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摘 要：鉴于近年来由地下管线造成的安全事故频发，文章阐述了我国化工企业地下管线的现状，进行了地下管线管理数字化信息化解决途径的探索和尝试。通过基于工程级基础数据模型的地下管线及总图完整性管理系统，实现了海洋石油富岛有限公司地下管线的可视化管理，并开发了多个功能模块支撑其统计分析、动土施工管理和应急管理等应用，实现了地下管线管理的信息化，为安全生产提供保障。
关键词：化工企业;地下管线;信息化管理;安全生产
1、石油化工企业地下管线安全管理现状
一直以来我国地下管线存在着“重地上、轻地下，重审批、轻监管，重建设、轻养护”的传统管理问题。造成地下管线现状不清楚、资料不齐全、记忆不清晰、管理无从下手等各种问题。由于管线不清造成各种盲目施工、返工或安全事故，带来重大人力、物力、财力损失。化工企业的地下管线与其他行业地下管线相比，还具有其特有的性质[2]：
（1）地下管线种类繁多，根据介质特性各异
（2）管线重叠覆盖、缠绕交错，空间关系复杂
（3）地下管线相关资料纷繁复杂
（4）管线实时性、安全性要求高
除上述特点外，施工维护过程中产生的大量设计变更信息不能进行及时更新，且与自来水管道、雨水管道、污水管道、电力管线、燃气管道、热力管线多种管线交错在一起，空间关系复杂、安全管理要求更高。
造成地下管网安全问题有人员、技术、环境以及信息等各方面因素，鉴于化工企业上述特点与管理落后现状，地下管线信息化管理的实施显得尤为重要，运用计算机网络技术、虚拟现实技术等建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的现代地下管线信息管理体系，指导、服务于安全生产工作，提高管理信息化水平和工作效率，对企业的安全生产、建设起着至关重要的作用。
2、富岛公司在提升地下管线安全管理水平上的尝试
海洋石油富岛有限公司地位于海南省东方市，装置区现有两套天然气制尿素装置、两套甲醇装置、辅助装置和机修厂房等设施，总占地面积约1.5平方公里。由于建设时间以及设计施工单位不同，资料提交形式也不相同。且管线经过多次技术改造及维修维护，部分管线的图纸资料已丢失或与现状不符，尤其化肥一部建设时间早，部分管线已经废弃，地下光缆、电缆缺少图纸信息，完全凭借记忆，且管线介质复杂、数据不全，给运营管理和地下管线施工作业带来极大安全威胁。为提高生产安全性，改善地下管线的管理现状，与北京中科辅龙科技股份有限公司合作开发完成了基于工程级基础数据模型的地下管线及总图完整性管理系统。
3、富岛公司地下管线管理成果
地下管线及总图管理系统针对富岛公司地下管线的动土施工管理、管线设备完整性管理和应急管理开发了多个功能模块，通过这些功能模块实现了对地下管线的有效管控。
3.1高性能、高容量的三维场景图形平台支撑可视化管理，快速定位查询
针对石油化工企业的特点，采用面向对象的技术，对设备、管线、阀件和仪表进行建模和数据空间结构重新组织，支撑了富岛公司地下管线及相关地上设施的可视化管理。采用场景动态更新与裁剪技术、层次细节技术、外存技术、动态调度技术、多线程渲染技术，保证场景浏览的便利、流畅。可视化交互主要包括：采用多视口输出技术，渲染输出装置场景到多个窗口中;采用多漫游器技术，能够通过键盘操作变换各种视角、行走步长在装置中模拟行走，也可通过鼠标操作来对场景进行动态观察;可以用鼠标选择设备、管线、元件，场景将突出显示被选中的部件，并显示其工程信息。
3.2采用工程级基础数据模型实现地下管线管理
