施展 韓雷 何錚艷

國家管網(wǎng)集團西南管道公司昆明輸油氣分公司

摘  要：山區管道面臨較大的安全風(fēng)險，亟需應用信息技術(shù)提升管理水平。分析了管道管理系統存在的問(wèn)題，介紹了三維可視化運維管理系統架構及核心功能。通過(guò)實(shí)際應用解決了部分管理難題，展示了良好的應用前景。

關(guān)鍵詞：山區管道；三維可視化；模塊功能；場(chǎng)景模擬；報警；巡檢

山區管道沿線(xiàn)地形地貌復雜多樣，地質(zhì)災害、第三方施工等威脅管道安全的風(fēng)險時(shí)有發(fā)生。加之經(jīng)濟快速發(fā)展、城鎮化進(jìn)程持續推進(jìn)，管道沿線(xiàn)高后果區數量不斷增加，管道保護工作任務(wù)繁重，責任重大。

隨著(zhù)信息化建設的深入推進(jìn)，各種業(yè)務(wù)系統越來(lái)越多，各業(yè)務(wù)系統數據相互獨立，維護人員每天面臨大量的重復性手工故障排查工作，不僅費時(shí)費力而且容易出錯，亟需智能化手段幫助提升效率；同時(shí)，日常運維工作流程化、規范化、信息化不足，造成工作效率低下，管理質(zhì)量需要進(jìn)一步提升。

因此，亟需探討運用三維可視化技術(shù)解決山區管道安全管理難題，建立統一的可視化運維管理系統平臺，全面提升管道風(fēng)險實(shí)時(shí)泛在感知能力，實(shí)現管道運行管理的標準化和智能化，降低運維工作難度和管理成本。

1 三維可視化系統

管道三維可視化運維管理系統，探索 “可視化、精細化、智能化”管理新模式，通過(guò)虛擬仿真場(chǎng)景和真實(shí)數據相結合，實(shí)時(shí)、直觀(guān)展現監控和報警數據，建立日常管理、故障告警、故障定位、根源分析一體化的高效運維流程，實(shí)現過(guò)程管理、閉環(huán)管理，達到實(shí)時(shí)、高效管理目標。

1.1 系統架構

三維可視化系統架構包括六個(gè)層級，其設備結構如圖 1所示。

（1）監控層。設備監控層將設備運行參數和運行狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳到子系統層。

（2）子系統層。集成多個(gè)子系統，包括視頻監控系統、設備管理系統、報警系統、工藝和焊接點(diǎn)展示系統等。子系統負責收集設備監控層采集的數據并存儲；為系統提供接口或開(kāi)發(fā)數據庫；接受應用層命令下發(fā)到控制器。

（3）傳輸層。包括用來(lái)進(jìn)行數據傳輸的標準協(xié)議、基于http協(xié)議的API接口、共享數據庫等，進(jìn)行 數據傳輸。

（4）集成平臺層。對各個(gè)子系統數據進(jìn)行集中管理和存儲，可向應用平臺提供接口或共享數據庫；可向第三方系統提供數據接口；同時(shí)實(shí)現大數據的整合與應用。

（5）應用平臺層。包括系統核心功能模塊，主要負責具體業(yè)務(wù)處理，將處理結果信息傳遞給可視化層。

（6）可視化層。即BIM三維平臺和大屏展示。

1.2 核心功能

（1）涂層工藝展示。通過(guò)三維視圖方式展示管道管壁涂層工藝，管道涂層分層展開(kāi)，逐層展示不同涂層材料信息。

（2）管道焊接點(diǎn)展示。通過(guò)三維視圖方式展示管道焊接點(diǎn)信息，包括焊接類(lèi)型、樁號和里程、施工日期、檢測日期等數據，并在管道三維模型中準確定位焊接點(diǎn)。

（3）數據綜合展示。通過(guò)對接管道陰極保護、地災監測、管道壓力、應力應變等監測系統，全面監測管道運行狀態(tài)，集中展示管道安全運維管理相關(guān)信息，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)呈現告警信息、相關(guān)監測設備參數及狀態(tài)信息，快速定位故障點(diǎn)。

（4）視頻監控。自動(dòng)定位并關(guān)聯(lián)事件現場(chǎng)附近監控攝像機，調取現場(chǎng)畫(huà)面，快速切入事件場(chǎng)景，方便管理人員對現場(chǎng)問(wèn)題狀況做合理的判斷和處理。

（5）報警管理。統一報警界面，發(fā)生安全報警時(shí)系統強制中斷當前所有操作并調出報警界面，定位報警位置高亮顯示并閃爍，直至系統復位或報警解除�？煞謩e查看和處置異常報警和故障報警，實(shí)現對報警事件的閉環(huán)管理，涵蓋報警確認、處理狀態(tài)、處理結果等全過(guò)程，實(shí)現過(guò)程管控。

（6）報警聯(lián)動(dòng)。發(fā)生報警時(shí)，系統精確定位報警點(diǎn)，關(guān)聯(lián)現場(chǎng)附近監控設備，調取現場(chǎng)畫(huà)面，方便管理人員對現場(chǎng)狀況做出合理判斷和處置。

