2022年数字化管道名字由来参照.pdf

数字化管道名字由来数字管道（或者数字化管道，Digital Pipeline）的概念是随“数字地球（DE，Digital Earth）”而来的数字管道是应用遥感（RS）、数据收集系统（DCS ）或SCADA 系统、全球定位系统（GPS ）、地理信息系统（GIS）、业务管理信息系统、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对管道资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整和、仿真等信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务数字管道的功能和特点1. 数字化管道充分采用国家空间数据基础设施数据，并通过航空摄影测量和卫星遥感影像获得最新的地形、地质、水文、环境数据，与过去传统数据获取方式相比，内容更丰富，更新速度更快，数据描述更加完整，数据表达也更加直观遥感技术大大缩短了周期，降低了成本，提高了精度2.GIS 系统提供了地理信息服务（Geo-information Service）集成管线周围一定范围的地理、人口、环境、植被、经济各类资源数据，利用GIS 的空间分析功能进行叠加分析、缓冲区分析、最短路径分析等操作，可以进行线路总体规划和评估，为决策和管理提供重要的依据。

还可以采用GIS 技术对管道风险进行管理，指导系统编制维修计划，并采取相应的补救措施，当风险指数达到警戒线时，自动启动相应的应急预案，尽可能地降低管道事故发生率3. 数字化管道采用CAD技术和网络技术，将管道施工设计图纸、施工数据、人员资料、管理文档等全部实现数字化管理，通过局域网或互联网传送到数据库中，将各个专业各个单位不同数据融为一个整体，有效的消除了“信息孤岛”，实现了信息的共享和协同工作4. 采用大型数据库对数据进行存储空间数据中心可以管理、存储在数字管道建设和运营中获取的所有数据在管道建设的每个环节，都建立相应的数据库，并使得每个阶段的数据成果和系统相互衔接5.SCADA 系统实现了管道的全自动控制通过主机和微处理器为基础的远程终端装置 RTU 、 PCL或其他输入/ 输出设备的通信收集数据，实现整个数字管道的监测监控，保证了系统的安全运作和优化控制6. 数字化管道实现了整个管道的虚拟现实表达，使得数字化管道能够在真实、可视的三维环境下展示到用户面前，用户通过交互方式对管道的公用信息进行查询和操作，对管道的三维虚拟漫游犹如在真实的三维世界中，充分体现了数字管道的空间特征名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 数字化管道的意义在实践团参观过程中，我们知道对于石油天然气工程领域来说，建立一套完整的数字化管道是具有十分重要的意义。

从发展上看，管道运输在世界上已经有130 多年的历史在欧洲和北美，数字化技术在长输管道建设勘查选线、中期建设实施和后期运营管理中已经被广泛应用了相比之下，虽然我国是世界上最早利用管道运输的国家，但是数字技术的应用和发展却是比较缓慢40 多年，我国先后建立起威成线（1966 ）、两佛线（1977 ）、北干线（1987 ）、陕京一线（1997 ）和西气东输（2003）等一批管道这些管道的建设都具有里程碑式的意义但是数字化管道建设是从冀宁联络线工程（ 2004 ）才开始实施的随着天然气市场的逐步扩大，长输天然气管道的具有广阔的市场前景，传统的勘查设计和施工管理方法已经不能满足管道建设和运营的需要例如SCADA系统在启用之前，主要的设备控制（如阀门的开、关； 输油泵的启停）都是手动控制，输油工人通过巡视记录主要参数（如温度、压力、流量等）这种方式已经远远落后与信息化时代的要求在没有进行遥感技术选线前，管道传统堪察设计方式是野外作业手段和图纸形式，周期长，成本高，效率低下，数据共享困难采用遥感、GPS和 GIS 技术彻底的改变了传统工作方式网络技术的应用彻底改变了传统的管理模式，数据、报表、文件的很多工作内容全部通过internet进行传输， 大型服务器管理和保存各种数据，实现了基于internet的数据共享和部门协作。

