浅析城市天然气综合管理信息系统的建立

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  摘要:根据广州燃气信息化建设的经验并结合国内燃气企业信息化系统的发展现状,思考了燃气企业信息化建设的重要性,比较粗略地提出了信息化发展的总体趋势、信息化发展的最终目标、建立原则及具体工作开展中需要注意的方面。
  关键词: 天然气 综合管理信息系统
  随着计算机技术、自动控制技术等相关应用技术在各行业中的广泛应用,信息化、数字化的概念也不断深入到燃气行业的技术应用中。它不但体现在具体的业务应用、过程控制领域,同时也体现在一个企业的管理领域、决策领域。综合管理信息系统以信息化的技术来促进生产管理效率的提高和生产管理手段的变革,从而推进企业运作模式的变化,能够更好地对人力、设备、材料以及各项资源进行计划和控制,优化生产管理、提供决策调度等。
  1 系统建设原则
  天然气信息化建设应遵守节约资源原则,充分与现有资源共享;全盘考虑,分步实施,先易后难原则;统一标准、互联互通、信息共享和系统开放原则;技术先进、可靠、实用原则;“以人为本“的服务体系;信息安全原则。
  2 系统建设目标
  1、建立统一的企业信息平台。企业信息平台建成一个Intranet访问平台,即企业信息门户。完全基于三层结构Web 应用技术,使企业内部上至高层领导,下至普通员工都可以通过各自的权限在浏览器上共享、分析、处理和应用企业内部的各种信息,实现生产自动化、运营智能化、管理决策科学化、信息资源化和运作网络化。
  2、建成核心数据交换中心。通过对各个业务环节信息数据的实时全面采集和发送,实现企业运营信息的集中存储,形成一个信息共享体。以完善的信息流和信息共享机制带动整个业务流程运作的顺畅,提高工作效率,保证决策管理系统对各个业务环节的监控和指挥,并通过对信息的分析和数据挖掘,实现宏观决策和计划指导,同时建立信息中心实施对数据交换中心及整个信息系统的建设、管理、维护、升级等相关职能,并进一步健全信息管理机制,形成法规、标准规范和安全体系框架。
  3、通过企业信息系统与产业链上其它信息系统的互连和信息共享,实现企业经营的社会化和系统增值,促进经济效益和社会效益的双向飞跃。
  3.1 系统组成及体系构建
  3.1.1系统组成
  按业务内容、业务性质和服务对象的不同,城市天然气综合管理信息系统可以分下面几个部分:GIS系统(燃气管网运行管理、维护等);SCADA系统(包括燃气生产管理、质量管理及供气调度等);GPS系统(包括应急抢险指挥调配和巡线监管等);ERP系统 (包括财务管理、人力资源管理、物料供应管理、工程管理、档案管理、设备管理、经营计划等);营业收费管理信息系统(包括抄表、收费、与银行间代收燃气费数据处理);客户服务中心系统(包括业务咨询、信息查询、业务申报受理、业务投诉受理、用户服务热线等);企业门户网站(展现公司形象、提供用气常识、安全知识等)。以下为个系统的关系图:
  
  业务应用系统和辅助支持与决策系统统一运行在公共信息平台上;业务应用系统与辅助支持与决策系统数据通过中心数据库平台实现双向互通;业务应用系统中只有客户服务中心系统和营业收费管理系统直接面对用户,GIS、SCADA和GPS系统是公司内部生产运行系统,主管部门和外部相关机构只与业务发展管理系统联系。 3.1.2系统体系构建
  城市天然气信息系统体系结构应以数据库为核心,在企业内部网上(Intranet)将资金流、物质流、信息流统一共享;在企业外部网上(Internet)与政府、银行、用户相关联,适应社会信息化要求。其系统体系结构见下图 :
  
  4.1 子系统
  4.1.1 GIS系统
  1、燃气管网GIS系统特点
  针对城市燃气管网“安全第一”等具体特点,建立以GIS技术和计算机技术为支撑的城市燃气输配管网GIS系统,代替传统的燃气管网资料管理方法,能在最大程度上满足燃气管网的资料维护、信息查询、报警抢险等日常事务。且对于提高燃气行业服务质量、管理水平,加强燃气生产调度和突发事件处置能力,保障安全供气,提供高效率的支持。
  城市燃气管网自身的特点和管理上的要求决定了城市燃气管网GIS系统应具有以下特点:1)燃气管网信息具有时间特征,因而系统是一具有时间和三维空间数据的四维信息系统;2)燃气管网在空间分布上具有不均匀性,因而数据信息量具有随着发展而急剧增长的特征,系统需要具有处理急剧增长的数据信息量的能力;3)燃气管网数据必须完整、准确,具有现势性,要求信息系统是一个动态可维护的信息管理系统;4)系统能够提供设施管理与自动制图的技术和数据支持,满足日常业务的需要;5)系统的数据应能够与燃气集团共享,具有网络多用户的并发处理能力。
