管道安装管理系统设计说明书.doc

管道安装管理系统设计说明书0 目的完整性管理是实施管道维护科学化、管理科学化的重要内容，完整性管理信息平台是实施完整性管理的重要内容，建立和提出管道完整性管理信息平台的建设与运行的体系文件，是保证管道安全运行的重要内容，可为实施完整性管理的有效性打下坚实的基础，该文件分册将有利于中国石油管道管理者通过IT技术来实现管道完整性管理，有助于实现完整性管理程序所规定的内容，通过信息共享实现管理的科学决策。管道完整性管理涉及多个的业务部门，各部门的协调合作是管道高效运行的保障。在地区公司和股份公司的完整性业务管理部门，实现互通互连的共享平台，通过各地区公司与股份公司管道完整性管理信息结合的方式，全面、直观、准确地反映管道系统及其相关信息的现状、分布及技术特征，最大限度地实现信息资源共享，为天然气管道的运营管理提供参考依据和辅助决策支持，完整性管理信息平台系统可以做到完整性过程的信息监控。1 应用范围本文件分册适合于天然气管道公司的完整性管理，适用于中国石油各管道公司运行管理者和维护工程师或其它相关人员，应用范围为输气管道干线、站场、压气站、储气库。2 定义n 完整性管理信息平台：实现完整性管理风险评价、完整性评价、完整性决策的信息技术平台，包括MIS/GIS系统空间图形组件与管道地理特征的结合应用、完整性管理的管理流程的实施、完整性修复的决策等基本功能，逐步实现完整性智能专家决策系统。是专门从事管道完整性管理的信息技术平台。n 数据系统：数据的管理、存储、使用、编码等一系列问题的解决方案的集成，由数据库统一管理的系统。n 数据结构模型：数据采取一定的编码方式、分类方式、调用方式、存储方式等的结构组合。n 完整性数据集成：把各种数据源与管道内的其它数据层集成在一起，对于有效完整性管理系统的开发是一种非常重要的应用。如ILI 数据与 GIS 系统的集成。n 完整性管理HCA 识别： 在完整性信息平台上，进行软件自动分析识别在出现灾难性管道事故时可对其附近的特定文化特征产生不良影响的管道中心线范围。一般，在 C-FER 公式中使用管道直径和工作压力计算潜在影响半径。使用潜在影响半径与周围的建筑物/位置进行相互切割，以找出可能遭受影响的低机动性区域或人口密集/使用密集区域。n 最佳应急区： 使用一种智能道路中心线位置层确定地区消防站、急救服务站等应急服务提供者的最佳区域。n 应急人员和公用设施联系： 把管道设施切割到应急区内的公安、消防、公用设施等应急机构的联系信息（电话号码、地址等）与管段链接起来，点击感兴趣区的管道中心线就可以访问这些联系信息。这样，当出现紧急情况时就可以立即获得联系信息。n 管道HCA撤离： 当出现管道紧急情况时，迅速识别事故地点附近的高风险区/人口密集区并安排撤离。n 数据库管道信息的维护： 对数据库内各类数据（其中包括但不限于设施/运行数据）的全面的管理与维护功能。数据维护软件必须能够维护线性参照（定位）的管道数据，引导操作员分析复杂的竣工维护场景（例如更换管道、改线等），管道中心线以及所有相关设施、运行及完整性相关数据源的维护功能非常重要。n 自动定线图生成： 数据库提供绘制各种定线图所需的数据，连续的地理基础和设施基础要求定线图软件从数据库内提取（剪切）信息并根据所要求的显示比例和格式对其进行配置，自动生成线图。n EAM系统，是指企业资产管理系统，对于资产密集型企业，实施的以预防性维护基础的管理系统模式，主线以工作单的提交、把控计划、财务、供应、生产的各个环节，有利于理清资产的详细情况，工作状态、备品备件的供应情况，有利于资产的全生命周期的管理。n 管道GIS系统：即管道地理位置信息系统，该系统融入多层管道施工、维护、检测及物理定位数据，建立管道及其沿线周边地理环境信息储存、管理、统计、分析、评价、预警以及决策辅助机制。对管道干线及站场的生产运行过程和设备状态进行数字化、图形可视化的动态安全监测和管理；提高应对生产安全管理中突发事件的能力。可用于管线的施工建设，运行期的风险及完整性评价，企业的维护、大修、抢险和应急指挥等作业。继而有效管理管线沿途数据、优化业务管理、降低成本、提高工作效率和提供更好的业务决策支持。