魏玉 張夢奇

山東省石油天然氣管道保護(hù)服務(wù)中心

摘要：通過建立省級油氣管道綜合管理信息平臺，將山東省境內(nèi)原油、成品油、天然氣管道數(shù)字化、可視化、地圖化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、地理信息管理、隱患排查識別、天然氣供需預(yù)測預(yù)警等功能，健全管道數(shù)據(jù)采集、共享和管理機(jī)制，為油氣管道保護(hù)提供重要技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：油氣管道；信息管理；遙感影像解譯；大數(shù)據(jù)分析；地理信息技術(shù)

山東省油氣長輸管道長度約15 000公里，橫貫東西、縱貫?zāi)媳保�點(diǎn)多、線長、面廣，亟需建立系統(tǒng)完善的平臺來整合空間地理信息與管道實(shí)時(shí)傳感數(shù)據(jù)，智能分析掌握管道運(yùn)行情況，提升管道安全管理水平。2016年起山東省石油天然氣管道保護(hù)服務(wù)中心啟動了省級油氣管道綜合管理信息平臺（以下簡稱“平臺”）的建設(shè)工作，經(jīng)過兩期建設(shè)，形成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)分析的技術(shù)路線，為全省油氣管道保護(hù)和天然氣保供工作提供了重要保障。

1  平臺建設(shè)總體架構(gòu)

圍繞全省油氣保障和監(jiān)督管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，打造“1個(gè)中心（數(shù)據(jù)中心）+2套體系（省、市、縣管理共享體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系）+N個(gè)應(yīng)用（管道運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、天然氣供需預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)、管道大數(shù)據(jù)分析預(yù)警平臺、管道保護(hù)監(jiān)管系統(tǒng)、平臺門戶網(wǎng)站、移動端）的智能管理體系（圖 1），著力將平臺打造成管道保護(hù)新技術(shù)的示范載體、油氣管道保護(hù)的報(bào)警器，為全省石油天然氣管道智能化建設(shè)、管道保護(hù)、天然氣保供應(yīng)提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級管道保護(hù)主管部門和管道企業(yè)數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、信息互通，綜合提升管道數(shù)字化、信息化水平，保障管道運(yùn)行安全。

圖 1 “1個(gè)中心+2套體系+N個(gè)應(yīng)用”智能管理體系

2  平臺子系統(tǒng)應(yīng)用

圍繞管道保護(hù)和資源保障監(jiān)督管理等環(huán)節(jié)，集數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)融合、遙感解譯、智能分析、綜合預(yù)警等功能于一體，匯聚了企業(yè)多源數(shù)據(jù)及遙感影像解譯等技術(shù)，開發(fā)了包括油氣管道運(yùn)行監(jiān)控、天然氣供需預(yù)警管理和大數(shù)據(jù)分析預(yù)警、管道保護(hù)監(jiān)管等應(yīng)用系統(tǒng)，以及門戶網(wǎng)站、手機(jī)移動端等內(nèi)容。

2.1  管道運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，利用衛(wèi)星遙感解譯技術(shù)，智能識別排查管道風(fēng)險(xiǎn)隱患，即時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行狀態(tài)展示、分析、預(yù)警和追蹤功能。該系統(tǒng)分為運(yùn)行數(shù)據(jù)管理和運(yùn)行監(jiān)控駕駛艙兩個(gè)模塊。

運(yùn)行數(shù)據(jù)管理模塊動態(tài)接入管道企業(yè)運(yùn)行管理過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立常態(tài)化管道運(yùn)行監(jiān)控體系，實(shí)時(shí)捕捉管道運(yùn)行數(shù)據(jù)。該模塊建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化接口，接入企業(yè)無人機(jī)巡線、智能視頻監(jiān)控、智能陰保測試、光纖預(yù)警、在線泄漏監(jiān)測等管道保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，遙感監(jiān)測管理模塊利用遙感影像解譯技術(shù)，準(zhǔn)確、快捷、高效的捕捉管道保護(hù)范圍內(nèi)變化的圖斑信息，對管道中心線兩側(cè)200米范圍內(nèi)地形地貌變化情況進(jìn)行監(jiān)測，將識別到的建構(gòu)筑物占壓、挖掘施工作業(yè)等風(fēng)險(xiǎn)隱患根據(jù)需求發(fā)送給有關(guān)管道保護(hù)主管部門及油氣管道企業(yè)，待企業(yè)進(jìn)一步現(xiàn)場核實(shí)。

運(yùn)行監(jiān)控駕駛艙將上述數(shù)據(jù)匯聚至數(shù)據(jù)中心，由運(yùn)行監(jiān)控駕駛艙（遙感監(jiān)測駕駛艙、企業(yè)運(yùn)行監(jiān)控駕駛艙）統(tǒng)籌管理，綜合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控綜合概覽、風(fēng)險(xiǎn)隱患分布統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測預(yù)警功能。在遙感監(jiān)測駕駛艙顯示頁面，從隱患趨勢、隱患等級、隱患區(qū)域分布等維度對風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行集中展示，可實(shí)時(shí)調(diào)取企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，例如通過已錄入的坐標(biāo)數(shù)據(jù)調(diào)取監(jiān)控視頻，查看周圍現(xiàn)場狀況。

2.2  管道大數(shù)據(jù)分析預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過管道安全管理業(yè)務(wù)梳理和數(shù)據(jù)流分析，整合各類數(shù)據(jù)資源，建設(shè)“一屏統(tǒng)覽、一屏統(tǒng)管”的管道大數(shù)據(jù)分析預(yù)警一張圖，實(shí)現(xiàn)對預(yù)警信息的統(tǒng)一調(diào)度跟蹤處理。

