施展 韓雷 何錚艷

國家管網集團西南管道公司昆明輸油氣分公司

摘  要：山區管道面臨較大的安全風險，亟需應用信息技術提升管理水平。分析了管道管理系統存在的問題，介紹了三維可視化運維管理系統架構及核心功能。通過實際應用解決了部分管理難題，展示了良好的應用前景。

關鍵詞：山區管道；三維可視化；模塊功能；場景模擬；報警；巡檢

山區管道沿線地形地貌復雜多樣，地質災害、第三方施工等威脅管道安全的風險時有發生。加之經濟快速發展、城鎮化進程持續推進，管道沿線高后果區數量不斷增加，管道保護工作任務繁重，責任重大。

隨著信息化建設的深入推進，各種業務系統越來越多，各業務系統數據相互獨立，維護人員每天面臨大量的重復性手工故障排查工作，不僅費時費力而且容易出錯，亟需智能化手段幫助提升效率；同時，日常運維工作流程化、規范化、信息化不足，造成工作效率低下，管理質量需要進一步提升。

因此，亟需探討運用三維可視化技術解決山區管道安全管理難題，建立統一的可視化運維管理系統平臺，全面提升管道風險實時泛在感知能力，實現管道運行管理的標準化和智能化，降低運維工作難度和管理成本。

1 三維可視化系統

管道三維可視化運維管理系統，探索 “可視化、精細化、智能化”管理新模式，通過虛擬仿真場景和真實數據相結合，實時、直觀展現監控和報警數據，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維流程，實現過程管理、閉環管理，達到實時、高效管理目標。

1.1 系統架構

三維可視化系統架構包括六個層級，其設備結構如圖 1所示。

（1）監控層。設備監控層將設備運行參數和運行狀態實時上傳到子系統層。

（2）子系統層。集成多個子系統，包括視頻監控系統、設備管理系統、報警系統、工藝和焊接點展示系統等。子系統負責收集設備監控層采集的數據并存儲；為系統提供接口或開發數據庫；接受應用層命令下發到控制器。

（3）傳輸層。包括用來進行數據傳輸的標準協議、基于http協議的API接口、共享數據庫等，進行 數據傳輸。

（4）集成平臺層。對各個子系統數據進行集中管理和存儲，可向應用平臺提供接口或共享數據庫；可向第三方系統提供數據接口；同時實現大數據的整合與應用。

（5）應用平臺層。包括系統核心功能模塊，主要負責具體業務處理，將處理結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）管道焊接點展示。通過三維視圖方式展示管道焊接點信息，包括焊接類型、樁號和里程、施工日期、檢測日期等數據，并在管道三維模型中準確定位焊接點。

（3）數據綜合展示。通過對接管道陰極保護、地災監測、管道壓力、應力應變等監測系統，全面監測管道運行狀態，集中展示管道安全運維管理相關信息，實時動態呈現告警信息、相關監測設備參數及狀態信息，快速定位故障點。

（4）視頻監控。自動定位并關聯事件現場附近監控攝像機，調取現場畫面，快速切入事件場景，方便管理人員對現場問題狀況做合理的判斷和處理。

（5）報警管理。統一報警界面，發生安全報警時系統強制中斷當前所有操作并調出報警界面，定位報警位置高亮顯示并閃爍，直至系統復位或報警解除。可分別查看和處置異常報警和故障報警，實現對報警事件的閉環管理，涵蓋報警確認、處理狀態、處理結果等全過程，實現過程管控。

（6）報警聯動。發生報警時，系統精確定位報警點，關聯現場附近監控設備，調取現場畫面，方便管理人員對現場狀況做出合理判斷和處置。

（7）大屏幕展示。通過大屏幕實現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）管道運行可視化。通過管道三維建模，實現對管理對象從整體到局部的三維實景顯示，構建多視角、多維度、分層呈現的虛擬現場環境，將各個獨立系統融合為一體，實現文字、圖像、數據信息的綜合展示。

（2）可視化分析。通過虛擬仿真場景和真實數據相結合，對管道光纖預警信息、安防視頻監控信息、管道設施基礎信息、管道工藝展示信息、管道焊接工藝信息等集成展示，實現管網地上地下、管內管外、運行報警等數據實時綜合呈現。建立面向場景的信息歸集能力以及事件分析能力，實現管道運行維護管理、監測預警、分析決策的可視化、簡單化、精細化、智能化，提高系統維護和管理的自動化水平，具備協調運行能力及完善管理功能，實現功能集成、數據集成和管理界面集成。

（3）一體化管理。整合數據、統一管理，實現各子系統與綜合平臺之間的信息共享，解決各系統相互孤立、業務無法聯動、功能無法集成等問題，現場信息直觀呈現，實時可視，實現“一體化”管理。

2 應用情況

2.1 運行管理

多系統數據集成應用、統一管理，管道運行情況實時監控。管道光纖預警信息、安防視頻監控信息、管道設施基礎信息、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），實現管道運行維護管理的可視化、簡單化、精細化。

系統自2020年9月底運行以來，已累計自動預警22次，其中管道沿線第三方施工機械挖掘觸發報警2次，村民人工作業挖掘觸發報警7次，重車碾壓觸 發報警11次，其他未知原因干擾產生誤報警1次，應急演練模擬測試告警1次，準確率達到95%。針對安全風險事件，通知相關責任人趕往現場處置，及時阻止了非法施工、野蠻開挖事件發生，有效保障了管道安全運行。已完成869個焊接點位、管道沿線5個監控攝像頭的數據接入，將逐步接入陰極保護、地災監測、管道壓力、應力應變等管道運行監測數據。

2.2 過程管理

處置過程實時監控，過程管理可視化，有效閉環管理。以三維可視化管理系統為統一平臺，通過報警管理功能可以查看和處理產生的報警事項，實現安全事件的過程管理、閉環管理。

同時系統與分公司原有作業現場管理系統工作聯動，通過巡線工移動“哨兵”（智能安全帽、執法記錄儀）攝像頭，可對處置過程實時監控，實現過程可視化管理。

針對未被監控攝像頭覆蓋的管段區域，利用移動“哨兵”完善監控手段。移動“哨兵”集成頭戴式智能監控攝像頭，異常和應急情況下，移動“哨兵”在現場進行實況回傳和實時溝通，為搶修提供直觀、全面的判斷依據。

通過轉變管道巡護方式，高效使用管道巡護資源。技防為主、人防為輔，從定時巡線轉變為按需巡線。試點管道7名巡線員接受監控中心任務指令，按需開展巡線作業，非巡線時段在各自責任區域開展安全宣傳工作，實現了“一人多用、一專多能”，提高了工作效率。

3 結語

通過建立管道三維可視化運維管理系統，以運維模型為基礎、規范流程為核心，整合應用管道建設期和運行期產生的各類數據，推進了管道數據由零散分布向統一共享、管道信息系統由孤立分散向融合互聯的管道智能管理體系建設，建立了可視化、精細化、智能化的安全管理運行機制，實現管道安全從全災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 系 方 式 ：18977195777， sherwin1224@163.com。