中原石油天然气管网运行保障系统.docx
- 文档编号:14968898
- 上传时间:2023-06-28
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:749.17KB
中原石油天然气管网运行保障系统.docx
《中原石油天然气管网运行保障系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中原石油天然气管网运行保障系统.docx(29页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
中原石油天然气管网运行保障系统
河南省中原石油天然气管网有限公司
管网运行保障应用系统
设计方案
信息科技有限公司
2016年3月
一、前言1
二、系统概述1
三、系统建设意义4
四、标准化体系4
五、系统总体设计5
5.1系统目标6
5.2设计思想7
5.2.1建立高度共享和安全的保障信息数据库7
5.2.2注重系统的开放性7
5.2.3以面向应用为目标8
5.3设计原则8
5.4系统构建流程10
5.5系统建设总体技术路线11
5.6系统体系结构11
5.6.1系统整体部署结构11
5.7系统选择13
5.7.1网络操作系统13
5.7.2GIS系统14
5.7.3数据库选型14
5.8系统的应用功能框架设计15
六、系统功能设计17
6.1基本GIS功能17
6.1.1地图管理17
6.1.2空间和属性查询18
6.1.3数据输出19
6.2管线巡检子系统19
6.2.1服务器端20
6.2.2智能终端26
6.3SCADA子系统31
6.4远程视频监控子系统32
6.5企业安全生产标准化管理系统33
七、系统建议或意见34
一、前言
近年来,随着燃气企业规模和经营实力的增强,业务范围不断扩展,业务量不断增加,管道覆盖范围增大、设备种类增多。
随着管网运营时间的增长,人为干预(道路修建、市政建设、违章占压)、自然破坏(土壤腐蚀、防腐层老化)等因素时时刻刻影响着管网的安全运营。
城市燃气供气的安全关系到城市及社会的安定与发展,政府、社会和企业自身对燃气安全运行也日益关注。
单纯的图形位置信息和设备信息管理已经无法适应管网运行维护工作发展的需求。
如何加强对燃气安全的管理,把事故防范于未然;如何增强事故应急反应能力,对已发生事故建立处理机制,是摆在燃气公司管理上面的重要问题。
济南数维信息科技有限公司根据多年燃气地理信息系统建设经验,结合燃气企业日常管理制度,以燃气安全运行为目标、以业务应用为主要内容,结合GIS技术、GPS技术、无线通信技术和智能终端应用技术,建立燃气管网运行保障应用系统,为燃气企业的管网安全运行保驾护航。
二、系统概述
系统主要以燃气管网及设施信息为数据基础,以日常巡检工作、调度指挥等工作为主要研究内容,结合SCADA系统、远程视频等技术,利用计算机、网络(局域网、互联网、4G/3G网络)、智能终端等设备,建立从发现事故(人为发现、系统自动预警)、事故受理、事故处置的安全运行保障系统。
系统由管线巡检系统、SCADA系统、视频监控系统、智能终端组成。
Ø管线巡检系统
以日常巡检工作为基础,结合GPS卫星定位技术、GIS地理信息系统技术、GPRS/3G/4G网络通信技术、基站定位技术及物联网远程监控技术,使用智能终端设备对广域或区域的燃气管道及相关设备的巡逻和检查工作进行实时记录巡检信息,巡检人员的工作轨迹,隐患通报,隐患处理追踪等,以保证燃气管道、设备正常、可靠的运行,同时更进一步提高燃气公司的管理效率和管理水平。
巡检员、维修员利用智能手机做为操作终端,通过记录航点和航迹的方式来保存巡检员的巡逻轨迹。
智能终端自动记录巡检任务的时间和空间位置,以作为检验巡检,维修工作有效性的依据。
巡检或维修过程中,巡检员或维修员通过远程终端实时将隐患现场的情况回馈给监控中心。
操作人员在局域网内的任何电脑,通过不同的访问权限,可以查询巡检人员的工作时间,巡检轨迹,最新隐患、人员定位和设备运行数据,通过统计报表模块可以检验巡检人员的巡检到位率、设备的保障率、设备运行的变化趋势、隐患情况的发生时间和处理结果等,统计结果可以通过各种业务报表的方式打印出来。
