施展 韓雷 何錚艷

國家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司昆明輸油氣分公司

摘  要：山區(qū)管道面臨較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，亟需應(yīng)用信息技術(shù)提升管理水平。分析了管道管理系統(tǒng)存在的問題，介紹了三維可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)架構(gòu)及核心功能。通過實(shí)際應(yīng)用解決了部分管理難題，展示了良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：山區(qū)管道；三維可視化；模塊功能；場景模擬；報(bào)警；巡檢

山區(qū)管道沿線地形地貌復(fù)雜多樣，地質(zhì)災(zāi)害、第三方施工等威脅管道安全的風(fēng)險(xiǎn)時有發(fā)生。加之經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，管道沿線高后果區(qū)數(shù)量不斷增加，管道保護(hù)工作任務(wù)繁重，責(zé)任重大。

隨著信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來越多，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，維護(hù)人員每天面臨大量的重復(fù)性手工故障排查工作，不僅費(fèi)時費(fèi)力而且容易出錯，亟需智能化手段幫助提升效率；同時，日常運(yùn)維工作流程化、規(guī)范化、信息化不足，造成工作效率低下，管理質(zhì)量需要進(jìn)一步提升。

因此，亟需探討運(yùn)用三維可視化技術(shù)解決山區(qū)管道安全管理難題，建立統(tǒng)一的可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)平臺，全面提升管道風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時泛在感知能力，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行管理的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，降低運(yùn)維工作難度和管理成本。

1 三維可視化系統(tǒng)

管道三維可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)，探索 “可視化、精細(xì)化、智能化”管理新模式，通過虛擬仿真場景和真實(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)時、直觀展現(xiàn)監(jiān)控和報(bào)警數(shù)據(jù)，建立日常管理、故障告警、故障定位、根源分析一體化的高效運(yùn)維流程，實(shí)現(xiàn)過程管理、閉環(huán)管理，達(dá)到實(shí)時、高效管理目標(biāo)。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

三維可視化系統(tǒng)架構(gòu)包括六個層級，其設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

（1）監(jiān)控層。設(shè)備監(jiān)控層將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時上傳到子系統(tǒng)層。

（2）子系統(tǒng)層。集成多個子系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、工藝和焊接點(diǎn)展示系統(tǒng)等。子系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集設(shè)備監(jiān)控層采集的數(shù)據(jù)并存儲；為系統(tǒng)提供接口或開發(fā)數(shù)據(jù)庫；接受應(yīng)用層命令下發(fā)到控制器。

（3）傳輸層。包括用來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議、基于http協(xié)議的API接口、共享數(shù)據(jù)庫等，進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸。

（4）集成平臺層。對各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和存儲，可向應(yīng)用平臺提供接口或共享數(shù)據(jù)庫；可向第三方系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口；同時實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的整合與應(yīng)用。

（5）應(yīng)用平臺層。包括系統(tǒng)核心功能模塊，主要負(fù)責(zé)具體業(yè)務(wù)處理，將處理結(jié)果信息傳遞給可視化層。

（6）可視化層。即BIM三維平臺和大屏展示。

1.2 核心功能

（1）涂層工藝展示。通過三維視圖方式展示管道管壁涂層工藝，管道涂層分層展開，逐層展示不同涂層材料信息。

（2）管道焊接點(diǎn)展示。通過三維視圖方式展示管道焊接點(diǎn)信息，包括焊接類型、樁號和里程、施工日期、檢測日期等數(shù)據(jù)，并在管道三維模型中準(zhǔn)確定位焊接點(diǎn)。

（3）數(shù)據(jù)綜合展示。通過對接管道陰極保護(hù)、地災(zāi)監(jiān)測、管道壓力、應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測系統(tǒng)，全面監(jiān)測管道運(yùn)行狀態(tài)，集中展示管道安全運(yùn)維管理相關(guān)信息，實(shí)時動態(tài)呈現(xiàn)告警信息、相關(guān)監(jiān)測設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)信息，快速定位故障點(diǎn)。

（4）視頻監(jiān)控。自動定位并關(guān)聯(lián)事件現(xiàn)場附近監(jiān)控?cái)z像機(jī)，調(diào)取現(xiàn)場畫面，快速切入事件場景，方便管理人員對現(xiàn)場問題狀況做合理的判斷和處理。

（5）報(bào)警管理。統(tǒng)一報(bào)警界面，發(fā)生安全報(bào)警時系統(tǒng)強(qiáng)制中斷當(dāng)前所有操作并調(diào)出報(bào)警界面，定位報(bào)警位置高亮顯示并閃爍，直至系統(tǒng)復(fù)位或報(bào)警解除。可分別查看和處置異常報(bào)警和故障報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對報(bào)警事件的閉環(huán)管理，涵蓋報(bào)警確認(rèn)、處理狀態(tài)、處理結(jié)果等全過程，實(shí)現(xiàn)過程管控。

（6）報(bào)警聯(lián)動。發(fā)生報(bào)警時，系統(tǒng)精確定位報(bào)警點(diǎn)，關(guān)聯(lián)現(xiàn)場附近監(jiān)控設(shè)備，調(diào)取現(xiàn)場畫面，方便管理人員對現(xiàn)場狀況做出合理判斷和處置。