3 完整性管理信息平台系统3.1 完整性管理信息平台框架建立管道完整性管理信息共享平台，是为“数字管道”开展的基础信息设施建设工作，有利于提高管道完整性管理的实施效率，有利于天然气管道运输系统完整性信息资源的共享和重大事件的决策，基于此，平台框架应包括以下几个方面内容： （1） 建立一个统一的天然气管道完整性数据服务平台；（2） 建立一套统一的天然气管道完整性管理的流程及在平台上实施管道完整性管理；（3） 建立完整性管理的评价标准体系。 框图表示如下： 管道安装管理系统完整性管理体系文件标准规范更新管理文件完善标准规范内检测外检测基础数据采集控制检测.风险评估适用性评价安全评价基线评价效能评价 数据采集完整性评价决策维修维护制定管理计划管道修复技术管道维护技术管理实施过程3.2 完整性管理软件系统的组成 数据收集和分类模块 内检测数据 外检测数据 监测数据 完整性评价系统模块 风险评价 适用性评价及寿命评估 安全评价 地质灾害评价 完整性管理决策模块 完整性维修维护决策模块3.3 数据系统结构模型3.3.1 数据网络结构 完整性数据管理系统必须是一个开放、标准、支持多种软硬件平台的网络系统。为确保系统的可靠性，单独设立一台接在具有千兆速率主干网上的PC服务器提供与完整性数据管理系统应用有直接关系的服务支持，分布在股份公司、地区公司、地区公司分部的客户机通过地区公司的企业网来访问完整性数据管理系统服务器。3.3.2数据系统配置及性能要求数据管理系统硬件配置清单中的硬件必须是具有良好性价比的知名厂商的成熟产品，在国内有广大的用户群，有完善的售后服务和本地技术支持，必须能满足系统设计的要求并适当考虑冗余，存储空间应留有至少30%的余量，具体的数据存储方案由承包商制定，经地区公司同意后实施；系统具备20台客户机同时访问的服务支持能力。供硬件配置中的服务器及其它硬件应247小时正常运转，系统的故障率不得超过2。数据系统选用软件必须是具有良好性价比的知名厂商的成熟产品，在国内有广大的用户群，有完善的售后服务和本地技术支持，经地区公司同意后实施。在数据系统地图的比例尺、精度、大小等方面必须满足完整性数据管理系统的要求，具有良好的性价比，经地区公司同意后购买。数据系统（包括完整性数据管理系统的硬件、软件和网络）平均无故障时间（MTBF）应不小于50000小时；平均故障维护时间（MTTR）应不大于30分钟。数据系统应具有容错能力，故障自诊断能力。数据系统冷启动应小于120秒，热启动小于60秒。系统各层与数据库有关的信息集中到完整性数据管理系统后台数据库处理，以适应地区公司广域网特有的数据传输方式，提高信息访问效率。数据系统的可用性及可靠性应不小于99.9%。3.3.3 数据系统设计要求采用B/S模式来设计系统的架构。数据库选择标准：所选择的数据库产品应能够同时存储和管理空间数据和属性数据，具有较高的空间数据索引性能，能被大多数开发环境支持，能运行在多种软硬件平台、网络环境中，性能稳定，且便于维护，要求在国内有较广泛的用户群。数据系统平台的选择：所选的完整性数据管理系统软件平台产品功能应完备、强大、全面、直观和易于二次开发，适合各种完整性数据管理系统应用软件（包括天然气长输管线）的开发，在中国各个行业有庞大的用户群。数据系统开发环境的选择标准：应根据地区公司的业务特点结合不同开发环境的特征选择最佳的完整性数据管理系统开发环境，确保完整性数据管理系统的质量。3.4 完整性管理信息平台系统的功能3.4.1数据管理系统功能数据管理功能，要能够完成管道设计、施工、运行管理数据的管理，所有数据储存在同一数据结构的数据库中，实现数据共享。数据系统应包括但不仅限于以下功能模块：（1）本地管理系统：数据输入、地图维护、数据维护、统计分析、图形与参数对照图、GPS车辆管理系统、模糊查询、安全评价、风险评估、完整性管理、应急指挥、输出模块、系统管理、用户管理等；（2）数据WEB系统：信息发布（包括报表）、查询、数据收集等。3.4.2 数据系统接口要求数据系统接口是完整性管理信息平台的可扩展性内容之一，在完整性管理平台建设过程中要考虑与各地区公司在建管道的接口预留，能与地区公司、地区公司各管道现有的监控与数据采集系统（SCADA）、企业资产管理系统（EAM）、企业信息门户（EIP）、办公自动化系统（OA）接口，科研管理系统（STM）以及其它系统进行接口。