ØSCADA系统
利用GIS地理信息系统技术、GPRS/3G/4G网络通信技术、物联网远程监控技术,远程实时监测设备运行状况,对运行参数进行分析,发现异常及时报警,由抢险救援指挥系统下发工单。
Ø视频监控系统
利用GIS地理信息系统技术、网络通信技术,远程实时监控特定区域场所。
Ø智能终端
智能终端由工作人员随身携带,通过智能终端,工作人员都可以浏览查询管道设施图形及属性信息。
不同的工作人员执行不同的任务。
巡检工作人员可从智能终端接收巡检任务、巡检路线;完成巡检工作、录入巡检工作日志;发现问题后将问题实施上报抢险救援指挥系统;进行巡检量化考核等。
抢险救援工作人员可实时获取最新任务,查看任务内容,定位事故位置,录入事故处理过程记录。
并可查询事故区域历史处理记录。
三、系统建设意义
Ø系统面向业务应用,建立基于业务工作流的实用性管理系统。
Ø整合优化业务流程,提高工作效率。
Ø整合现有资源,建设整体的面向业务的燃气系统。
Ø实现发现、受理、处置、监督的完整工作流,任何一项事故处理有始有终,过程有据可查。
Ø巡线的应用,将事后处理为主的方式变为主动发现、提前预警,提前处置,避免事故发生为主的工作方式。
实现被动处理到主动预防的转变。
Ø最大程度的提前发现问题,解决问题,避免因事故产生而造成重大人身、财产损失。
四、标准化体系
1、地形图标准
[1]《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》(GB/T7929—1995)
[2]《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图要素分类与代码》(GB/T14804—93)
[3]《1∶5000、1∶10000地形图图式》(GB/T5791—93)
2、地下管线标准
[1]《地下管线探测技术手册》(GB8566—88)
[2]《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61-2003)
3、软件开发标准
[1]《用户需求说明书编写规范》
[2]《计算机软件开发规范》(GB8566—88)
[3]《计算机软件产品开发文件编制指南》(GB/T8567)
[4]《计算机软件质量保证计划规范》(GB/T12504)
[5]《计算机软件配置管理计划规范》(GB/T12505)
[6]《计算机软件测试文件编制规范》(GB9386-88)
4、业主行业标准
[1]《业主行业规范》
[2]《业主工作流程规程》
五、系统总体设计
在充分理解业主需求、工作规程的基础上,从长远的角度考虑,充分利用现有成熟技术和先进概念,以系统的稳定性、适用性和易用性为根本要求,强调高效性和扩充性,从技术路线、系统结构、数据库设计等方面完成燃气管网运行保障系统的总体设计。
本系统设计分为两个阶段:
第一阶段:
●引入GIS平台
建立基础燃气地理信息管理系统,把管线数据规范化;对SCADA设备、监控设备、阴极保护测试桩的地理位置进行采集,将所采集的相关设备添加到燃气管网图中,使各种设备分布一目了然,便于设备信息管理;
●接入SCADA系统、视频监控系统、企业安全生产标准化系统
接入四个场站的SCADA监控信息、视频监控内容。
每个场站的SCADA监控参数实时显示在燃气系统中,当监控参数超出预警值时,系统可进行报警,以提醒工作人员采取相关处理措施。
通过接入的视频监控系统,公司管理人员可实时查看场站的视频监控信息。
接入现有的企业安全生产标准化管理系统,使其网络化,供全公司工作人员使用。
●改造巡线系统
完善巡线系统功能,实现任务下发,排班管理,进度跟踪,隐患反馈,人员、巡检质量考核等功能。
第二阶段:
在阀室里安装远程控制气液联动阀装置,实现远程关阀,保障管道安全;安装阴保设施自动遥测系统。
5.1系统目标
系统的建设具体目标由以下几个部分够成:
建立规范化的数据分层、分类编码体系,实现数据的规范化和标准化。
