城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳暾怨芾頂?shù)據(jù)采集研究

摘 要

摘要：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖耐暾怨芾肀仨氁詳?shù)據(jù)完整和準(zhǔn)確為基礎(chǔ)。確定了深圳市燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)期和運(yùn)行期必須采集的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)錄入要求，建立了基于作業(yè)流系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的完
摘要：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖耐暾怨芾肀仨氁詳?shù)據(jù)完整和準(zhǔn)確為基礎(chǔ)。確定了深圳市燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)期和運(yùn)行期必須采集的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)錄入要求，建立了基于作業(yè)流系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的完整性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，三者共用數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?；完整性管理；?shù)據(jù)采集
Study on Integrity Management Data Collection of City Gas Pipeline
CHEN Fei
Abstract：The integrity management of city gas pipeline must be based on integral and accurate data.The types of data collected during construction and operation of gas pipeline in Shenzhen as well as the data entry requirement are determined.An integrity data management system is established based on work flow system and GIS.The database is shared by the three parts，achieving the data sharing.
Key words：city gas pipeline；integrity management；data collection
1 概述
    管道完整性管理是指管道運(yùn)營(yíng)單位為了保證管道始終處于安全、受控的安全狀態(tài)所進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)分析及一系列安全評(píng)價(jià)過(guò)程。作為管道安全技術(shù)的發(fā)展方向和管道安全運(yùn)營(yíng)的重要舉措，管道完整性管理越來(lái)越受到燃?xì)夤艿肋\(yùn)營(yíng)企業(yè)的重視。通過(guò)實(shí)施完整性管理，不僅可以有效地消除管道危險(xiǎn)源，降低管道風(fēng)險(xiǎn)，保障管道安全運(yùn)行，而且可以幫助運(yùn)營(yíng)者合理地配置運(yùn)營(yíng)資源，提高管理水平，有效降低運(yùn)營(yíng)成本。因此，管道完整性管理成為管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)較為先進(jìn)的管理方式。開(kāi)展管道完整性管理要以數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確為前提，其中包括數(shù)據(jù)的采集、整合、管理等一系列環(huán)節(jié)，這是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的重要基礎(chǔ)[1～2]。面對(duì)管道數(shù)量龐大、種類繁多的數(shù)據(jù)信息，如何科學(xué)高效地采集和組織數(shù)據(jù)、建立結(jié)構(gòu)合理、實(shí)用方便的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)平臺(tái)，為后續(xù)管道完整性管理提供可靠性好、質(zhì)量高的原始數(shù)據(jù)[3]，成為城市燃?xì)夤艿肋\(yùn)營(yíng)企業(yè)實(shí)施管道完整性管理面臨的首要問(wèn)題。
2 數(shù)據(jù)采集
2.1 危害因素
    完整性數(shù)據(jù)采集之前首先要明確管道失效的原因，進(jìn)而確定采集數(shù)據(jù)的類型，再將采集到的數(shù)據(jù)錄入完整性管理信息化平臺(tái)。國(guó)際管道研究委員會(huì)(PRCI)對(duì)輸氣管道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并劃分為3種缺陷類型[4]：①與時(shí)間有關(guān)的因素，包括內(nèi)腐蝕、外腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；②穩(wěn)定因素，包括與制管有關(guān)的缺陷和設(shè)備因素；③與時(shí)間無(wú)關(guān)的危害，包括第三方破壞、機(jī)械損害、誤操作、與天氣有關(guān)的因素、外力因素。美國(guó)ASME B31.8 S-2001《輸氣管道完整性管理系統(tǒng)》和美國(guó)API 1160《危險(xiǎn)液體管道管理系統(tǒng)完整性》分別定義了氣、液體管道完整性管理流程，共同強(qiáng)調(diào)了應(yīng)依據(jù)管道高后果區(qū)的影響因素進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集和整合分析，以保證數(shù)據(jù)采集的目的性和有效性。根據(jù)這一原則，完整性數(shù)據(jù)采集要充分考慮可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)、危害及其后果和原因，收集與之相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。美國(guó)石油協(xié)會(huì)API 1160—2001《危險(xiǎn)液體管道的完整性管理》把數(shù)據(jù)按來(lái)源分為5類：①設(shè)計(jì)、材料和施工數(shù)據(jù)；②路由數(shù)據(jù)；③運(yùn)行、維護(hù)、檢測(cè)和修理數(shù)據(jù)；④敏感地區(qū)的數(shù)據(jù)；⑤事故和風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)。