以测绘和扫描得到的管线设备信息和原有图纸资料为基础，采用PBS结构建立工程级基础数据模型，具有细粒度、高精度、关联性的特点。利用PDSOFT专业设计软件进行细粒度的模型构建，符合ISO15926 国际标准，且模型结构不局限于设备、管道、阀门，还包括管嘴、管段、弯头、三通、堵头及其连接处的焊口、法兰、垫片等细节设备设施。模型可以自动生成iso图，直接用于指导施工。对已建工厂通过三维激光扫描的方式可以达到模型与实际误差在2-5mm之间的精度。具有上述特点的基于工程级基础数据模型不仅能支撑富岛公司目前阶段对地下管线及相关地上设施信息化管理需求，更重要的是可以为工厂以后的精细化管理提供很好的支撑，减少安全隐患。
3.3实现管线设备的全生命周期管理，降低事故隐患
管线和设备是企业生产物流的基础和载体，管线设备完整性管理是化工企业资产及安全管理的核心部分。管线设备完整性管理模块集成现有PI系统、装置控制系统、状态监控系统，对管道设备的实时运转状态进行监测，对运行过程中的超限情况进行及时预警，减少和预防管道事故发生，保证管道设备处于安全运行状态。并集成了管道焊缝质量宏观检测与无损检测、管道剩余壁厚测试、硬度检测等方面的数据，与系统中的管线进行关联并进行数据展示，使管理人员对管线状态和存在的隐患有实时清晰的了解，进行相应的维护措施，避免发生事故。
3.4采用多种手段分析施工现场状况，保障施工安全
系统提供净距、断面、埋深、开挖、流向、连通性等多种分析功能。通过辅助分析功能，为现场动土施工提供资料，检查设计的合规性，为企业安全生产提供保障。
埋深检查主要用来检查指定范围内的管线埋设深度是否符合约束条件，保证管线施工设计的合规性，约束条件可以在系统中自定义。流向和连通性分析分别检查自流管道和消防管道是否符合应用需求。开挖分析用于模拟区域内的地形开挖，可以直观地查看地下管线的空间关系，辅助管网的改造与维护。两点连线指定端面，端面分析给出各管线的空间位置关系，自动生成包含管线的位置关系、埋深、类型、管径等数据截面图。开挖和端面分析所得信息用于指导施工建设，避免因管线位置不明造成安全事故，消除安全隐患，提高施工效率。
3.5引入三维安全应急管理，提升员工事故快速反应能力
应急管理模块包含事故模拟、应急预案制定和应急演练三部分。事故模拟可以在系统中进行事故影响区域的辅助分析，模拟确定事故影响范围并在三维模型中直观地显示，统计并定位显示该区域内的排水、排气、消防设施，从而辅助应急处理。
应急预案制定将预案按照事故类型、事故源分类录入到系统中，定义消防路线和逃生路线，在三维模型中展示应急预案相关的操作步骤文字、逃生/撤离路线、消防路线等预案内容，指导员工进行消防和逃生的演练。应急演练在紧急事件发生时，根据事故的影响区域和集成的周边环境空间数据，指挥现场人员按照逃生路线撤离，消防人员、设施按照消防路线进入危险区域作业，调用资源进行救援，实现人员、资源、设备有序组织，满足富岛公司在发生紧急事故做出快速应急反应的需求。
4、总结与展望
通过基于工程级基础数据模型的地下管线及总图完整性管理系统，我们对富岛公司地下管线及地上设备设施进行了统一有效的管理，为各部门协调工作提供了便利，为企业高层领导对企业的发展规劃作出决策提供依据，为地下管线安全施工提供支撑与保障。
目前阶段的地下管线与总图完整性管理系统主要满足了地下管线安全施工、运营。为了从技术、人员、信息等各方面全面提升企业生产安全性，可以在现有模型基础上深化精细建模，为设备设施管理提供更为有效的支撑;开发基于三维数字模型的检维修、生产操作和设备拆装培训功能，对员工进行三维沉浸式培训;通过加强危险源和危险隐患的监控和识别功能，强化HSE管理。
参考文献
[1]范伟中，戴泉力.浅谈化工安全管理的重要性[J]. 中国石油和化工标准与质量.2014.（1）：225.