以基础地理信息数据为基础,建立巡检、SCADA、事故信息图层。
结合实际业务工作,建立专业应用系统。
开发智能终端,实现业务现场办公处理系统。
实现巡线管理系统、阴保在线遥测系统、远程视频系统。
5.2设计思想
5.2.1建立高度共享和安全的保障信息数据库
本系统的主要思路是在整合现有资源的情况下,将天然气管网所包含的天然气网络、设施数据和基础地形数据、巡线信息、SCADA监测信息建立统一坐标系统、统一数据标准的共享型地理数据库,建立统一的业务数据。
5.2.2注重系统的开放性
开放式系统不仅仅是一些标准和技术的组合,更重要的是,开放式系统为开发者提供了一种可以按照开放式系统的标准和技术进行设计和开发的思想。
只有基于这种思想,才能开发出真正为用户所接受的开放式系统。
在系统的设计过程中,采用多种先进的技术。
在开放式系统结构设计时采用面向对象的技术,利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供接口;在功能实现上,充分结合用户的现有功能需求,同时还考虑到了未来天然气行业的各类应用;在软件的系统选型上,选用当今主流系统,为系统的发展和升级提供方便;在系统的数据库设计上遵循OpenGIS标准,采用开放式设计来建立空间数据建库,注重对空间数据和非空间数据的描述和组织,实现统一的存储和管理,为数据的增值服务奠定了一定的基础;同时在软件的整体组合方面,注重接口的设计,充分考虑本系统与其它系统的无缝连接。
5.2.3以面向应用为目标
系统设计完全根据业务需求来设定,结合用户的具体业务流程,深入了解业务内容,设计出符合用户工作习惯的应用系统。
5.3设计原则
燃气管网运行保障系统将从避免系统重复建设,节省用户经费、系统实用和易于维护的角度出发,对系统建设进行的统一规划、统一建设、统一管理和统一调度,系统的建设将遵循下列的建设原则:
Ø可靠性原则:
本系统是一个长期运行的系统,保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的.选用可靠性高、稳定性好的软、硬件产品,对自行开发的部分实行严格的项目管理和质量管理,保证系统可以正常运行。
为保证将来的业务应用,要对其数据流量、数据格式、对基础系统体系(如存储等)的要求、可扩展性、技术的开放性等各个方面进行详细的分析和设计。
系统在满足处理大量、复杂数据时的准确性和时效性,在涉及到对硬件和外设的备份、冗余等可靠性技术的基础上,采用相关的软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控、网络安全保密、数据自动备份和数据恢复技术等措施提高系统的稳定性和可靠性。
Ø实用性原则:
在系统结构,应用功能的设计和开发方面既要符合项目框架要求,又要考虑信息收集、处理、查询过程中操作人员的实际情况,充分注意设计风格的统一性、界面的友好性、操作的简便性、功能的完善性、系统的可维护性和可扩展性等问题。
Ø先进性原则:
系统的架构、硬件设备、软件系统及相关专题成果应达到先进水平,以满足系统对网络、数据库、管网运行管理的需要,并能随着计算机技术和相关技术的发展不断的升级,保持系统的先进性。
Ø开放性原则:
采用开放式的网络结构、网络协议及完全开放的数据结构。
GIS产品应附和OpenGIS的标准,可做到与主流数据库和主流数据格式的直接连接,以便于将来的系统维护、更新和扩充,确保与天然气SCADA系统和天然气仿真系统顺利对接。
Ø扩展性原则:
整个系统的建设要遵循可扩展性的原则:
系统适应灵活多变的业务逻辑,充分发挥数据与应用逻辑相分离的思想,适应用户不断变化的业务和功能上的拓展。
系统具有安全方便的移植能力,为用户系统的升级提供保证。
系统设计和开发采用模块化、结构化的思路,能方便地进行系统升级和功能扩充,并能提供和第三方软件的接口,具备良好的扩展性和灵活性;无论用户地域如何分布,数量如何增加,系统可以方便地扩展,同时效率不会降低。
另外,业务的发展是有一个过程的,相应的负荷也是一个由小到大的过程,按最经济的原则,将系统规划成一个扩展性很强、且在扩容升级时浪费最少的系统。