长输管道是跨省市的复杂大系统，所涉及的地理信息、环境参数、运行参数、资源等都是庞大的，在没有应用GIS 对这些数据进行管理之前，很难做到科学的决策和管理 GIS 将 RS、GPS 、DCS和 PS等多个数据源统一集成，建立基础地理信息数据库，保持了数据的完整性和现势性，在数字管道中发挥了核心功能类似的例子还很多综上所述，数字化管道建设将在确定最佳路线走向、资源优化配置、灾害预测预警和运营风险管理中发挥极大的作用，数字化管道必将成为今后长输天然气管道建设的目标数字化管道建设势在必行我国首条管道工程西气东输冀宁支线工程西气东输冀宁支线在设计之初就提出了“建设国内首条数字化管道”的设想勘察设计期间利用卫星遥感与数字摄影测量技术进行选线，获取了管线两侧各200 米范名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 围内的沿线四维数据，并应用地理信息系统与全球定位系统，初步建立起了包括管道沿线地形、环境、人口、经济等内容的管道信息管理系统。

该系统在施工阶段可提供多种服务， 如管道建设者可以通过互联网查看不同比例管道及其沿线周边环境的直观信息，也可查看某一天、某一道工序环节的进度，甚至每道焊口的焊工信息、无损检测影像 冀宁线上的每根钢管都有完整的数据记录，从炼钢厂炉坯出厂到钢管厂制管，再到中转运输，最后到施工现场，每个环节都有可追溯性数据跟踪，可以查出焊工档案、 X 射线底片档案、焊口的坐标值及埋深等基本信息这些数据全部存储在管道信息管理系统中，一旦出现问题，即可查出源头管道信息管理系统是冀宁管道建设与管理的数字化平台该系统具有八大功能，包括设备采购及储运管理、施工进度管理、质量监控管理、总体调度管理、施工进度展示及空间数据管理、系统管理维护、信息发布以及数据输出其中，施工进度功能较传统方式能够提前8 小时展示进度日报，完全避免了手工计算日报产生的误差；空间数据管理功能通过采集站场、阀室、标志桩等实物的三维坐标，将它们转变成可视模拟图形，随时进行监控数字管道的研究内容在勘查设计阶段数字管道的主要任务是利用卫星遥感与数字摄影测量技术进行选线，获取了管线两侧各200 米范围内的沿线四维数据，并应用gis与 gps，初步建立起了包括管道沿线地形、环境、人口、经济等内容的管道信息管理系统。

数字管道的建设包括：1. 遥感图像处理系统：该系统能够处理处理、分析并显示卫星遥感多光谱数据、高光谱数据和雷达数据通过对卫星遥感数据的解译，获取管线经过区域内可供线路方案比选使用的自然环境、地理、地质等现势资料，在宏观上为管道选线提供科学依据数字摄影测量处理系统：数字摄影测量的成果为管道选线工程设计提供了基础资料与卫星遥感相比，航测数据比例尺大，分辨率高，细部表现明显在选线中起到了重要作用 2. 数字管道可研系统：集成遥感图像解译数据和数字摄影测量的成果数据，以及人口数据、环境数据、经济等地理信息，通过对各种数据的叠加和分析估算项目的经济效益，对线路进行总体规划3. 地质测量信息系统：为管线选线提供绘制的管道沿线地质、测量和水文等图纸和属性数据4. 管线设计cad 系统：选线方案确定后，对管道以及配套设施（如分输战、阀门）等进行施工图纸设计的系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5. 通信设计系统：scada 系统的通信设施铺设进行设计。