具体要求如下：1）与监控与数据采集系统（SCADA）的接口要求：在保证SCADA系统的绝对安全的前提下，完整性数据管理系统应能从SCADA提供的接口（ODBC和API）中直接把数据写入完整性数据管理系统数据库，能从SCADA的历史数据库（Sybase）中读取完整性数据管理系统所需的数据到完整性数据管理系统 数据库。2）与企业资产管理系统（EAM）的接口要求：在保证EAM系统绝对安全的前提下，能从EAM系统提供的接口（主要是Oracle数据库接口）中直接读取完整性数据管理系统所需数据（主要是设备数据和位置数据）到完整性数据管理系统数据库中。3）与拟建的企业应用集成（EAI）的接口要求：地区公司的EAI正在建设中，完整性数据管理系统承包商应按EAI提出的接口要求开发与EAI的接口，具体的要求在两个项目实施中由EAI承包商与完整性数据管理系统承包商相互协商解决。4）与拟建的车辆管理系统（GPS）的接口要求：完整性数据管理系统应在数据库、地图和应用层上把GPS整合到其中，即把GPS做成是完整性数据管理系统的一个功能模块，具体的技术细节由完整性数据管理系统承包商与GPS承包商协商解决。5）与企业信息门户（EIP）的接口要求：完整性数据管理系统应提供ASP/JSP数据接口，以便能在EIP指定的位置显示完整性数据管理系统系统中的有关数据、图像等。6）与办公自动化系统（OA）（主要是Lotus Notes邮件系统）的接口要求：完整性数据管理系统应能在条件满足时自动向Lotus邮件系统的指定账户发送邮件，并且可以在完整性数据管理系统中方便定制发送邮件的条件、账户及发送的邮件内容等。7）与其它系统的接口要求：本完整性数据管理系统应提供符合国际、国家、行业及企业标准的对外接口，如标准的数据库接口，API接口等。8） 系统的升级及二次开发：系统应具有良好的开发性，方便升级和作进一步开发。9）数据输入模块的功能应支持遥感技术（RS）、GPS技术等。10）系统应有三维图形显示功能，能把管线、有关专业（如设备、电气通信等）的设备、沿线建筑物、水工、周边环境、管线设备的横截面及其它需要三维显示的事物能用三维图像显示出来；图形的显示应具有鹰眼功能；图形的显示、放大、缩小和平移等有关操作。3.4.3 管道数据分析功能（1）数据的分类功能管道的地理信息数据、管道的基础数据、管道的完整性评价数据，这三类数据构成了完整性管理信息平台系统数据库的基本要素，这三类数据最终要将管道的地理信息数据、管道的基础数据分类、整合为管道完整性评价所需数据，按照完整性评价的需求，将前两类数据自动分类和补充。数据的分析功能：数据分析功能是完整性管理系统的重要内容之一，要实现以下功能：1） 缺陷评价和寿命评估分析2） 管道安全评价分析3） 定量、定性风险分析4） 内腐蚀（ICDA）评估5） 外腐蚀（ECDA）评估6） 其它评价3.4.4 管道安全运行管理完整性管理信息平台保证管道安全运行管理，保证正常运行管理沟通的无障碍，保证完整性管理的顺利实施。3.4.5管道维修维护管理3.4.6 抢修指挥3.4.7 帮助和培训 帮助功能全面系统的完整性管理体系文件内容管道数据管理管道数据分析功能管道安全运行管理管道维修、维护管理抢修指挥帮助和培训功 能 设 想3.5 完整性管理软件系统的结构管道安装管理系统功能基础软件构成运行操作过程数据层面构成数据库结构 3.5.1 完整性管理（PIM）信息平台软件系统结构3.5.1.1 数据层元数据是描述数据的数据，通过对空间信息的描述，为用户提供数据的“目录”结构，一方面提供用户了解已有空间数据的“门户”，获得包括提供单位，获取方式，数据内容等空间数据的描述信息；另一方面，通过元数据服务可以不断的把各种空间数据纳入天然气地理信息共享平台，打破信息孤岛的“壁垒”，实现真正意义上的信息共享。信息融合是指多传感器的数据在一定准则下加以自动分析以完成所需要的决策和评估而进行的信息处理过程，通过信息融合协调多源数据、充分综合有用信息，提高在多变环境中正确决策的能力，信息融合包括三个等级：l 监测级。指直接在采集到的原始数据层上进行融合，在各种传感器的原始测报未经处理之前就进行数据的综合和分析。l 特征级。