2.2 建設(shè)期的數(shù)據(jù)采集
   ① 數(shù)據(jù)類型
   城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿蓝酁槁竦毓艿?，其完整性?shù)據(jù)采集工作宜在建設(shè)期實(shí)施。通過(guò)在建設(shè)期各階段實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)價(jià)等技術(shù)手段，識(shí)別出管道在今后運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并在建設(shè)期各個(gè)階段就采取合適的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的范圍之內(nèi)，確保管道在整個(gè)壽命期內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能完整，實(shí)現(xiàn)管道本質(zhì)安全，從而滿足今后管道安全運(yùn)營(yíng)的需求[5～8]，避免管道運(yùn)行期間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集遇到的管溝開(kāi)挖和沿線居民難以協(xié)調(diào)帶來(lái)的工作效率低下、投資增加等問(wèn)題[9]。
    建設(shè)期管道失效原因主要有管材缺陷和安裝缺陷，每一類原因所需采集的數(shù)據(jù)類型又可描述為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)中與管材缺陷相關(guān)的數(shù)據(jù)有管道制造商信息、生產(chǎn)日期、使用年限、管徑和壁厚、鋼管等級(jí)及涂層類型與狀況等，與安裝缺陷相關(guān)的數(shù)據(jù)有管道的焊接質(zhì)量、管道名稱、管道標(biāo)志、埋深、陰極保護(hù)類型、管道附加保護(hù)、附加設(shè)備、管道周圍地形、土壤種類(沙質(zhì)土、巖石、粘土等)、土壤理化性質(zhì)等。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中與管材缺陷相關(guān)的數(shù)據(jù)有運(yùn)輸過(guò)程中造成的損傷數(shù)據(jù)等，與安裝缺陷有關(guān)的數(shù)據(jù)主要包括鋪管時(shí)造成損傷、管道線路調(diào)整、壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力及安全因子等數(shù)據(jù)。
   ② 數(shù)據(jù)錄入
   表格是數(shù)據(jù)采集的載體，數(shù)據(jù)采集的填寫(xiě)規(guī)范應(yīng)該具體、詳盡、方便現(xiàn)場(chǎng)填寫(xiě)，采集數(shù)據(jù)共性部分應(yīng)集中設(shè)置，減少重復(fù)，表格的設(shè)計(jì)應(yīng)便于檢查和審核。深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱深圳燃?xì)?結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)馓攸c(diǎn)及竣工資料的要求，制定了《深圳市天然氣高壓輸配系統(tǒng)工程完整性管理數(shù)據(jù)采集表》(管道部分)。其中物資采辦表格3個(gè)，管道施工表格27個(gè)，穿跨越表格4個(gè)，其他表格1個(gè)。數(shù)據(jù)采集表格通過(guò)管道焊縫坐標(biāo)數(shù)據(jù)將所有管件、設(shè)備進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)定位，使屬性參數(shù)和重要過(guò)程數(shù)據(jù)具有可追溯性，滿足后續(xù)完整性數(shù)據(jù)管理的要求。
    建設(shè)期管道施工信息數(shù)據(jù)由管道施工單位采集，并設(shè)置專人負(fù)責(zé)錄入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的錄入有兩種方式，一是EXCEL表格導(dǎo)入，二是在線數(shù)據(jù)錄入。對(duì)錄入數(shù)據(jù)實(shí)行施工單位、建設(shè)單位、運(yùn)營(yíng)單位三級(jí)審核制度，確保錄入數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。將錄入的管道完整性數(shù)據(jù)與GIS系統(tǒng)相結(jié)合，將實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)和管道設(shè)計(jì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以復(fù)核管道完整性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。自動(dòng)繪制出陰極保護(hù)數(shù)據(jù)歷史曲線，其橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為各類陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試值，有助于技術(shù)人員識(shí)別陰極保護(hù)異常點(diǎn)。
2.3 運(yùn)行期的數(shù)據(jù)采集
   ① 數(shù)據(jù)類型