在工程建设阶段数字管道可提供多种互联网信息服务，如管道建设者可以通过互联网查看不同比例管道及其沿线周边环境的直观信息，也可查看某一天、某一道工序环节的进度，甚至每道焊口的焊工信息、无损检测影像、焊工档案、焊口的坐标值及埋深等基本信息数字管道建设包括：l gps数据采集系统：采集全球定位系统采集施工过程中的管道大地坐标数据l 测量管理信息系统：对施工过程中的测量数据的采集、计算、图形绘制和报表输出l 勘查施工管理系统：对施工过程中的施工数据、永久性数据以及资料的采集、生成、审核、上报与管理在项目运营管理阶段数字管道的建设包括：1. 生产运营管理系统：进行企业人力资源管理、业务分析，对客户关系、市场营销、生产调度等进行管理2. scada系统：实现对管道运行全自动控制和调度作业3. 设备更新维护系统：对故障设置进行记录，并对数据库中数据进行更新4. 管道风险管理信息系统：对管道安全进行实时监控、预测和报警，对管道安全风险和腐蚀进行评估5. 企业 erp 系统数字管道建设的内容十分庞大，集成了很多前沿信息技术，存储了海量数据和信息冀宁联络线的数字管道技术包括了cad 技术、大型数据库技术、gis技术、空间数据采集和处理技术、虚拟现实技术、网络技术、项目管理技术和erp 技术等，其中的很多技术都是在石油管道建设中首次采用。

可以说冀宁联络线数字管道建设具有很大的挑战性，可参考的资料比较少可以看出数字管道具有相当广阔的前景数字化管道的前景截至 2004 年，我国建设的各类输送介质的长输管道长度已经达到数万公里，尤其是近年来输油、输气管道的大规模建设，使得长输管道的建设和管理提升到较高的水平传统的勘察设计和施工管理方法已经不能满足管道建设和运营管理的需要，数字管道更据迫切性和必要性数字化管道的概念将深远的影响管道勘探设计、管道施工建设和管道运营管理的每一个环节，它彻底地改变了传统工作模式因此，冀宁名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 联络线数字管道的建设具有里程碑式的意义，它是国内第一条“数字化管道”，它的顺利实施将为今后数字管道建设提供参考和规范，可以编制出一套完整的管道管理新标准数字管道实现了管理的数字化、信息化、实时化，不仅确保了安全、优质、高效的管道工程，而且确保科学、规范和及时的管道运营，大幅度的提高管道安全生产水平管道的数字化数字管道，实际上就是信息化的管道――建立在网上的虚拟管道。

数字管道将有关管道的全部信息， 包括管道本身的静态信息和运行的动态信息，并按照地理坐标加以整理，然后构成一个管道的信息集合这样， 生产管理人员就可以快速、完整地掌握管道上任何一点的全方位的信息，从而实现“信息就在手中”当然，管道的数字化并不是目的，而只是手段，是实现安全、经济、高效输送目标的重要手段一、数字化管道的基本概念数字管道的核心思想有两点：一是通过网络， 不分时间和地点地，二是高水平的软件，最大限度地利用信息资源，得出高质量的信息，用于指导生产具体来说，数字化管道是由数据采集与控制(SCADA) 系统、检漏系统、管道地理信息GIS 系统、防腐层状况检测与评价、数学仿真模型、优化运行软件等集成在一起的，覆盖企业操作控制层、 经营管理层和决策层等三个层次，充分利用信息技术，实现生产管理的网上共享，业务处理自动化、数据共享信息化，创造最大的经济效益1、SCADA 系统数据采集与控制系统（Supervisor Control And Data Acquisition，简称 SCADA ）即监测监控及数据采集系统，是基于计算机、 通讯和控制技术发展起来的，是数字化管道的基础，目的是实现站库及管道运行工艺参数的自动采集与控制，实现炉泵联锁、 水击保护控制， 保障安全生产。

数字管道所要的采集的工艺参数应该包括：管道进出站的压力、温度、流量、原油含水、密度， 输油泵进出口的压力、温度， 阀门状态， 输油泵电机的电量参数（包括三相电流、三相电压、电量、有功功率、无功功率），通过这些参数的采集，软件要实时给出两种信息：首先是完整性状况，即有无泄漏发生，有则给出泄漏点的位置；二是输油管道的经济运行状况，如输油单耗、输油效率①、硬件SCADA系统的硬件构成概括起来有四种形式：PC+板卡、 PLC、DCS 及 RTU从功能上来说， 这四种模式都有完成数据采集与控制的能力，但它们各有不同的适用范围DCS适合于大型生产装置，如炼油厂、化工厂的大型成套化工装置，DCS 具有独立的软件件，运行稳定可靠，缺点是价格昂贵，扩充麻烦PLC 适用于控制，规模可大可小远程终端单元（ RTU）则适用于小型局部的场合，优点是不死机，计算与数据存储能力强比如用于输气管道进出口的流量采集，天然气计量采用RTU 产品具有明显的甚至不可替代的优势，RTU 产品可实现SY/N 6143 计量标准嵌入式应用，大大提高可计量程序运行的可靠性和实时性；流量累计等重要数据在RTU 内做备份，而不仅依赖传统的计算机做数据备分。

