论文部分内容阅读
摘要：随着管道增多，管龄增长，以及腐蚀、缺陷等自然或人为的原因，使管道泄漏频繁发生，不仅造成经济损失，而且污染环境，因此对管道泄漏的检测尤为重要。本文在分析国内输油管道泄漏诊断面临诸多问题的同时，提出应用GIS 进行泄漏诊断系统开发，充分利用GIS 平台，并结合现有管道泄漏定位理论，建立了一套具有地理信息在线显示、定位准确、响应迅速、声光报警、无极缩放等优点的基于GIS的输油管道泄漏诊断系统，取得了良好效果，具有广阔的开发和应用价值。
关键词：GIS技术 输油管道 检测系统
【分类号】：TE88
GIS在输油气管道中的技术现状
在长输油气管道管理过程中，GIS将管道沿线的地理环境、地面设施、交通、人文景观、地质条件、各类地质灾害和自然灾害等影响管道安全运营的主客观因素和技术数据纳人数据库，在地理坐标上得到有机整合，构筑起数字管道，为管道可研、勘察设计、施工和运营管理提供一个高效率的数据采集与处理平台和管理与决策支持系统，实现系统间的数据交换和共享，保证数据的完整性。在长输油气管道管理过程中，应用GIS可以汇总海量资料，提高管理效率和精度，方便管道管理数据快速。
GIS系统在长输油气管道管理中的优势
在长输油气管道管理过程中，应用GIS可以汇总海量资料，提高管理效率和精度，方便管道管理数据快速更新，具体优势如下：
（1）在勘察及初步设计阶段，可实现数字选线。在测量专业提供的实时数字资料情况下，使用GIS专业软件构建具有丰富信息的三维数字立体管道周边地图，可以方便、逼真地设计各种方案，供决策使用，选出经济合理的最佳线路，确定经济管径，布设最恰当的站场和阀室。
（2）在管道建设阶段，施工单位借助GIS专业软件所绘制的地图，可以进行科学分工，预测施工进度，记录管道各焊口的位置和竣工回填后地形地物的变化等数据，以备将来调用。
（3）在运营管理阶段，管理人员通过设计和施工提供逐步完善的管道信息，可以实现对管道运行、检修、安全情况的动态观测及对各种资料、数据等进行检索、预报，掌握管道运营的瞬时状况。一旦出现异常情况，可实现局部定位，调用相关信息进行分析，及时为决策者提供准确可靠的数据，以便制定维修方案，保证设备正常运行。
GIS的输油管道泄漏诊断系统
系统是利用地理信息系统平台开发出来的一套输油管道综合泄漏检测系统，实现地形地貌（管道模拟、管道所处位置自然环境、人工建筑等）实时在线模拟显示，管道泄漏实时声光报警、定位等功能，具有远程监控，实效性高等优点。输油管道信息与空间位置信息有着密切的关系，因此在整条原油、成品油管道的信息化建设中引入能够把空间位置信息与属性数据信息结合在一起的软件平台。系统采用MapInfo的MapX5.0产品与C++ Builder6.0结合进行二次开发，利用MapInfoMapX 完善的地圖操作功能，定位、地图导航、专题图及各种统计分析功能实现了可视化的安全调度及安全监控等功能。同时能够对盗油、管道局部老化、泄漏、自然灾害这些可能发生重大事故及其他安全隐患都设计了相应的应急预案。
长输油管道泄漏报警涉及泄漏定位和图形显示两方面内容。目前，负压波法被广泛用于泄漏定位计算，GIS二次开发广泛用于图形显示和声光报警。
当长输油管道上某点发生泄漏时，在泄漏处将引起压力降，形成一个负压力波。该压力波将以一定的波速向管道两端传播，经过若干时间分别传到管道两端的压力变送器。根据压力变送器检测到的压力波形特征就判断是否
管道泄漏定位过程