該系統(tǒng)將天氣預(yù)警數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)隱患預(yù)警數(shù)據(jù)、供需預(yù)警數(shù)據(jù)等相關(guān)預(yù)警數(shù)據(jù)集中匯集，按當(dāng)日運(yùn)行情況和隱患動態(tài)記錄，劃分不同風(fēng)險(xiǎn)等級，并提供“一圖一表”數(shù)據(jù)。后臺根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)警分級劃分四級預(yù)警，并自動推送到企業(yè)或管道保護(hù)主管部門，對預(yù)警信息統(tǒng)一調(diào)度與跟蹤處理，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息閉環(huán)管理。

2.3  天然氣供需預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)獲取全省天然氣氣源供應(yīng)信息，預(yù)測天然氣供應(yīng)消費(fèi)趨勢，為優(yōu)化管網(wǎng)輸配路徑等提供數(shù)據(jù)支撐。該系統(tǒng)分為統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)和天然氣數(shù)字地圖。

統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)獲取全省天然氣氣源供應(yīng)信息（包括但不限于油氣田生產(chǎn)量、LNG接收站氣化管輸量和液態(tài)分銷量、各分輸場站分輸量、銷售價(jià)格等）；中游管輸信息（包括但不限于設(shè)計(jì)流量、氣體流向、計(jì)劃輸送量、實(shí)際輸送量、剩余輸送能力、管輸價(jià)格等）；下游用戶需求信息（包括但不限于用戶屬性信息，計(jì)劃需求量、實(shí)際消費(fèi)量、用氣結(jié)構(gòu)等）。通過界面詳情就可以查詢到整體供應(yīng)和消費(fèi)情況，自動生成可下載的天然氣供需月報(bào)，供決策參考使用。

天然氣數(shù)字地圖根據(jù)山東省歷史供需數(shù)據(jù)創(chuàng)新探索建立天然氣供需模型，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，以當(dāng)前和歷史天然氣供需、管輸信息數(shù)據(jù)為主體，結(jié)合氣候變化等因素，建立算法模型，預(yù)測天然氣供應(yīng)消費(fèi)趨勢、管輸剩余能力，智能匹配上下游供需，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，輔助政府機(jī)構(gòu)監(jiān)管管網(wǎng)公平開放、保持天然氣供需平衡，并為上下游企業(yè)銜接資源供需、優(yōu)化管網(wǎng)輸配路徑等提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4  運(yùn)營業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要功能是保護(hù)監(jiān)管，匯總?cè)�省管道基本信息。結(jié)合全省油氣管道安全管理長效機(jī)制建設(shè)，根據(jù)最新的管道安全監(jiān)管要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，及時(shí)更新管道保護(hù)聯(lián)系人、執(zhí)法人員統(tǒng)計(jì)表、執(zhí)法信息統(tǒng)計(jì)表、竣工備案統(tǒng)計(jì)表、施工審批統(tǒng)計(jì)表、建設(shè)保護(hù)審批統(tǒng)計(jì)表、應(yīng)急預(yù)案備案統(tǒng)計(jì)表、管道重啟審批統(tǒng)計(jì)表、采石爆破統(tǒng)計(jì)表、停運(yùn)、廢止、封存統(tǒng)計(jì)表等內(nèi)容，為管道保護(hù)監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

3  關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1  數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)

匯聚衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)等8大類、43小類累計(jì)上百萬條數(shù)據(jù)，建設(shè)數(shù)據(jù)中心，逐步建立完善數(shù)據(jù)匯聚及共享機(jī)制。

3.2  遙感影像智能解譯

接入全省亞米級衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，每月開展一次覆蓋全省范圍的遙感影像數(shù)據(jù)解譯工作，通過遙感解譯識別技術(shù)提取變化圖斑，監(jiān)測中心線兩側(cè)5～200米范圍內(nèi)地形地貌變化情況。利用目標(biāo)檢測模型對隱患區(qū)域檢測識別建構(gòu)筑物占壓、挖掘施工作業(yè)等隱患。以圖斑疊加于管道數(shù)據(jù)底圖的形式顯示管道周邊占壓、第三方施工等安全隱患情況，服務(wù)于管道風(fēng)險(xiǎn)隱患識別、高后果區(qū)認(rèn)定等業(yè)務(wù)。圖 2紅色圖斑為中心線兩側(cè)5～200米范圍內(nèi)解譯識別出來的建筑物占壓。圖 3所示為不同期影像分屏對比，將當(dāng)期解譯影像與往期影像結(jié)合，查看建筑物占壓歷史變化情況，提升了管道排查的效率和準(zhǔn)確性。

圖 2 解譯識別的變化圖斑

圖 3 不同期影像分屏對比

4  結(jié)語

綜上所述，油氣管道數(shù)字化管理能夠提升管理效果，采用遙感影像解譯的方式能更加準(zhǔn)確、快捷、高效地識別風(fēng)險(xiǎn)隱患，輔助企業(yè)排查隱患，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。但是目前階段對多源數(shù)據(jù)的融合方面還有局限性，對不同數(shù)據(jù)源、不同精度的數(shù)據(jù)融合研究有限。因此，要進(jìn)一步挖掘油氣長輸管道數(shù)據(jù)價(jià)值，整合空間地理信息與多源傳感數(shù)據(jù)，通過智能化分析，以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)，將管道本體隱患與外部隱患結(jié)合，不斷完善油氣管道智慧化監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)科學(xué)精準(zhǔn)管控。

作者簡介：魏玉，1995年，碩士研究生，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，山東省石油天然氣管道保護(hù)服務(wù)中心專技十一級，從事管道保護(hù)信息化工作。聯(lián)系方式：17853110420，weiyuyu0510@163.com。