  2、燃气管网GIS系统组成
  城市燃气管网GIS系统是由软件、硬件和描述地理信息(如街道、地界、燃气管道等)及相关附属设施信息的数据所组成的计算机系统。城市燃气管网GIS系统的硬件包括工作站(可由两台服务器组成网络,由PC机与数字化仪组成的数字化工作站)和打印机、绘图仪等外部设备;城市燃气管网GIS系统软件包括操作系统、GIS软件、数据库软件等。常用的GIS软件有Maplnfo、Arelnfo、ArcView等国外产品,以及GeoStar、MapGIS等国产软件;数据库软件有Foxpro、Access、Orcal等等。从大量使用案例效果分析可以看出,城市燃气管网GIS系统能否充分实现其功能很大程度上取决于数据质量优劣及数据库构成、管理方式的安全合理程度。较为完善的系统数据库由全景数据库、底图数据库和管线数据库三部分组成。其中,全景数据库是一幅整个城市的地形示意图。底图数据库由l:500的地形图图幅组成,并组合成一幅地形索引图,为便于查询、分析,对所有地形图上的地理要素均进行了编码。管线数据库由天然气管线索引图组成。管线的空间数据与拓扑数据均存于GIS系统内,而其属性数据主要存于关系数据库内。   3、燃气管网GlS系统功能及应用
  在搜集该地区的燃气管网资料,全面掌握城市燃气管网的最新资料,保证资料的准确性,为管网管理部门准确地提供所需的各种类型的数据的基础上,系统应能满足以下用户需求:1)燃气管线数据应以图形和报表等方式存在,能直接接受各种类型的管线数据,自动处理分类和入库并维护数据安全;2)能提供多种查询方式;3)能按照管线数据的各种特性,对其进行统计与分析;4)能绘制、显示地形图和管线图,特别是具有三维显示功能,能对地下管线进行剖面三维显示;5)系统经过结构模块化设计,易于升级与优化;6)系统安全性好,易于维护:7)操作界面友好,使用者无需专门计算机知识,经短期培训即可熟练操作。
  据此,城市燃气管网GIS系统一般应包含有以下功能模块:
  1)数据处理模块:用于对管网数据及地形图进行输入、分类和入库;对管网数据及地形图的动态更新,系统提供多种工具完成对图形、属性等数据的更新,保证数据的准确性和现势性,对图幅及其索引图进行管理;
  2)查询检索模块:用于提供数一图、图一数及缓冲区等多种方式对燃气管网、附属设施等进行综合查询。具体包括:对地形属性查询、坐标位置查询、管网测量点查询、管网管段查询、图例(地形图与管网)查询、利用数据库进行属性查询以及利用数据库进行图形查询等;
  3)统计分析模块:用于对各种条件的管线进行统计、对管线进行缓冲区分析、对管线和地形图进行叠置分析、计算路程、最佳路径分析等,管线剖面图的生成及三维显示等;
  4)显示输出模块:用于输出各类报表,根据需要对管网和地形图进行各种各样的显示与输出;
  5)维护工具模块:用于对系统的参数进行设置;提供安全机制以免数据的非法使用及流失,提供各种工具保障系统安全、高效的运行,支持多种外部存储设备的备份和恢复,完成和微机间的数据交换等;
  6)在线帮助模块:用于在系统运行中提供在线的使用帮助信息。
  综上所述,燃气管网GIS系统可以做到:
  1)对图形和属性数据的检索和查询,了解城市燃气地下管网的确切位置、埋深、走向、填埋情况、直径、材质等;
  2)对各类管线数据及各类属性数据进行统计、缓冲分析、三维分析等;
  3)为规划设计部门提供确实可靠的数据,从而在建设施工中避免燃气管线重大事故的发生;
  4)通过监测设备门站、调压站、阀门井、重要用户、重点监测管段等进行实时监控,并以二维和三维图形显示设备的运行状态;
  5)根据报警信号分析确定故障点,并提供最佳故障检修方案,同时自动生成管网抢修预案;
  6)突发事故的应急处理:根据报修电话,快速确定请求地点以及事故发生地。并与ll9消防指挥中心计算机联网,密切供气系统与消防系统的关系,增强安全防范措施,提高对重大事故及突发事件的应急处理能力;
  7)制作用户所需的各种不同比例尺的路网图、管网图、纵横断面图和各种类型的数据报表及输出打印。
  4.1.2 SCADA系统
  1、场站SCADA系统
  各场站监控系统分为两级,上级为监控计算机,下级为PLC/RTU为主的现场控制器。系统由计算机、PLC/RTU、智能仪表、传感器和变送器、电动执行机构等共同组成,独立完成各本地监控站的数据采集和闭环控制功能。