实时采集现场管道动态数据信号，包括液体压力、流量、温度、密度等，通过有效方式对信号进行滤波降噪，提取出有用信号。将此信号传输到已经编制好的基于GIS 的管道泄漏诊断模型中，通过与模型标准库的数据进行模式识别、对比分析来判断管道是否发生泄漏。如果判断发生泄漏，诊断模型则声光报警，对泄漏位置进行准确定位，提示工作人员进行现场查看维修。如果判断没有发生泄漏，模型不报警，同时继续监测现场数据，依次循环当管道上某点发生泄漏时，在泄漏处将引起压力降，形成一个负压力波。该压力波将以一定的波速向管道两端传播，经过若干时间分别传到管道两端的压力变送器。根据压力变送器检测到的压力波形特征就判断是否发生了泄漏，根据压力波传到压力变送器的时间差就可以对泄漏点定位。
GIS的负压波泄漏检测系统
集油管网泄漏检测系统可以实时监测管道的运行状态，应用SCADA系统动态采集在线数据，远程终端将采集的流量、压力、温度等参数传送至中心调度室的数据监测处理系统，综合判断管线是否有泄漏发生，并对泄漏点定位，发出报警信号，最后将检测结果传送至头台油田集油管网地理信息系统，泄漏点位置在管线图中以高亮显示。此后，可对泄漏点进行缓冲区分析、最短路径分析等，使检测分析结果快速直观的显示在用户面前，并且为决策者准确高效地制定应急措施提供了决策支持，大大缩短了确定方案的时间，提高了事故处理能力。
整个泄漏检测系统可监测长度在100km以内的管道，满足以下四种技术指标：（1）测漏灵敏度小于管道流量的1.5%；（2）定位误差小于管道长度的1%；（3）系统反应时间小于120s；（4）误报警率小于5%。
泄漏监测系统的使用可以减少偷盗油案件的发生，减少巡线工作量，提高油气管道的现代化管理水平。胜利油田、辽河油田、中原油田等输油管线使用智能泄漏检测系统后，及时发现影响管道安全运行的隐患，有力地打击了盗油分子的嚣张气焰，避免重大安全及环境污染事故的发生，为管道的安全运行提供了保证，减少了企业效益流失，取得了明显的经济效益和社会效益。
本文基于GIS 的输油管道泄漏诊断系统还处于初步研制试验阶段，系统中各个功能模块还须在今后的工作中不断改进、加强和完善。在模拟试验中，管道泄漏定位取得良好效果，得到以下结论：
（1）通过故障识别系统，能准确判断出检测参数变化的原因，从而确定管道是否泄漏。
（2）在较短时间内判断出发生泄漏的管段并计算出泄漏位置，达到了较高的定位精度。为泄漏事故的及时检修提供方便，将最大限度地减少经济损失和资源浪费，尽可能地避免环境污染和安全事故的发生。
关键词：GIS技术 输油管道 检测系统
【分类号】：TE88
GIS在输油气管道中的技术现状
在长输油气管道管理过程中，GIS将管道沿线的地理环境、地面设施、交通、人文景观、地质条件、各类地质灾害和自然灾害等影响管道安全运营的主客观因素和技术数据纳人数据库，在地理坐标上得到有机整合，构筑起数字管道，为管道可研、勘察设计、施工和运营管理提供一个高效率的数据采集与处理平台和管理与决策支持系统，实现系统间的数据交换和共享，保证数据的完整性。在长输油气管道管理过程中，应用GIS可以汇总海量资料，提高管理效率和精度，方便管道管理数据快速。
GIS系统在长输油气管道管理中的优势
在长输油气管道管理过程中，应用GIS可以汇总海量资料，提高管理效率和精度，方便管道管理数据快速更新，具体优势如下：
（1）在勘察及初步设计阶段，可实现数字选线。在测量专业提供的实时数字资料情况下，使用GIS专业软件构建具有丰富信息的三维数字立体管道周边地图，可以方便、逼真地设计各种方案，供决策使用，选出经济合理的最佳线路，确定经济管径，布设最恰当的站场和阀室。
（2）在管道建设阶段，施工单位借助GIS专业软件所绘制的地图，可以进行科学分工，预测施工进度，记录管道各焊口的位置和竣工回填后地形地物的变化等数据，以备将来调用。
（3）在运营管理阶段，管理人员通过设计和施工提供逐步完善的管道信息，可以实现对管道运行、检修、安全情况的动态观测及对各种资料、数据等进行检索、预报，掌握管道运营的瞬时状况。一旦出现异常情况，可实现局部定位，调用相关信息进行分析，及时为决策者提供准确可靠的数据，以便制定维修方案，保证设备正常运行。
