程序中添加强大的地图绘制功能。m a p x 基于与其它m a p l n f o 产品( 例 如m a p l n f op r o f e s s i o n a l ) 所使用的相同的地图绘制技术。如果创建或购买了 m a p i n f o 地图数据( 表) 以用于m a p l n f op r o f e s s i o n a l ，则可以将同样这些文件 用于m a p x 。 m a p x 支持绝大部分开发语言环境，如：v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 、p o w e r b u i l d e r 、 v i s u a lc + + 等。m a p x 提供了一个流线化的对象模型，大量的方法和事件来帮助 简化开发。使用m a p x 可以开发出脱离m a p l n f op r o f e s s i o n a l 软件平台的应用， 可以完全拥有向应用程序添加强大的地图绘制功能的能力。可以将数据显示为 点、按主题遮蔽的区域、饼图或条形图等。通过在特定的半径、矩形或特定点内 组合和组织数据、执行搜索或选择地图图元，可以充分发挥m a p x 的分析功能。 使用m a p x ，可以分析和直观地表示业务数据，创建或编辑地图图元，从地 理上显示结果。下面列出了m a p x 的主要功能： 主题地图绘制使用主题地图绘制直观地表示您的数据。将数据与地图上的 每一图元相关联，然后使用颜色编码( 或其它样式) 来直观地展现数据。使 用主题地图绘制，可以使用六种不同样式的任何一种( 颜色范围、点密度、 单独值、分级符号、饼图或条形图) 查看数据。 逐层细化地图绘制通过简单的点击即可详查数据。对于o l a p d s s ，可以 通过点击令用户逐层细化到地图上的区域。 数据绑定地图可以并入来自在其中嵌入m a p x 的容器的数据、来自在 o d b c 的数据或来自d a o 数据源( 例如m s a c c e s s ) 的数据。m a p x 提供 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 若干不同类型的数据绑定，包括z i p 编码层级g e o c o d i n g 。 注释提供方位，突出显示特定数据，并且通过添加文本、符号和标签令地 图更具信息性。 图层化显示和控制地图图层的显示，使其只在地图的缩放级别属于预设的 距离内时显示。还使用或创建无缝的地图图层，可以像一个表一样处理一组 基础表。通过特殊图层类型支持特殊的应用程序类型，这些特殊图层包括动 画图层( 用于实时跟踪) 和u s e r d r a w 图层( 用于在地图顶部绘制特殊地图 元素，例如徽标) 。 光栅图像包括光栅图像底层，为地图添加吸引人的、清晰的背景。 自动加标签自动向地图添加标签，以及控制其属性和显示。 选择通过对数据进行组合和组织，充分发挥m a p x 的分析功能。选择特定 半径、矩形或特定点内的地图图元。 图元出厂值f e a t u r e f a c t o r y 对象可以创建、合并、存入缓冲区或清除点、线 条和区域图元。 工具用户可以通过单击和拖放与地图直接交互。使用m a p x 的内置导航、 选择和加标签工具，或者创建定制的工具以满足自己的应用程序的要求。 地图编辑可以使用户能够添加、修改或删除地图上的图元。 投影和坐标系统通过完全支持坐标系统和地图投影，m a p x 允许微调地图 的显示并在本机坐标中处理x ，y 数据。 远程空间服务器连接连接到在o r a c l e 、i n f o r m i x 、s q ls e r v e r 或其它支持的 s p a t i a l w a r e 数据库上运行的o r a c l es p a t i a l 和m a p l n f os p a t i a l w a r e 中存储 的活动数据。通过空间服务器，公司可以在企业数据库中存储它们的地图数 据，以便集中管理和确保安全性。s p a t i a l w a r e 和o r a c l e 8 is p a t i a l 等空间服 务器提供了高级查询处理功能，提高了一个组织的空间数据在服务器上的性 能。