  2、中压SCADA系统
  在大型用户和重要监测管段设置监测点,并采用先进的传感器及执行器,通过CDMA/GPRS无线网络将监测点的流量、压力传送到到集团的调度控制中心和本工程的管理中心。调度控制中心进行全系统的集中监视控制和统一调度管理。
  4.2.1 GPS系统
  本工程的GPS系统应与SCADA系统和GIS系统形成综合系统平台,并在GIS系统强大的工程支持下解决应急抢险指挥调配问题和巡线的监管问题。可运用GPS定位器对抢险车辆定位,通过GPS监控系统可辅助抢险指挥者对抢险力量实现最佳调配。将抢险车辆安装GPS后,每辆车在地图上的位置可实时地反映给计算机终端的观测人员。同时依据计算机上的城市地图和相对应的管线图,在确认险情信息后可立即在计算机上搜索得到有效的管道控制阀所处位置以及最近的抢险车辆、抢险人员(巡线员同时兼抢险队员)所处位置,下达准确有效的抢险指令。
  4.3.1 ERP系统
  ERP系统包括燃气企业的办公自动化、人力资源管理、仓库管理、档案管理、设备管理、物流后勤管理、燃气表管理等。这些系统良好运行,为燃气企业规范化管理提供良好的条件,并为领导层提供及时、准确的经营信息和辅助决策信息。
  5 营业收费管理系统
  营业收费管理系统几乎覆盖了直接面对用户的所有业务,包括抄表、收费、与银行间水费代收数据处理等。
  营业收费管理系统是燃气企业整个信息化系统建设的一个重要部分,是燃气用户基本数据库的主要数据来源,是城市的基础性公益性大型数据库的一个组成部分。系统不光完成营业收费的管理工作,系统的数据将直接共享应用于城市燃气规划、城市输配燃气管网数学模型、城市GIS系统以及燃气企业各有关管理部门和各有关上级领导决策部门。
  6 客户服务中心系统
  客户服务中心是燃气企业与用户和社会各界的直接面对面窗口,也是信息化工程中的关键部分。客户服务中心以用户基本信息数据库为基础对每一个燃气用户建立一组档案,记录着用户开户之日起到现在的所有的情况,使燃气企业对自己的服务对象有一个非常清楚全面的了解,是燃气企业搞好对外服务的基础工作。此系统主要由三个部分组成,即用户报装管理系统、燃气表管理系统和热线服务管理系统。
  7 需要注意的问题
  1、注重“总体设计、分步实施”的战略
  信息系统建设要从全局的观念出发组建系统,制定总体设计和分步实施计划。重点考虑企业全面信息资源的开发利用,编制系统功能目标。确定部门信息处理应用要求和公司全面管理需要之间的合理配合,根据系统要求和市场技术经济条件,合理配置系统软件、硬件和网络的能力并留有发展余地。
  2、系统建设符合可持续性发展要求
  系统建设的可持续性关键是应用程序可以持续使用。这要求应用程序要易于理解、扩充和改动,并可以方便地移植到升级的平台上。对此,在开发阶段就应该按照软件工程的标准,深入分析,合理地做出安排,使系统具有良好的结构。
  3、编码技术标准化和管理业务规范化
  燃气企业的信息技术应用涉及到大量的信息编码标准化工作,这既是提高应用水平,信息共享的需要,也是满足今后扩展的前提。重视基础数据开发,实施信息挖潜,是项目成功的保证。项目建设的过程中大量时间花费在整理、改进、补充完善传统业务的规范作业制度,形成一套规范的基础数据,达到编码技术标准化和管理业务规范化。4、注重人才的培养和梯队的建设
  加大培训力度,实施以人为本是燃气企业信息化建设可持续的保证。公司内部必须要建立自己的系统维护力量,这是不可忽视的问题,否则难以完成系统的日常运行。系统维护应当能够完成系统硬件、软件和网络平台的日常维护,处理一般的系统故障、系统参数设置、数据库的维护和备份、用户权限分配、在应用层面上对软件功能和界面的调整修改等。同时,还要求企业员工必须不断提高自身素质,掌握新型管理工具,而且这也是一个企业走向现代化和成熟的标志之一。各类操作人员必须熟练掌握相应工作岗位的系统模块的应用,力求操作的快速和数据录入的准确,减少甚至杜绝工作中可能出现的差错。
  参考文献
  [1] 秦克景,王显明。“天津开发区燃气管网SCADA系统的设计与实现”,中国仪器仪表学会,2004
  [2]李明峰,冯宝红,刘三枝。《GPS 定位技术及其应用》 , 国防工业出版社 ISBN: 7118043478
  [3]陈琴,张天华。“城市燃气管理信息系统的应用”,《煤气与热力》第29卷第l0期,2009年10月
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