遵循开放性原则,能够支持多种硬件设备和网络系统,软件支持二次开发。
数据库系统和信息通讯枢纽采用标准数据接口,具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力等等。
Ø规范性原则:
系统将遵循国家、地方和行业技术的标准及规范。
Ø安全性原则:
地理信息数据和天然气管网运行业务库必须放置于服务器端,利用数据库保证数据的安全性、一致性,防止数据的丢失和破坏。
Ø经济性原则:
在满足基本业务要求的前提下,应充分地考虑系统近期和长远的发展,并最大限度地为将来的应用系统留有接口,形成一个企业无缝的工作流程,提高企业的服务质量和科学管理水平。
5.4系统构建流程
系统的建立包括前期调研、数据库设计、智能终端设计、远程监测设备部署、应用系统建立等五个方面。
为了保证系统开发的顺利进行,必须做好前期的调研工作,做好用户需求,详细了解用户工作流程,制定数据标准,确定智能终端与服务器应用系统对接。
在做好用户需求、数据格式标准、业务工作技术规程的基础上,进行系统开发和远程设备部署。
5.5系统建设总体技术路线
河南省中原石油天然气管网有限公司燃气管网运行保障系统将是燃气公司管道运行管理基础和支撑,系统的总体技术路线就是:
以业主巡检、抢险、应急救援工作流程为基础,结合地理信息技术、GPS技术、3G/4G技术,利用智能终端、计算机、网络设备,实现整体系统的开发部署。
1.巡检员、维修员利用智能终端实现巡检工作,工作过程和结果及现场隐患情况实时通过无线网络传输到服务器。
2.对现有的SCADA数据,系统读取其数据库,实时显示SCADA数据,监视其运行状态,超出预警值时可实现报警。
3.对场站内的视频监控,通过读取视频通道内的视频,展现在系统内,操作人员可实时监控场站内的变化情况。
4.改造现有的企业安全生产标准化管理系统,将其接入管网运行保障系统中,实现网络化。
5.6系统体系结构
5.6.1系统整体部署结构
5.6.1.1网络体系结构:
系统的网络结构将采用Browser/Server(简称B/S,浏览器/服务器)结合智能终端合体系结构,使系统具有良好的开放性和易扩展性。
B/S方式主要实现业务的管理。
包含信息的显示、查询。
SCADA、监测信息的实时显示、预警;实现日常工作报表、信息统计。
系统数据更新维护采用C/S模式(Client/Server形),C/S模式可方便的对燃气管线数据、设施设备数据、地形数据进行更新维护,以保证数据的现势性。
智能终端主要实现具体现场业务的办理、查询。
包括巡检工作的录入、巡检任务的查询,历史信息查询。
5.6.1.2数据管理的体系结构:
系统数据采用集中式管理方式,数据管理中心具有最高的管理权限并管理着公司内的全部数据;各部门、智能终端通过网络访问中心数据。
系统网络架构:
5.7系统选择
为了保证系统的先进性、安全性、稳定性以及可扩充性,必须以发展的目光来选择合适的基础应用系统、网络设备等基础软硬件系统,这是系统运行的最基本保证,是整个系统的骨架,在一定意义上,决定了系统应用的成功与否。
在系统建设的思路中我们提到要借鉴典型的成功案例,在基础应用系统的选择上,更是需要进行这样的比较和考虑,从各种专业的应用系统中挑选最适用的。
以下将从基础软件系统、网络运行环境两个方面来详细地提出本方案对系统软硬件环境选择的基本观点。
5.7.1网络操作系统
网络操作系统是构建整个系统的基础,是整个系统安全可靠的保证,目前流行的主流网络操作系统主要有Windows2008Server、UNIX和Netware等。
我们选择MicrosoftWindows2008Server作为本系统项目的操作系统,因为MicrosoftWindows2008Server是一个功能强大、多用途的网络操作系统。
它的易用性、灵活性以及扩展的Internet/Intranet和通讯服务能最大程度地满足各种规模的政府计算环境的需要。