在r d b m s 中存储空间数据对于要求大量地图编辑并处理大数据集的 应用程序而言也是必需的。 1 3 3r a s t e r 2 v e c t o r a b l e r a s t e r 2 v e c t o r f o r w i n d o w s 是一种图形界面的高级光栅矢量化软件。该 软件可以将扫描后的单色和彩色光栅图像转换为矢量图形，非常适用于g i s 、 c a d 和科学计算等应用。r 2 v 可以实现全自动的矢量化，仅用一个命令就可以 完成扫描图形的矢量化，并且支持交互式矢量跟踪以及更加灵活的手动屏幕数字 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 化。r 2 v 同时支持矢量编辑和光栅图像编辑功能以及多层的管理，兼容多种格 式文件的相互转换，地理坐标参照和g e o t i f f 完全兼容。 1 4 n e t 平台和c 群语言 n e t f r a m e w o r k 是m i c r o s o f t 公司推出的全新的w i n d o w s 下的开发平台。n e t 框架由两部分组成：公共语言运行库( c l r ) 和框架类库( f c l ) 。n e t 框架有 助于简化服务和应用程序的开发。它实现了多语言开发、安全、部署和管理、代 码重用、代码规范化、资源管理。c l r 和f c l 的主要特点有： 一致的编程模型 简化的编程模式 一次运行，总能运行 简化部署 广泛的平台支持 编程语言集成 简化代码重用 自动内存和管理( 垃圾回收) 类型安全验证 丰富的调试功能 一致的方法故障范例 安全性 互操作性 在一段时间里，c c + + - - 直是最有生命力的程序设计语言。它们在提供了丰 富的功能、高度的灵活性和强大的底层控制能力。但这一切是以牺牲易用性、开 发效率为代价的，特别是在企业应用中，程序员在完成复杂的企业逻辑后，还要 处理很多系统底层及语言层面带来的问题，这无疑限制了程序员能力的发挥。 c # 正是在这种争取开发能力和开发效率的平衡中诞生于n e t 平台下的新语 言。它继承了c + + 最好的功能，如o o p ，同时摒弃了一些n e tf r a m e w o r k 不需 要的一些东西，例如多重继承。它将快速应用开发与对底层平台所有功能的访问 性紧密结合在一起，具备与现存应用间方便进行集成的能力。另外，它也允许程 序员在适当时候，根据自己需要直接使用底层代码。c # 是专门为n e t 应用而开 发的语言，这样从根本上保证了c 拌和n e tf r a m e w o r k 的完美结合。在n e t 运 行库的支持下，n e tf r a m e w o r k 的各种优点在c 中表现的淋漓尽致。c # 语言的 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 主要特点有： 简洁的语法 精简实用的面向对象设计 与w e b 的完美结合 完整的安全性与错误处理 版本与发布处理技术 灵活性和兼容性 1 5g i s 在石化企业中的应用现状和存在的问题 g i s 系统可以将地理信息与石化行业的业务信息、生产数据进行有机地融 合，实现可视化的生产管理、设备管理、销售管理、决策分析等，大幅度提 高生产效率和管理效率。应用g i s 系统，为石化企业提供快捷高效、准确、及 时的地理和空间信息服务，可以保证决策层、管理层、科研和生产技术人员工作 职能的实现。地理信息系统是石化企业管理创新的重要内涵和先进手段“3 。目前， g i s 主要运用于石化生产的如下几个领域中： 1 5 1 石油勘探 石油资源处于地表下部结构中，准确、直观的定位油气资源的空间分布及其 特征，以正确高效的开展部署勘探开发工作对石化企业尤其重要。传统的文档、 图纸保留形式，信息资料的检索查询方法已经无法满足石油勘探需要，g i s 可以 综合分析诸如卫星影像、航拍图片、地质勘探数据以及现有井位下部构造信息， 进行含油气系统和盆地分析、层序地层学和沉积体系研究、油气资源量评价、储 层表征等研究，为发现新的油气资源或更好的开发现有资源提供依据。 在这方面，国外的大型石化企业已经开始运用g i s 系统的优势建立勘探模 型。如壳牌石油公司在生物多样性绘图、北海南部石油勘探中均使用了g 1 s 技术。 