[2]陈奇.化工企业地下管线管理信息系统的设计与实现[D].2008.
关键词：化工企业;地下管线;信息化管理;安全生产
1、石油化工企业地下管线安全管理现状
一直以来我国地下管线存在着“重地上、轻地下，重审批、轻监管，重建设、轻养护”的传统管理问题。造成地下管线现状不清楚、资料不齐全、记忆不清晰、管理无从下手等各种问题。由于管线不清造成各种盲目施工、返工或安全事故，带来重大人力、物力、财力损失。化工企业的地下管线与其他行业地下管线相比，还具有其特有的性质[2]：
（1）地下管线种类繁多，根据介质特性各异
（2）管线重叠覆盖、缠绕交错，空间关系复杂
（3）地下管线相关资料纷繁复杂
（4）管线实时性、安全性要求高
除上述特点外，施工维护过程中产生的大量设计变更信息不能进行及时更新，且与自来水管道、雨水管道、污水管道、电力管线、燃气管道、热力管线多种管线交错在一起，空间关系复杂、安全管理要求更高。
造成地下管网安全问题有人员、技术、环境以及信息等各方面因素，鉴于化工企业上述特点与管理落后现状，地下管线信息化管理的实施显得尤为重要，运用计算机网络技术、虚拟现实技术等建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的现代地下管线信息管理体系，指导、服务于安全生产工作，提高管理信息化水平和工作效率，对企业的安全生产、建设起着至关重要的作用。
2、富岛公司在提升地下管线安全管理水平上的尝试
海洋石油富岛有限公司地位于海南省东方市，装置区现有两套天然气制尿素装置、两套甲醇装置、辅助装置和机修厂房等设施，总占地面积约1.5平方公里。由于建设时间以及设计施工单位不同，资料提交形式也不相同。且管线经过多次技术改造及维修维护，部分管线的图纸资料已丢失或与现状不符，尤其化肥一部建设时间早，部分管线已经废弃，地下光缆、电缆缺少图纸信息，完全凭借记忆，且管线介质复杂、数据不全，给运营管理和地下管线施工作业带来极大安全威胁。为提高生产安全性，改善地下管线的管理现状，与北京中科辅龙科技股份有限公司合作开发完成了基于工程级基础数据模型的地下管线及总图完整性管理系统。
3、富岛公司地下管线管理成果
地下管线及总图管理系统针对富岛公司地下管线的动土施工管理、管线设备完整性管理和应急管理开发了多个功能模块，通过这些功能模块实现了对地下管线的有效管控。
3.1高性能、高容量的三维场景图形平台支撑可视化管理，快速定位查询
针对石油化工企业的特点，采用面向对象的技术，对设备、管线、阀件和仪表进行建模和数据空间结构重新组织，支撑了富岛公司地下管线及相关地上设施的可视化管理。采用场景动态更新与裁剪技术、层次细节技术、外存技术、动态调度技术、多线程渲染技术，保证场景浏览的便利、流畅。可视化交互主要包括：采用多视口输出技术，渲染输出装置场景到多个窗口中;采用多漫游器技术，能够通过键盘操作变换各种视角、行走步长在装置中模拟行走，也可通过鼠标操作来对场景进行动态观察;可以用鼠标选择设备、管线、元件，场景将突出显示被选中的部件，并显示其工程信息。
3.2采用工程级基础数据模型实现地下管线管理
以测绘和扫描得到的管线设备信息和原有图纸资料为基础，采用PBS结构建立工程级基础数据模型，具有细粒度、高精度、关联性的特点。利用PDSOFT专业设计软件进行细粒度的模型构建，符合ISO15926 国际标准，且模型结构不局限于设备、管道、阀门，还包括管嘴、管段、弯头、三通、堵头及其连接处的焊口、法兰、垫片等细节设备设施。模型可以自动生成iso图，直接用于指导施工。对已建工厂通过三维激光扫描的方式可以达到模型与实际误差在2-5mm之间的精度。具有上述特点的基于工程级基础数据模型不仅能支撑富岛公司目前阶段对地下管线及相关地上设施信息化管理需求，更重要的是可以为工厂以后的精细化管理提供很好的支撑，减少安全隐患。