   管道運(yùn)行期間采集的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于3個(gè)方面：a.地質(zhì)敏感區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害影響區(qū)數(shù)據(jù)，包括區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、地形地貌、巖組、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、降雨、地表水、地下水、氣候變化等空間和時(shí)間的相關(guān)信息。b.管道第三方破壞影響數(shù)據(jù)，包括人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、社會(huì)治安狀況、特定場(chǎng)所、違章建筑、附加保護(hù)、管道線路標(biāo)志、管道地面裝置等信息，主要通過(guò)日常巡檢的方式來(lái)采集。c.管道的正常運(yùn)行、維護(hù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)。運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)由運(yùn)行維護(hù)班組負(fù)責(zé)采集，并參考巡檢計(jì)劃、維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃、航拍(或遙感)圖、管道調(diào)查和試驗(yàn)報(bào)告、運(yùn)行和管理計(jì)劃等文件資料。檢測(cè)數(shù)據(jù)由檢測(cè)班組負(fù)責(zé)采集，深圳燃?xì)獾臋z測(cè)班組按照相應(yīng)規(guī)程每年對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)2次，對(duì)在役管道防腐涂層每3年檢測(cè)1次。對(duì)于檢測(cè)出的嚴(yán)重的涂層缺陷采取開(kāi)挖驗(yàn)證修補(bǔ)處理，較小涂層缺陷采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄入GIS，作為后期跟蹤復(fù)檢的依據(jù)。深圳燃?xì)馕杏匈Y質(zhì)的相關(guān)單位對(duì)所有管段進(jìn)行防腐層的整體性能評(píng)價(jià)和破損點(diǎn)定位，對(duì)特殊施工管段(如頂管、穿跨越)管段進(jìn)行磁記憶法檢測(cè)和超聲低頻導(dǎo)波測(cè)試，以及時(shí)掌握管段的應(yīng)力集中和缺陷情況，采集檢測(cè)數(shù)據(jù)。
   ② 數(shù)據(jù)錄入
   采集數(shù)據(jù)的錄入由專人負(fù)責(zé)，管道運(yùn)行單位專業(yè)工程師負(fù)責(zé)相應(yīng)上報(bào)數(shù)據(jù)的審核，經(jīng)過(guò)審核的數(shù)據(jù)可由GIS調(diào)用，作為管道屬性儲(chǔ)存，對(duì)于周期更新數(shù)據(jù)保留最新的錄入數(shù)據(jù)。深圳燃?xì)饽壳安杉倪\(yùn)行期的數(shù)據(jù)主要是管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)、管道三樁(標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁及陰極保護(hù)檢測(cè)樁)的坐標(biāo)及埋深數(shù)據(jù)、特殊管段數(shù)據(jù)、防腐層破損疑似點(diǎn)數(shù)據(jù)、管道周邊建(構(gòu))筑物和第三方設(shè)施數(shù)據(jù)等。
3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
    完整性管理是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，管理者需要根據(jù)完整性管理的進(jìn)程對(duì)數(shù)據(jù)特別是完整性支持?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和管理，因此要不斷更新、擴(kuò)充和完善數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)變更管理中還應(yīng)當(dāng)考慮數(shù)據(jù)信息的變化速度和趨勢(shì)，對(duì)于與時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)，應(yīng)保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，若是在完整性管理程序制定數(shù)年前采集的數(shù)據(jù)，則可能不適合現(xiàn)行的完整性管理，或者根據(jù)這些數(shù)據(jù)實(shí)施的完整性評(píng)價(jià)會(huì)失去意義。因此，有必要制訂統(tǒng)一的信息管理流程，以便及時(shí)識(shí)別和保存關(guān)鍵信息、跟蹤和掌握數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。
    深圳燃?xì)饬⒆阌诂F(xiàn)有信息系統(tǒng)，包括GIS系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)和作業(yè)流系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出完整性數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，建立了管道完整性管理數(shù)據(jù)模型，為完整性數(shù)據(jù)采集提供數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)模型確定了數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存方式及數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)方式。完整性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以GIS為基礎(chǔ)[10]，適應(yīng)燃?xì)庑袠I(yè)信息化建設(shè)的需要，從實(shí)用、簡(jiǎn)潔、靈活、高效的原則出發(fā)，提供一個(gè)功能強(qiáng)大、界面友好、操作性強(qiáng)的燃?xì)夤芫W(wǎng)信息管理平臺(tái)[11]，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的錄入、維護(hù)、變更、批量導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢及分析等功能，并以多用戶按角色授權(quán)的方式協(xié)作進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。