（7）大屏幕展示。通過(guò)大屏幕實(shí)現更多管理行為和對外宣傳展示，效果更為直觀(guān)、清晰。

1.3 管理功能

（1）管道運行可視化。通過(guò)管道三維建模，實(shí)現對管理對象從整體到局部的三維實(shí)景顯示，構建多視角、多維度、分層呈現的虛擬現場(chǎng)環(huán)境，將各個(gè)獨立系統融合為一體，實(shí)現文字、圖像、數據信息的綜合展示。

（2）可視化分析。通過(guò)虛擬仿真場(chǎng)景和真實(shí)數據相結合，對管道光纖預警信息、安防視頻監控信息、管道設施基礎信息、管道工藝展示信息、管道焊接工藝信息等集成展示，實(shí)現管網(wǎng)地上地下、管內管外、運行報警等數據實(shí)時(shí)綜合呈現。建立面向場(chǎng)景的信息歸集能力以及事件分析能力，實(shí)現管道運行維護管理、監測預警、分析決策的可視化、簡(jiǎn)單化、精細化、智能化，提高系統維護和管理的自動(dòng)化水平，具備協(xié)調運行能力及完善管理功能，實(shí)現功能集成、數據集成和管理界面集成。

（3）一體化管理。整合數據、統一管理，實(shí)現各子系統與綜合平臺之間的信息共享，解決各系統相互孤立、業(yè)務(wù)無(wú)法聯(lián)動(dòng)、功能無(wú)法集成等問(wèn)題，現場(chǎng)信息直觀(guān)呈現，實(shí)時(shí)可視，實(shí)現“一體化”管理。

2 應用情況

2.1 運行管理

多系統數據集成應用、統一管理，管道運行情況實(shí)時(shí)監控。管道光纖預警信息、安防視頻監控信息、管道設施基礎信息、管道工藝展示信息、管道焊接工藝信息等對各類(lèi)管道信息集成展示（圖 2、圖 3、圖 4），實(shí)現管道運行維護管理的可視化、簡(jiǎn)單化、精細化。

系統自2020年9月底運行以來(lái)，已累計自動(dòng)預警22次，其中管道沿線(xiàn)第三方施工機械挖掘觸發(fā)報警2次，村民人工作業(yè)挖掘觸發(fā)報警7次，重車(chē)碾壓觸 發(fā)報警11次，其他未知原因干擾產(chǎn)生誤報警1次，應急演練模擬測試告警1次，準確率達到95%。針對安全風(fēng)險事件，通知相關(guān)責任人趕往現場(chǎng)處置，及時(shí)阻止了非法施工、野蠻開(kāi)挖事件發(fā)生，有效保障了管道安全運行。已完成869個(gè)焊接點(diǎn)位、管道沿線(xiàn)5個(gè)監控攝像頭的數據接入，將逐步接入陰極保護、地災監測、管道壓力、應力應變等管道運行監測數據。

2.2 過(guò)程管理

處置過(guò)程實(shí)時(shí)監控，過(guò)程管理可視化，有效閉環(huán)管理。以三維可視化管理系統為統一平臺，通過(guò)報警管理功能可以查看和處理產(chǎn)生的報警事項，實(shí)現安全事件的過(guò)程管理、閉環(huán)管理。

同時(shí)系統與分公司原有作業(yè)現場(chǎng)管理系統工作聯(lián)動(dòng)，通過(guò)巡線(xiàn)工移動(dòng)“哨兵”（智能安全帽、執法記錄儀）攝像頭，可對處置過(guò)程實(shí)時(shí)監控，實(shí)現過(guò)程可視化管理。

針對未被監控攝像頭覆蓋的管段區域，利用移動(dòng)“哨兵”完善監控手段。移動(dòng)“哨兵”集成頭戴式智能監控攝像頭，異常和應急情況下，移動(dòng)“哨兵”在現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)況回傳和實(shí)時(shí)溝通，為搶修提供直觀(guān)、全面的判斷依據。

通過(guò)轉變管道巡護方式，高效使用管道巡護資源。技防為主、人防為輔，從定時(shí)巡線(xiàn)轉變?yōu)榘葱柩簿�(xiàn)。試點(diǎn)管道7名巡線(xiàn)員接受監控中心任務(wù)指令，按需開(kāi)展巡線(xiàn)作業(yè)，非巡線(xiàn)時(shí)段在各自責任區域開(kāi)展安全宣傳工作，實(shí)現了“一人多用、一專(zhuān)多能”，提高了工作效率。

3 結語(yǔ)

通過(guò)建立管道三維可視化運維管理系統，以運維模型為基礎、規范流程為核心，整合應用管道建設期和運行期產(chǎn)生的各類(lèi)數據，推進(jìn)了管道數據由零散分布向統一共享、管道信息系統由孤立分散向融合互聯(lián)的管道智能管理體系建設，建立了可視化、精細化、智能化的安全管理運行機制，實(shí)現管道安全從全災害管理走向全過(guò)程管理。

作者簡(jiǎn)介：施展， 1990年生，2 0 1 3 年 起 在 西 南 管 道 昆 明 分 公 司從 事 管 道 管 理 工 作 。 聯(lián) 系 方 式 ：18977195777， sherwin1224@163.com。