3.3实现管线设备的全生命周期管理，降低事故隐患
管线和设备是企业生产物流的基础和载体，管线设备完整性管理是化工企业资产及安全管理的核心部分。管线设备完整性管理模块集成现有PI系统、装置控制系统、状态监控系统，对管道设备的实时运转状态进行监测，对运行过程中的超限情况进行及时预警，减少和预防管道事故发生，保证管道设备处于安全运行状态。并集成了管道焊缝质量宏观检测与无损检测、管道剩余壁厚测试、硬度检测等方面的数据，与系统中的管线进行关联并进行数据展示，使管理人员对管线状态和存在的隐患有实时清晰的了解，进行相应的维护措施，避免发生事故。
3.4采用多种手段分析施工现场状况，保障施工安全
系统提供净距、断面、埋深、开挖、流向、连通性等多种分析功能。通过辅助分析功能，为现场动土施工提供资料，检查设计的合规性，为企业安全生产提供保障。
埋深检查主要用来检查指定范围内的管线埋设深度是否符合约束条件，保证管线施工设计的合规性，约束条件可以在系统中自定义。流向和连通性分析分别检查自流管道和消防管道是否符合应用需求。开挖分析用于模拟区域内的地形开挖，可以直观地查看地下管线的空间关系，辅助管网的改造与维护。两点连线指定端面，端面分析给出各管线的空间位置关系，自动生成包含管线的位置关系、埋深、类型、管径等数据截面图。开挖和端面分析所得信息用于指导施工建设，避免因管线位置不明造成安全事故，消除安全隐患，提高施工效率。
3.5引入三维安全应急管理，提升员工事故快速反应能力
应急管理模块包含事故模拟、应急预案制定和应急演练三部分。事故模拟可以在系统中进行事故影响区域的辅助分析，模拟确定事故影响范围并在三维模型中直观地显示，统计并定位显示该区域内的排水、排气、消防设施，从而辅助应急处理。
应急预案制定将预案按照事故类型、事故源分类录入到系统中，定义消防路线和逃生路线，在三维模型中展示应急预案相关的操作步骤文字、逃生/撤离路线、消防路线等预案内容，指导员工进行消防和逃生的演练。应急演练在紧急事件发生时，根据事故的影响区域和集成的周边环境空间数据，指挥现场人员按照逃生路线撤离，消防人员、设施按照消防路线进入危险区域作业，调用资源进行救援，实现人员、资源、设备有序组织，满足富岛公司在发生紧急事故做出快速应急反应的需求。
4、总结与展望
通过基于工程级基础数据模型的地下管线及总图完整性管理系统，我们对富岛公司地下管线及地上设备设施进行了统一有效的管理，为各部门协调工作提供了便利，为企业高层领导对企业的发展规劃作出决策提供依据，为地下管线安全施工提供支撑与保障。
目前阶段的地下管线与总图完整性管理系统主要满足了地下管线安全施工、运营。为了从技术、人员、信息等各方面全面提升企业生产安全性，可以在现有模型基础上深化精细建模，为设备设施管理提供更为有效的支撑;开发基于三维数字模型的检维修、生产操作和设备拆装培训功能，对员工进行三维沉浸式培训;通过加强危险源和危险隐患的监控和识别功能，强化HSE管理。
参考文献
[1]范伟中，戴泉力.浅谈化工安全管理的重要性[J]. 中国石油和化工标准与质量.2014.（1）：225.
[2]陈奇.化工企业地下管线管理信息系统的设计与实现[D].2008.