国内石油企业也在开始研究、应用g i s 管理勘探数据”。辽河油田利用g i s 支 持的遥感技术，寻找尚未开发的油气资源。g i s 的加入，使得地质数据的分析更 加快捷，并且在勘探上已经取得了一定效果”1 ；胜利油田开发了l ：5 万地图数据 库，将勘探采集的原始数据，以及经原始处理后的中间数据并参考钻井、电测、 试油、采析化验等多种信息经g i s 的分析处理，自动生成不同类型的物化探成果 图件、分析图件和各类数据，向决策者、研究者提供物化探各类信息，加快勘探 速度。 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 5 2 油田设备管理 大型石化企业必须管理从油井到管线网络，再到炼油厂的每一个环节。有效 的规划、操作和维护这些地理分散且众多的设施就显得十分重要。g t s 系统可以 克服原有设备管理系统中图纸和属性数据分离的缺点，将两者有机的结合起来， 实现图形、数据共享，空间查询以及图形数据和文字数据的联合查询等功能，并 在此基础上提供对设备的维护。而基于g i s 的数据分析将为决策节约1 2 个数量 级的时间“，使得对设备的管理更加富有效率。在这方面，美国和其他一些国家 的公司已经利用g i s 管理油田的众多油井和水井，并利用地理信息系统进行数据 分析。”，探讨设备安装维护的可行性“。 在中国石油抚顺石油厂建立的计量仪表系统中，通过g i $ 平台建立了可视化 的管理信息系统，实现档案数据和地图数据的自动关联1 。通过查询，可以方便 的获得对应的仪表位置和档案数据，并且还可以制定出设备的最佳巡检、维护路 线，指定维修计划，提高维护作业效率。企业根据获得的完整数据和实时工况， 可以方便的调整设备操作。系统使用后，不仅提高了决策管理水平，还带来了客 观的经济效益。 1 5 3 输油管道 长距离的管道输送必须保证高效可靠的维护，特别是在发生紧急事件时能迅 速做出反应和正确的处置。g i s 系统可以用来组织和管理管道数据，并提供强大 的管网分析功能，对管道进行网络分析、追踪分析、安排规划油品输送顺序，指 定应急时阀门关闭方案，提高管理效率。 国外在这方面起步较早，美国还建立了全国性的国家石油天然气在线、国家 管道地图系统( w w w n p m s r s p a d o t g o v ) 来管理国内的管网系统。伊朗国家石油公 司( n i o c ) 依据管理的西南石油管道情况，综合考虑管线长度、地形学、地质学、 土地使用、河流、湿地、道路以及铁路等多种因素，在地理信息系统基础上建立 模型，综合成本和地形条件，设计出费用最低化的管线埋设路径，与原先埋设路 径相比费用降低了2 9 “”1 。 国内近年来也可以看到一些成功的应用实例。中国石化川西集输管网由于采 用人工管理方法，无法掌握准确全面的管网实际运行情况，导致管网压损日益严 重。根据实际需要，企业建立了g i s 平台下的天然气集输管网地理信息可视化系 统”。地理信息系统不仅与数据采集系统整合在一起而且与管网调度分析模型进 行了连接。实时采集的数据，如管网的储气能力、流量、压力等，都可以立即经 天津大学硕士学位论文第一章文献综述 过分析后显示为各种图形和图表。利用自带的养护模块还可以自动生成管网养护 报告，方便了对对管线、场站、阀室的维护工作。 1 5 4 其他领域 随着g i s 在石化企业中应用的不断深入，地理信息系统不再仅限于石化企业 的生产管理中，也在其他领域崭露头角。石油石化企业原料及产品具有易燃易爆、 有毒有害和易腐蚀等特点。因此，对安全生产的要求更严、更高。使用g i s 平台 维护企业生产安全，预防自然灾害肋止污染环境”6 1 ”是g i s 在石化行业的新应用 之一。韩国k o s h a 公司将危机排查、风险评估、推理结果分析、应急处理和反 应等众多安全管理要素结合在一起，基于g i s 平台，建立“风险综合管理系统”， 与外部数据库相结合，应用于石化企业安全管理，以期提高化工厂安全控制技术 水平“。 中国石化集团公司为了强化安全监督管理，开发了基于g i s 的安全监控系 统，但目前尚未见到发表文献。该系统以全行业关键装置要害部位为对象，在石 化集团i n t r a n e t 网上建立起基于w e b g i s 结构的具有可视化信息发布、信息传递、 应急监控指挥等功能的应用信息系统。 