GIS的输油管道泄漏诊断系统
系统是利用地理信息系统平台开发出来的一套输油管道综合泄漏检测系统，实现地形地貌（管道模拟、管道所处位置自然环境、人工建筑等）实时在线模拟显示，管道泄漏实时声光报警、定位等功能，具有远程监控，实效性高等优点。输油管道信息与空间位置信息有着密切的关系，因此在整条原油、成品油管道的信息化建设中引入能够把空间位置信息与属性数据信息结合在一起的软件平台。系统采用MapInfo的MapX5.0产品与C++ Builder6.0结合进行二次开发，利用MapInfoMapX 完善的地圖操作功能，定位、地图导航、专题图及各种统计分析功能实现了可视化的安全调度及安全监控等功能。同时能够对盗油、管道局部老化、泄漏、自然灾害这些可能发生重大事故及其他安全隐患都设计了相应的应急预案。
长输油管道泄漏报警涉及泄漏定位和图形显示两方面内容。目前，负压波法被广泛用于泄漏定位计算，GIS二次开发广泛用于图形显示和声光报警。
当长输油管道上某点发生泄漏时，在泄漏处将引起压力降，形成一个负压力波。该压力波将以一定的波速向管道两端传播，经过若干时间分别传到管道两端的压力变送器。根据压力变送器检测到的压力波形特征就判断是否
管道泄漏定位过程
实时采集现场管道动态数据信号，包括液体压力、流量、温度、密度等，通过有效方式对信号进行滤波降噪，提取出有用信号。将此信号传输到已经编制好的基于GIS 的管道泄漏诊断模型中，通过与模型标准库的数据进行模式识别、对比分析来判断管道是否发生泄漏。如果判断发生泄漏，诊断模型则声光报警，对泄漏位置进行准确定位，提示工作人员进行现场查看维修。如果判断没有发生泄漏，模型不报警，同时继续监测现场数据，依次循环当管道上某点发生泄漏时，在泄漏处将引起压力降，形成一个负压力波。该压力波将以一定的波速向管道两端传播，经过若干时间分别传到管道两端的压力变送器。根据压力变送器检测到的压力波形特征就判断是否发生了泄漏，根据压力波传到压力变送器的时间差就可以对泄漏点定位。
GIS的负压波泄漏检测系统
集油管网泄漏检测系统可以实时监测管道的运行状态，应用SCADA系统动态采集在线数据，远程终端将采集的流量、压力、温度等参数传送至中心调度室的数据监测处理系统，综合判断管线是否有泄漏发生，并对泄漏点定位，发出报警信号，最后将检测结果传送至头台油田集油管网地理信息系统，泄漏点位置在管线图中以高亮显示。此后，可对泄漏点进行缓冲区分析、最短路径分析等，使检测分析结果快速直观的显示在用户面前，并且为决策者准确高效地制定应急措施提供了决策支持，大大缩短了确定方案的时间，提高了事故处理能力。
整个泄漏检测系统可监测长度在100km以内的管道，满足以下四种技术指标：（1）测漏灵敏度小于管道流量的1.5%；（2）定位误差小于管道长度的1%；（3）系统反应时间小于120s；（4）误报警率小于5%。
泄漏监测系统的使用可以减少偷盗油案件的发生，减少巡线工作量，提高油气管道的现代化管理水平。胜利油田、辽河油田、中原油田等输油管线使用智能泄漏检测系统后，及时发现影响管道安全运行的隐患，有力地打击了盗油分子的嚣张气焰，避免重大安全及环境污染事故的发生，为管道的安全运行提供了保证，减少了企业效益流失，取得了明显的经济效益和社会效益。
本文基于GIS 的输油管道泄漏诊断系统还处于初步研制试验阶段，系统中各个功能模块还须在今后的工作中不断改进、加强和完善。在模拟试验中，管道泄漏定位取得良好效果，得到以下结论：
（1）通过故障识别系统，能准确判断出检测参数变化的原因，从而确定管道是否泄漏。
（2）在较短时间内判断出发生泄漏的管段并计算出泄漏位置，达到了较高的定位精度。为泄漏事故的及时检修提供方便，将最大限度地减少经济损失和资源浪费，尽可能地避免环境污染和安全事故的发生。