用戶在角色權(quán)限許可的范圍內(nèi)，完成其轄區(qū)內(nèi)管道數(shù)據(jù)的管理工作。通過(guò)這種分布協(xié)作的管理方式，使各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)得以落實(shí)，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)信息的更新和實(shí)效。數(shù)據(jù)的核實(shí)、組織、備份則由管理員統(tǒng)一管理，保證了數(shù)據(jù)資源的同步、有效和安全。
3.1 與GIS共享數(shù)據(jù)庫(kù)
    GIS和作業(yè)流系統(tǒng)可調(diào)用完整性數(shù)據(jù)采集平臺(tái)里的數(shù)據(jù)。建設(shè)期錄入完整性數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的檢測(cè)樁、標(biāo)志樁等數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行期錄入的管道防腐層破損點(diǎn)數(shù)據(jù)、修復(fù)的破損點(diǎn)數(shù)據(jù)、管道周邊構(gòu)筑物和第三方施工的數(shù)據(jù)都可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口，在GIS系統(tǒng)里顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)在GIS系統(tǒng)中增加管道設(shè)計(jì)、閥室設(shè)計(jì)圖層，通過(guò)與施工管道對(duì)比，可以監(jiān)控施工與設(shè)計(jì)是否一致。GIS和完整性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，為后續(xù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和完整性評(píng)價(jià)打下良好的基礎(chǔ)。
3.2 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)警功能
    完整性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)于新錄入的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)超出規(guī)定范圍的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行警示，即錄入的異常數(shù)據(jù)變?yōu)榧t色，達(dá)到預(yù)警的功能。另外，次高壓管道陰極保護(hù)系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)不同時(shí)期的陰極保護(hù)檢測(cè)數(shù)據(jù)繪制曲線，方便管道運(yùn)行單位監(jiān)測(cè)陰極保護(hù)狀況和可能受到的雜散電流干擾。完整性管理關(guān)于數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、工程管理、負(fù)荷預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等模塊也可通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王立輝，胡成洲，馮東，等.建設(shè)期油氣輸送管道完整性管理的數(shù)據(jù)采集[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27(8)：8-10.
[2] 王晨，楊光，王文想.深圳燃?xì)夤艿劳暾怨芾矸桨傅难芯縖J].煤氣與熱力，2010，30(8)：26-30.
[3] 姚安林，徐濤龍，李又綠，等.我國(guó)油氣管道完整性管理應(yīng)予重視的問(wèn)題[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2010，29(10)：721-725.
[4] 董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[M].北京：中國(guó)石化出版社，2007：6-7.
[5] 崔濤，馮慶善，楊祖佩，等.新建管道完整性管理理念探索[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27(10)：4-5.
[6] 王蕾，李帆.燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)完整性管理的探討[J].煤氣與熱力，2006，26(9)：16-19.
[7] 王亞平，張國(guó)志，屠柳青，等.埋地燃?xì)怃摴芡夥栏瘜油暾詸z查標(biāo)準(zhǔn)探討[J].煤氣與熱力，2009，29(2)：B07-B09.
[8] 羅自治，何仁洋，王德國(guó)，等.城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳暾怨芾硌芯縖J].煤氣與熱力，2009，29(11)：B19-B22.
[9] 王立輝，胡成洲，馮東，等.建設(shè)期油氣輸送管道完整性管理的數(shù)據(jù)采集[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27(8)：8-10.
[10] 彭濤，侯紅，鄭琪.地理信息系統(tǒng)在城市燃?xì)庑袠I(yè)中的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2002，22(4)：333-334.
[11] 于劍.城市燃?xì)庹{(diào)度管理系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)[J].煤氣與熱力，2004，24(1)：24-26.
 
(本文作者：陳飛 深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 廣東深圳 518055)