该系统将包括石化集团公司所有的油田、炼化、销售、施工企业及其二级生 产单位和关键装置要害部位的基本信息、平面布置、生产工艺流程、设备设施、 安全网络、应急预案等，采用数据库和地理信息系统平台，完成监督管理的各项 工作。系统实现了安全监督管理信息与地理空间属性有机结合，通过该系统可全 面了解石化企业主要设施、重点设备在空间的分布状况，并可在地图上直接获取 安全信息。在发生紧急情况时，系统可以根据预先制定的应急方案，迅速做出关 键装置，要害部位的处制方案、灭火方案，并根据系统提供的事故分析功能，快 捷估算出物料泄漏、火灾、爆炸等事故造成的破坏区域和影响范围，确定危险浓 度区、隔离区和警戒区，并将事故情况及时在g i s 平台上直观显示。 1 5 5g i s 在石化行业应用总结 不同类型石化企业对g i s 有不同的需求，g i s 起到的作用也不相同： ( 1 ) 在石油企业中的作用 由于石油勘探对地理信息的依赖性，石油企业更加偏重于使用g i s 来分析数 量众多、纷繁复杂的勘探数据，管理地理分散，远离城市的设施、资源，同时实 现集输性的数据监控和自动控制，g i s 将作为该类系统的主体或重要组成部分出 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 现。 f 2 1 在炼化企业中的作用 炼化企业总的来说，整体对地理定位信息的需求并不十分强烈，但个别领域， 如管线网络仍然强烈依赖于g i n 的空间分析功能。g i s 在炼化企业中更多的作为 直观、生动的数据表现层，将各种复杂的数据有效的结合统计并可视化的显示的 一种手段，为企业管理者提供一个高效、快捷的辅助决策和企业运行模拟平台， g i s 与企业的e r p m i s 等办公自动化系统的整合将成为炼化企业技术经济分析的 重要方法。 综合分析地理信息系统在石化行业的应用现状，g i s 在这些应用环节中解决 了石化企业管理中的诸多问题。可以归纳为以下几点： ( 1 1 以地理信息系统辅助于遥感数据建立数学模型、直观图形和数据挖掘代 替传统计算建模方式o ”2 “。 f 2 ) 以计算机辅助设计、管理代替完全人工处理。 f 3 ) 以图形图像化综合后台数据管理代替图纸加文字的传统描述”“。 f 4 ) 以可视化联动报警到主动处警代替被动接警处警。 当然，在石化具体业务的应用中也发现，由于g i s 技术发展的局限，在解决 以下问题时仍需要对g i s 进一步研究和开发： ( 1 ) 由于传统的g i s 是建立在二维的地球球面坐标和平面笛卡儿坐标基础上的， 在表现管道、节点等空间三维地物时，缺乏表现力，无法反映物体真实空间位置。 我们正致力于这方面的研究，使用d i r e c t 3 d o p e n g l 与g i s 相结合的方式渲染 三维立体效果，但如何和g i s 建立关联，进行坐标变换又成为必须解决的问题。 ( 2 ) 在化工自动化控制领域中，自动化控制管理生产如何与g i s 结合起来，充分 发挥g i s 的优势而又保证自动控制的精度和实时性也是目前急需探讨的问题。 ( 3 ) 在企业管理中，管理者不是一个个体，而是一个组织，一个群体，他们之间 是通过工作流来进行决策分析的，g i s 如何协同工作流工作，与其他系统实现彻 底对接和数据完全共享，进行实时的决策支持，仍然是我们应该继续研究的另外 一个问题。 1 6 本文研究的内容 本文研究的主要内容是针对石化企业管理信息化存在的问题，尝试以地理信 息系统作为石化企业生产管理的表现形式和手段，编写实例程序验证可行性，为 今后g i s 在该领域更加全面的应用进行前瞻性的工作。主要包括以下几个方面： 天津大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 基于g i s 的可视化信息管理模式研究：制作适合石油企业生产需要的电 子地图，准确标识企业的各种生产资料位置，同时绑定相关数据，为企业管理者 提供直观的显示方式。 2 实时信息共享方法研究：以石油企业地面工程生产管理为研究对象，结 合实际，针对关键工艺、设备、设施的管理编写监控计量站、三相分离器和原油 计量交接工艺的程序。实现和实时数据库以及企业其他信息管理系统的连接，使 管理层远程、实时掌握和监控生产数据，为科学管理