是指先对来自传感器的原始信息进行特征提取，然后对特征信息进行综合分析和处理。l 决策级。是指针对具体决策目标的最终结果。基于元数据的信息融合技术，是通过元数据描述天然气管道运输系统中的空间数据，通过信息融合实现多源空间数据的共享，在数据层形成综合空间数据库，为应用系统在数据层上实现交互、共享。3.5.1.2 中间层中间件是泛指能够屏蔽操作系统和网络协议的差异，能够为异构系统之间提供通讯服务的技术。中间件位于操作系统与应用软件之间，保证应用软件的相对稳定和功能扩展，中间件通常分为五类：远程过程调用、面向消息的中间件、对象请求代理、分布式事务代理、数据库访问中间件。天然气管道地理信息平台的中间层借助中间件技术，实现安全事务管理功能、标准数据交换功能、系统安全管理功能、均衡网络负载功能、系统性能监控功能、服务扩展功能等，中间层在应用层和数据层之间，建立一条安全、可靠的“访问通道”。3.5.1.3 应用层组件技术为分布式企业开发提供一个高级的开发模型，通过在服务级别上封装划分的问题，通过提供接口更直接地为靠近问题域的设计人员提供分析和设计模型。应用系统可以由各种组件动态组合，也可以共享分布在网络上的各种组件提供的数据和服务，通过开放的分布式对象通信标准（DCOM，CORBA，J2EE等），可实现跨越不同体系结构、不同软件平台、不同操作系统的应用软件开发。基于天然气管道地理信息共享平台的应用系统可以包括以下几个方面：l 系统信息维护系统。该系统对系统用户、系统功能配置、系统访问控制等进行管理。l 管线图文资料管理系统。系统提供比例尺图、示意图的维护功能。由于管线设备一般采用地下铺设，所以给设备故障定位、设备维修等方面造成了困难，完整性管理（PIM）信息系统系统可以根据管线建设的原始图纸资料对重点设备进行三维影像处理，使管理人员通过计算机方便的了解管线地下部分的构造，并结合运行数据分析故障点及安排合理的维修计划。l 管道运营监测系统。通过完整性管理（PIM）信息系统平台提供的图形界面对管线的全线运行状况进行监测，通过点选、框选、量算等完整性管理（PIM）信息系统手段对监测点的运行状况进行详细查询，包括流量、压力、温度等实时生产信息，同时提供设备运行预警功能，提高设备的维护质量、缩短故障排查时间。l 管线安全风险评估和完整性分析管理系统。该系统是安全风险评估和完整性分析管理体系的辅助决策系统，通过专家分析模型结合完整性管理（PIM）信息系统平台的监测数据提供可视化的安全风险评估及完整性分析管理界面，通过完整性管理（PIM）信息系统平台直观的发现潜在安全隐患，提供国际、国内专家就相关问题的解决方案。l 管线应急预案信息系统。根据评估和管理系统的数据，提供突发性事件及各部位发生灾害性事件时的处理方法，通过完整性管理（PIM）信息系统平台提供事件模拟功能，直观的反映事件蔓延的趋势，使管理人员可以预先进行事件防范操作。系统使用全线监控，通过完整性管理（PIM）信息系统提供的方便的地址对象管理功能，安全管理人员可以快捷的定位时间、地点、下达任务通知等，减少中间环节、最大限度地减少突发事件的经济损失。3.5.2 完整性管理信息系统数据库结构国际上有三种数据库结构：ISAT 是综合空间分析技术（Integrated Spatial Analysis Techniques）PODS 是管道开放式数据标准（Pipeline Open Data Standard）APDM 是 Arc完整性管理（PIM）信息系统 管道数据模型（Arc完整性管理（PIM）信息系统 Pipeline Data Model）建议股份公司完整性管理（PIM）信息管理平台，采用APDM管道数据模式。3.5.3 基础软件构成 构建在Windows平台上， 依靠SQL SERVER或其它数据库来存储文件， 依靠WEB实现网络化， 以完整性管理（PIM）信息系统支持的软件平台来支持地理信息， 以管道在地理信息系统中各参量的地理坐标来管理所有的管道数据。 3.5.4 数据层面构成（1）数据层要求它保存包括一级数据（管道相关数据）、三级数据（用于输入或计算的数据）、二级数据（使用过的或废弃的数据）在内的所有数据。数据模块位于管理系统的中心，用于管理包括与管理系统外部数据链接在内的所有数据源。