即使计算机和通讯设备出现故障，而数据依旧可恢复，大大提高数据存储的安全性从未来发展的角度来说，大型的DCS 正在日趋消亡，而小型、灵活的RTU 则前景广阔而且， PLC、DCS 及 RTU 有日益融合的趋势，甚至它们之间将没有在硬件上的区别，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 只是应用场合的不同SCADA 系统由设在控制中心的主机、设在各站的远程控制终端（RTU）和高性能的通信系统构成了一个相当于两级的分布式控制系统控制中心的计算机通过数据传输系统对设在各泵站、 计量站或远控阀室的RTU 定期进行查询， 连续采集各站的操作数据和状态信息，并向 RTU 发出操作和调整设定值的指令，从而实现对整条管道的统一监视、控制和调度管理各站控系统的RTU 或可编程控制器（PLC）与现场传感器、变送器和执行器或泵机组、加热炉的工控机连接，具有扫描、 信息预处理及监控等功能，并能在与中心计算机通信一旦中断时独立工作站上可以做到无人职守。

②、软件现代 SCADA 系统的成功，归根结底是软件的成功，软件是系统的核心和灵魂现代SCADA 系统是建立在数据库基础之上的一系列应用软件的组合，其主要功能有：系统模拟图实时监控，实时监测沿线各站库生产运行数据；历史数据分析， 包括历史数据曲线、超限额运行时间统计等此类软件很多，国外的有Pai、Infiplus 、PHD、FIX 等，国产的有三维力控、组态王、MCGS 等2、检漏系统泄漏是管道运行的主要故障之一（穿孔、憋压、灌肠是管道的三大事故），特别是由于近年来范围分子打孔盗油犯罪猖獗，检漏系统正在逐渐成为管道必不可少的组成部分胜利油田重要输油管道约90%以上都安装了检漏系统1） 、技术原理从技术原理上来说，主要是体积平衡法、压力点分析法及其结合①、流量平衡法：当泄漏发生时，管道的输入、输出端必然出现流量差，根据管道两端流量是否平衡来判断管道是否有泄漏因此，这是一种基础的检漏方法，简单、直观，但要求在每个站的出、入口管道上安装流量计大口径的流量计不仅会增加管内的压力损失，从而增加能源损耗，而且增大维护工作量；该方法的缺点是不能确定泄漏点的位置②、压力点分析法：当管道上某处突然发生泄漏时，在泄漏处将产生瞬态压力突降，形成一个负压波。

该波以一定的速度自泄漏点向两端传播，经过若干时间后，分别传到上下游，上下游端， 压力传感器捕捉到特定的瞬态压力降的波形就可以进行泄漏检测根据上下游压力传感器接收到此压力信号的时间差和负压波的传播速度就可以定出泄漏点基于负压波进行检测和定位的主要方法有相关分析法、小波变换法和时间序列分析法2） 、硬件平台检漏系统对硬件的主要要求是采样速度，一般不低于每秒10 次目前检漏系统的硬件平台主要有两种， 一种是工控机＋数据采集卡方式＋局域网通讯方式，目前大多数系统采用此模式；其次是研华ADAM5510数据采集模块＋电台通讯方式，如海洋开发公司海二、海三、海五―海四输油管网检漏系统3） 、软件检漏系统在国外已经应用近20 年，已经相当成熟， 美国等发达国家甚至立法要求所有的输油管道及其它危险品管道必须安装检漏系统，有代表性的软件有英国ESI 公司、英国ATOMS 检漏系统、美国LeakNET 等检漏系统所采用的平台有LabViIEW 、 VB、 VC 、 DelPHI 以及组态软件等， 以 LabViIEW居多，集输信息中心、天大都采用的是LabViIEW 应该说除了组态软件由于在网络数据传输方面较慢不适合外，其余软件平台都能满足需求，但是由于数据处理方式以及定位算法的不同，在系统自动报警上市场上各软件之间的差距较大。