（7）大屏幕展示。通過大屏幕實(shí)現(xiàn)更多管理行為和對外宣傳展示，效果更為直觀、清晰。

1.3 管理功能

（1）管道運(yùn)行可視化。通過管道三維建模，實(shí)現(xiàn)對管理對象從整體到局部的三維實(shí)景顯示，構(gòu)建多視角、多維度、分層呈現(xiàn)的虛擬現(xiàn)場環(huán)境，將各個獨(dú)立系統(tǒng)融合為一體，實(shí)現(xiàn)文字、圖像、數(shù)據(jù)信息的綜合展示。

（2）可視化分析。通過虛擬仿真場景和真實(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，對管道光纖預(yù)警信息、安防視頻監(jiān)控信息、管道設(shè)施基礎(chǔ)信息、管道工藝展示信息、管道焊接工藝信息等集成展示，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)地上地下、管內(nèi)管外、運(yùn)行報(bào)警等數(shù)據(jù)實(shí)時綜合呈現(xiàn)。建立面向場景的信息歸集能力以及事件分析能力，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行維護(hù)管理、監(jiān)測預(yù)警、分析決策的可視化、簡單化、精細(xì)化、智能化，提高系統(tǒng)維護(hù)和管理的自動化水平，具備協(xié)調(diào)運(yùn)行能力及完善管理功能，實(shí)現(xiàn)功能集成、數(shù)據(jù)集成和管理界面集成。

（3）一體化管理。整合數(shù)據(jù)、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)與綜合平臺之間的信息共享，解決各系統(tǒng)相互孤立、業(yè)務(wù)無法聯(lián)動、功能無法集成等問題，現(xiàn)場信息直觀呈現(xiàn)，實(shí)時可視，實(shí)現(xiàn)“一體化”管理。

2 應(yīng)用情況

2.1 運(yùn)行管理

多系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用、統(tǒng)一管理，管道運(yùn)行情況實(shí)時監(jiān)控。管道光纖預(yù)警信息、安防視頻監(jiān)控信息、管道設(shè)施基礎(chǔ)信息、管道工藝展示信息、管道焊接工藝信息等對各類管道信息集成展示（圖 2、圖 3、圖 4），實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行維護(hù)管理的可視化、簡單化、精細(xì)化。

系統(tǒng)自2020年9月底運(yùn)行以來，已累計(jì)自動預(yù)警22次，其中管道沿線第三方施工機(jī)械挖掘觸發(fā)報(bào)警2次，村民人工作業(yè)挖掘觸發(fā)報(bào)警7次，重車碾壓觸 發(fā)報(bào)警11次，其他未知原因干擾產(chǎn)生誤報(bào)警1次，應(yīng)急演練模擬測試告警1次，準(zhǔn)確率達(dá)到95%。針對安全風(fēng)險(xiǎn)事件，通知相關(guān)責(zé)任人趕往現(xiàn)場處置，及時阻止了非法施工、野蠻開挖事件發(fā)生，有效保障了管道安全運(yùn)行。已完成869個焊接點(diǎn)位、管道沿線5個監(jiān)控?cái)z像頭的數(shù)據(jù)接入，將逐步接入陰極保護(hù)、地災(zāi)監(jiān)測、管道壓力、應(yīng)力應(yīng)變等管道運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.2 過程管理

處置過程實(shí)時監(jiān)控，過程管理可視化，有效閉環(huán)管理。以三維可視化管理系統(tǒng)為統(tǒng)一平臺，通過報(bào)警管理功能可以查看和處理產(chǎn)生的報(bào)警事項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)安全事件的過程管理、閉環(huán)管理。

同時系統(tǒng)與分公司原有作業(yè)現(xiàn)場管理系統(tǒng)工作聯(lián)動，通過巡線工移動“哨兵”（智能安全帽、執(zhí)法記錄儀）攝像頭，可對處置過程實(shí)時監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)過程可視化管理。

針對未被監(jiān)控?cái)z像頭覆蓋的管段區(qū)域，利用移動“哨兵”完善監(jiān)控手段。移動“哨兵”集成頭戴式智能監(jiān)控?cái)z像頭，異常和應(yīng)急情況下，移動“哨兵”在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)況回傳和實(shí)時溝通，為搶修提供直觀、全面的判斷依據(jù)。

通過轉(zhuǎn)變管道巡護(hù)方式，高效使用管道巡護(hù)資源。技防為主、人防為輔，從定時巡線轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱柩簿�。試點(diǎn)管道7名巡線員接受監(jiān)控中心任務(wù)指令，按需開展巡線作業(yè)，非巡線時段在各自責(zé)任區(qū)域開展安全宣傳工作，實(shí)現(xiàn)了“一人多用、一專多能”，提高了工作效率。

3 結(jié)語

通過建立管道三維可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)，以運(yùn)維模型為基礎(chǔ)、規(guī)范流程為核心，整合應(yīng)用管道建設(shè)期和運(yùn)行期產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，推進(jìn)了管道數(shù)據(jù)由零散分布向統(tǒng)一共享、管道信息系統(tǒng)由孤立分散向融合互聯(lián)的管道智能管理體系建設(shè)，建立了可視化、精細(xì)化、智能化的安全管理運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)管道安全從全災(zāi)害管理走向全過程管理。

作者簡介：施展， 1990年生，2 0 1 3 年 起 在 西 南 管 道 昆 明 分 公 司從 事 管 道 管 理 工 作 。 聯(lián) 系 方 式 ：18977195777， sherwin1224@163.com。