魏玉 張夢奇

山東省石油天然氣管道保護服務中心

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、天然氣供需預測預警等功能，健全管道數(shù)據(jù)采集、共享和管理機制，為油氣管道保護提供重要技術(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、縱貫南北，點多、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時傳感數(shù)據(jù)，智能分析掌握管道運行情況，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服務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)標準規(guī)范體系）+N個應用（管道運行監(jiān)控系統(tǒng)、天然氣供需預測預警系統(tǒng)、管道大數(shù)據(jù)分析預警平臺、管道保護監(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新技術(shù)的示范載體、油氣管道保護的報警器，為全省石油天然氣管道智能化建設(shè)、管道保護、天然氣保供應提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)省、市、縣三級管道保護主管部門和管道企業(yè)數(shù)據(jù)共享、業(yè)務協(xié)同、信息互通，綜合提升管道數(shù)字化、信息化水平，保障管道運行安全。

圖 1 “1個中心+2套體系+N個應用”智能管理體系

2  平臺子系統(tǒng)應用

圍繞管道保護和資源保障監(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)了包括油氣管道運行監(jiān)控、天然氣供需預警管理和大數(shù)據(jù)分析預警、管道保護監(jiān)管等應用系統(tǒng)，以及門戶網(wǎng)站、手機移動端等內(nèi)容。

2.1  管道運行監(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險隱患，即時發(fā)出預警信息，實現(xiàn)管道運行狀態(tài)展示、分析、預警和追蹤功能。該系統(tǒng)分為運行數(shù)據(jù)管理和運行監(jiān)控駕駛艙兩個模塊。

運行數(shù)據(jù)管理模塊動態(tài)接入管道企業(yè)運行管理過程中的各項數(shù)據(jù)，建立常態(tài)化管道運行監(jiān)控體系，實時捕捉管道運行數(shù)據(jù)。該模塊建立統(tǒng)一標準化接口，接入企業(yè)無人機巡線、智能視頻監(jiān)控、智能陰保測試、光纖預警、在線泄漏監(jiān)測等管道保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。同時，遙感監(jiān)測管理模塊利用遙感影像解譯技術(shù)，準確、快捷、高效的捕捉管道保護范圍內(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)等風險隱患根據(jù)需求發(fā)送給有關(guān)管道保護主管部門及油氣管道企業(yè)，待企業(yè)進一步現(xiàn)場核實。

運行監(jiān)控駕駛艙將上述數(shù)據(jù)匯聚至數(shù)據(jù)中心，由運行監(jiān)控駕駛艙（遙感監(jiān)測駕駛艙、企業(yè)運行監(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)務數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)運行監(jiān)控綜合概覽、風險隱患分布統(tǒng)計、實時運行監(jiān)測預警功能。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)域分布等維度對風險隱患進行集中展示，可實時調(diào)取企業(yè)運行數(shù)據(jù)，例如通過已錄入的坐標數(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)分析預警系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過管道安全管理業(yè)務梳理和數(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)分析預警一張圖，實現(xiàn)對預警信息的統(tǒng)一調(diào)度跟蹤處理。

該系統(tǒng)將天氣預警數(shù)據(jù)、風險隱患預警數(shù)據(jù)、供需預警數(shù)據(jù)等相關(guān)預警數(shù)據(jù)集中匯集，按當日運行情況和隱患動態(tài)記錄，劃分不同風險等級，并提供“一圖一表”數(shù)據(jù)。后臺根據(jù)預設(shè)預警分級劃分四級預警，并自動推送到企業(yè)或管道保護主管部門，對預警信息統(tǒng)一調(diào)度與跟蹤處理，實現(xiàn)預警信息閉環(huán)管理。

2.3  天然氣供需預測預警系統(tǒng)

該系統(tǒng)獲取全省天然氣氣源供應信息，預測天然氣供應消費趨勢，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)計分析子系統(tǒng)和天然氣數(shù)字地圖。

統(tǒng)計分析子系統(tǒng)獲取全省天然氣氣源供應信息（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、銷售價格等）；中游管輸信息（包括但不限于設(shè)計流量、氣體流向、計劃輸送量、實際輸送量、剩余輸送能力、管輸價格等）；下游用戶需求信息（包括但不限于用戶屬性信息，計劃需求量、實際消費量、用氣結(jié)構(gòu)等）。通過界面詳情就可以查詢到整體供應和消費情況，自動生成可下載的天然氣供需月報，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)、云計算等技術(shù)，以當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，預測天然氣供應消費趨勢、管輸剩余能力，智能匹配上下游供需，及時發(fā)布預警信息，輔助政府機構(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  運營業(yè)務管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要功能是保護監(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制建設(shè)，根據(jù)最新的管道安全監(jiān)管要求和標準規(guī)范，及時更新管道保護聯(lián)系人、執(zhí)法人員統(tǒng)計表、執(zhí)法信息統(tǒng)計表、竣工備案統(tǒng)計表、施工審批統(tǒng)計表、建設(shè)保護審批統(tǒng)計表、應急預案備案統(tǒng)計表、管道重啟審批統(tǒng)計表、采石爆破統(tǒng)計表、停運、廢止、封存統(tǒng)計表等內(nèi)容，為管道保護監(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

匯聚衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、企業(yè)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)等8大類、43小類累計上百萬條數(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，服務于管道風險隱患識別、高后果區(qū)認定等業(yè)務。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確、快捷、高效地識別風險隱患，輔助企業(yè)排查隱患，具有一定的應用價值。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，要進一步挖掘油氣長輸管道數(shù)據(jù)價值，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，實現(xiàn)科學精準管控。

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