目前Windows操作系统在中国成为了最流行的选择,除了投资小以外,最主要的是基于Windows应用系统有一整套非常成功的应用解决方案,而且,各种大型的应用软件基本都支持Windows,系统的成功应用有较大保证。
5.7.2GIS系统
GeoServer是OpenGISWeb服务器规范的J2EE实现,利用GeoServer可以方便的发布地图数据,允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作,通过GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。
GeoServer兼容WMS和WFS特性;支持PostgreSQL、Shapefile、ArcSDE、Oracle、VPF、MySQL、MapInfo;支持上百种投影;能够将网络地图输出为jpeg、gif、png、SVG、KML等格式;能够运行在任何基于J2EE/Servlet容器之上;嵌入MapBuilder支持AJAX的地图客户端OpenLayers;除此之外还包括许多其他的特性。
5.7.3数据库选型
服务器数据库选择MySQL。
移动数据库选用SQLite。
MySQL是一个关系型数据库管理系统,由瑞典MySQLAB公司开发,目前属于Oracle旗下公司。
MySQL最流行的关系型数据库管理系统,在WEB应用方面MySQL是最好的RDBMS(RelationalDatabaseManagementSystem,关系数据库管理系统)应用软件之一。
MySQL是一种关联数据库管理系统,关联数据库将数据保存在不同的表中,而不是将所有数据放在一个大仓库内,这样就增加了速度并提高了灵活性。
MySQL所使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。
MySQL软件由于其体积小、速度快,一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库。
SQLite,是一款轻型的数据库,是遵守ACID的关联式数据库管理系统,它的设计目标是嵌入式的,而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它,它占用资源非常的低,在嵌入式设备中,可能只需要几百K的内存就够了。
它能够支持Windows/Linux/Unix等等主流的操作系统,同时能够跟很多程序语言相结合,比如Tcl、C#、PHP、Java等,还有ODBC接口,同样比起Mysql、PostgreSQL这两款开源世界著名的数据库管理系统来讲,它的处理速度比他们都快。
SQLite第一个Alpha版本诞生于2000年5月.至今已经有10个年头,SQLite也迎来了一个版本SQLite3已经发布。
同时它还支持事务处理功能等等。
也有人说它象Microsoft的Access,但是事实上它们区别很大。
比如SQLite支持跨平台,操作简单,能够使用很多语言直接创建数据库,而不象Access一样需要Office的支持。
如果你是个很小型的应用,或者你想做嵌入式开发,没有合适的数据库系统,那么现在你可以考虑使用SQLite。
5.8系统的应用功能框架设计
系统的应用功能框架设计的原则是:
系统能够支持日常的工作流程,系统的应用功能快速、简便、开放和实用。
Ø快速:
是指能够保证各种工位对数据的访问、更新、分析、统计等操作的快速响应;
Ø简便:
是指系统操作简单,符合使用人员日常工作的习惯,最大化地简化复杂的手工工作方式;
Ø开放:
是指系统为与其它系统的集成留有灵活的接口和最大的拓展能力;
Ø实用:
是指系统能够根据用户目前和长远的数据现状,分期实现真正可用和有价值的应用功能。
本着上述的设计原则,系统由基础燃气管网信息系统、管线巡检系统、SCADA系统、视频监控系统、智能终端组成。
六、系统功能设计
6.1基本GIS功能
6.1.1地图管理
1.分层管理
可以任意关闭各管类及背景图层。
图层控制灵活,可以关闭管线,只看地形;也可以在显示地形的基础上,查看管线。
可以统改某一层管线的颜色。
2.视图操作
可以对打开的图形进行无级放大、缩小、漫游等操作,也可以查看上一个视图。