数据模块的基础是中国石油确定的标准数据结构。该数据模块支持该标准定义的公用数据流。 管道地理信息层 1：100万、 1：25万、 1：1万的地图、 遥感图， DEM（数字高程模型） 管道基础数据层 管道完整性评估分类层管理系统的数据层面主要包括地理信息层、管道基础数据信息层，管道完整性评价信息层，对管道地理信息层，主要选用1：100万、1：25万、1：1万的地图、SPOT5卫星的10米精度的彩图和2.5米精度的黑白图符合遥感图或卫星0.61米精度卫星遥感图，对1：1万的图生产DEM（数字高程模型（Digital Elevation Model 简称DEM）管道的基础数据层，包括设计、施工和运行管理的所有数据。(2) 技术要求基础地图精度要求矢量基础地图特征的水平精度至少为 10 m。光栅图像的分辨率和精度最低应达到如下要求：位置比例分辨率管道走廊1:40,0000.6 m一般区域1:100,00020 m以管线为中心的 6.5 公里走廊的 1:40,000 数字正射图像，分辨率 0.6 m（黑白）。1.2 1:100,000 数字卫星图像，分辨率 20 m（黑白），覆盖全中国。(3) 矢量基础地图特征：o 公路网o 铁路o 建筑物o 土壤o 地震带o 断裂带o 洪水位o 水文o 行政区o 植被o 土地使用o 应急服务o 外部管道o 公用设施o 地区公司 o 操作位置(4) 管道设施特征属性数据o 附属物（不承载天然气压力的设施附属物，如清管器信号点、测试引线、发射器、接收器等）o 支管连接o 套管o 封闭物o 涂层o 压缩机o 联系人o 线路穿越o 弯头o 锻接头o 现场记录o 法兰o 接地床o 工作压力范围o 仪表o 管道特性（外径、壁厚、等级、焊缝类型等）o 静水压力试验o 整流器o 异径管节o 河流配重o 站点（压缩机站、仪表站、阀站）o 套袖o 建筑物o 旋阀o 三通o 阀门o 容器o 焊接4 系统运行操作应用远程计算机通过当地服务器与本地系统服务器相连，本地用户直接与本地服务器相连，实现WEB功能下的管道完整性管理（PIM）信息平台系统应用以及完整性信息及完整性评价共享。如下图所示：远程用户当地服务器管理数据文件数据连接软件数据库软件管道完整性管理系统当地用户现场计算机 4.1 管道设施数据维护管道完整性管理（PIM）信息系统需要用于管理中心线、设施数据（阀门、旋阀、三通等）以及其它参照特征（线路穿越、建筑物、工作压力等）的线性参照信息的工具。在整个复杂管道改线或竣工过程中，必须持续地维护管道中心线和设施属性数据。管理软件中应包含一个功能全面的编辑器，可以根据规则在 ARCGIS管道数据模型 (APDM) 中设置和编辑管道特征。该应用还包含可定制的工作流程，可用于复杂的管道改线工作。4.2 定线图生成现场管道维护与运行人员在日常工作中要使用包含工作所需信息的各种管道定线图。传输管道 完整性管理（PIM）信息系统 的一项基本要求就是这些定线图（包括硬拷贝形式和可通过 web 访问的数字文件）的生成。定线图生成应用必须通过允许用户灵活地设置定线图参数和数据显示选项来帮助用户生成定线图。该应用必须能够生成从新施工图到完整性图的各种定线图。定线图生成后，用户必须能够在源数据发生变化时重新生成定线图。定线图生成必须既能够单张地也能够成组地（批模式）生成定线图。4.3 现场数据访问手持数据采集设备的发展及 GPS（全球定位系统）的使用使现场数据采集成为管道完整性数据维护的一种可行工具。人们能够准确地现场采集管道数据并将其自动上传到企业完整性管理（PIM）信息系统。另外，人们还能够现场浏览和查看原有管道数据。软件能够显示背景矢量图像和光栅图像来帮助操作人员定位特征。该软件还可以在管道开挖过程中采集和管理检测与维修信息。该软件运行在启用了 GPS 的行业标准手持设备上。4.4 Web 应用 Web 应用必须提供一套用于快速、方便地通过网络 web 提供的定制的功能。选择相关软件用于根据特定的管道用户需求定制功能。该软件具有强大的协调工具，能够帮助工程设计、施工及运行部门之间进行沟通，可以通过一个基于浏览器的简单界面快速地提供项目或位置相关的各种信息。web 客户端可以访问任何位置或设施的相关表格数据、工程图纸