检漏系统的难度主要在于如何有效地排除站内干扰，减少误报， 而要达到这样的目的，主要靠准确的定位， 因为误报产生的主要来源是站内操作，将本应定在站内的操作报上，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 从而产生误报，特别是对于没有明显拐点的变频控制造成的压力波动的定位计算集输信息中心所研究的检漏系统应用了小波与相关相结合的数据处理定位方法，有机地将小波跟相关定位方法结合起来，首先用小波消除噪声，再用相关实现自动定位，大大提高了灵敏度和定位精度，特别适合于没有明显拐点的压力波定位计算3、地理信息系统（GIS）管道地理信息是指管道的地理位置，管道集输的特点是点多、线长、面广、地形十分复杂，管道所涉及到的数据信息种类繁多因此空间管理是北天生产运行和设备维护的重要内容GIS 在国外的天然气管道集输中的应用越来越广泛，其集输管线的网络特征非常明显，要对整个管网进行高效率的维护，GIS 的作用就显得尤为突出GIS 通过整合管线和设备周围的地理信息、 管线和设备本身的空间信息及其图形信息、维护信息、 监控信息等信息于一体，并集成管线集输的相关专业模型，将管线和设备的运行状态借助地理空间实时地提供给使用者，为生产、管线巡检、设备维护、安全管理提供支撑。

4、管道防腐层状况检测与评价防腐层状况检测应该是防腐层检测技术与地理信息系统的结合，通过对埋地管道外防腐检测和评估，可以达到如下目标：（1）确定管道具体走向和埋深2）对心敷设管道防腐施工质量进行等级划分及定量评估3）对在役管道， 可以对整条管线的防腐层破损点定位并确定其面积的大小，测定全线的防腐层绝缘性能4）对管道的阴极保护系统效果进行评估 （5）建立一套完整的管道防腐层、阴极保护检测资料，为生产管理提供正确有效的科学决策依据近年来，胜利油田加大了对埋地金属管道的检测评价工作，取得了很好的效果PCM管道电流测绘系统先后在海四联～孤岛电厂输油管道、临盘首站～临济首站输油管道、海一站～海二站外输管道、海四联～孤三联输油管道等多条埋地管道上进行了检测，通过GDFFW防护层数据处理软件的计算，得到各管段的防护层绝缘电阻，并依据标准SY/T5918-94《埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术规定》对防护层质量作出了相应的评价PCM 管道电流测绘系统主要由发射机、接收机、GDFFW 防护层数据处理软件和相应配件组成该系统具有以下特点：多频率发射信号、不需要开挖，检测埋深大，能对埋地金属管道的走向、 外防护层破损点和不正常搭接部位进行精确定位；能分段计算防护层的绝缘电阻，从而可以评估防护层的老化状况；轻便、快捷、耐用，非常适于埋地管道的检测和评价。

5、仿真模型建立及优化运行管道数学仿真模型和优化运行软件的应用是管道数字化的高级阶段在生产中，工程技术人员经常遇到下列问题：如何用现有管道提高输送流量？当气体需求增加时，如何快速响应？如果管道破裂，会出现什么情况？因此，工程技术人员需要一个管道流体流动的严格模型， 以及一个功能强大且容易使用的软件工具，可以定义问题并进行实例研究，以满足生产管理的需求国外对输油管道的模型研究较早，成功的案例是英国的ESI 公司的PIPELINE STUDIO PIPELINE STUDIO是通用的离线模拟工具，它是调度人员必备的分析工具，可以离线模拟所有的管道设备，如供气， 输气，管段， 阀门，压缩机， 调节器， 等等，PIPELINE STUDIO 适用于两种类型的研究，模拟各种管道配置的正常操作决定最有效率的运行方式，模拟如泄漏或设备故障等事件引发的瞬态条件来决定最有效的补救措施，用于分析管道输送能力，模拟管道水击，进行经济评价对比名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - 。