可以通过多种方式选择图面对象,单选、矩形选择、多边形选择,SQL选择等。
3.鹰眼导航
图形导航作用,鹰眼图显示整个测区的概图,用红色方框标识用户正在查看的范围,及在整个测区中的方位。
通过在鹰眼区域中点击,可以使主窗体快速定位到用户感兴趣的区域。
4.动态标注
灵活的标注功能,用户可自选要标注的图层,要标注的内容、标注字体样式,以及标注的位置。
5.容差控制
可自己设定容差,实现矢量捕捉。
6.1.2空间和属性查询
1.地名、坐标查询定位
按地名、坐标等迅速定位。
2.点击查询
提供了由图形查询属性的方式,可以显示地图上的管线、设备、故障信息点、防腐信息点属性信息,同时还提供了修改功能。
4、动态属性
鼠标驻留图形对象一段时间,自动显示其属性。
5.简单条件查询
允许用户在一个对话框中输入一个或多个属性的限制值,查询结果可以表格形式列表输出,单击每条记录,可在图形窗口中定位显示。
6.定制查询
显示一个对话框用户使用标准的SQL运算符来定制指定的属性和设备间关系的组合查询条件。
7.模糊查询
是对上述专业查询的一种综合,无需确定要查询的类别。
直接输入要查询的地物名称,系统就会把所有符合条件的信息列出来。
8.选中部分定位
把在地图窗体中选中的对象定位在屏幕的中央,便于查找和浏览。
9.多媒体信息查询
可以存储管线、设备、事故点对应的多媒体(图片、视频、声音)信息,并能修改和查询多媒体信息。
10.运行分析
根据管道的维护频率、使用寿命等信息,分析管道是否需要及时维护或者更换,避免事故的发生。
11.维护查询统计
查询设备的维护记录。
也可按照工作人员、班组、时间段查询统计维护工作量。
6.1.3数据输出
1.专题图、成果表输出
系统运行中产生的各类专题图,可以打印输出。
2.图形打印
可以根据区域或者其他范围设置,连接到打印设备,输出图纸。
3.图形裁剪
提供矩形、多边形裁剪功能。
剪裁地图,可以打印输出。
6.2管线巡检子系统
管线巡检子系统包括服务器端和终端两个部分。
6.2.1服务器端
6.2.1.1巡检实时监控
地图显示区界面以GIS电子地图的方式分层实时反映工作人员的行动轨迹,巡检点巡检状态以实时上报的隐患。
分别对应到巡检轨迹显示层,巡检点显示层,隐患显示层,各显示层任意可以叠加。
地图支持放大,缩小,平移,比例尺等操作工具。
浏览方便使用,简单易学。
巡检轨迹显示层
巡检轨迹显示层,主要用于显示描绘出的当前所有巡检员在地图上的实时位置分布图,点击巡检员显示巡检轨迹线路,并在地图显示窗口正中用人形图标表示当前正在巡检人员的位置和行进方向;已经完成当天巡检任务且同时签退的巡检员对于任务以外的运动轨迹系统不再记录。
轨迹查看可以点击窗口上的当班人员列表选择查看对应人员的巡检轨迹图,切换自如。
(查询人员部门会按照贵公司实际需要调整,以方便操作)。
巡检点显示层
巡检点显示层,主要用于显示当天所有需要巡检的各巡检点。
当班巡检员巡检到此附近时,系统自动计算距离,距离小于20米时,向服务器汇报情况。
巡检人员在巡检过程中发现异常情况,巡检员通过巡检设备,对现场进行拍照、文字描述、定位等功能,将现场信息及时的发送到服务器中心。
服务器接收到上报的信息后立即进行分类分析处理,并将结果显示在该层地图上。
以红色警示图标显示,操作员用鼠标点击图标时系统显示出巡检员上报
查看人员巡检状态时,双击图标,将显示该人员今天的上班时间,最后上报数据时间、巡检的片区,片区内巡检点的巡检状况,发现的隐患内容以及下班时间等信息。
状态以天为单位,每天刷新,每天正常的状态都将进行。
未上班→上班(上班过程中分:
正常、GPS异常、信号中断)→下班。
主要显示:
(1)未上班
巡检人员,尚没有签到或没有开启巡检。
如果人员今天不在巡检将一直保持这种状态。
直到人员签到为止。
(2)上班-正常
巡检人员正常巡检时,将显示该图标。
(3)上班-GPS异常
上班过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中原 石油天然气 管网 运行 保障 系统