施展 韩雷 何铮艳

国家管网集团西南管道公司昆明输油气分公司

摘  要：山区管道面临较大的安全风险，亟需应用信息技术提升管理水平。分析了管道管理系统存在的问题，介绍了三维可视化运维管理系统架构及核心功能。通过实际应用解决了部分管理难题，展示了良好的应用前景。

关键词：山区管道；三维可视化；模块功能；场景模拟；报警；巡检

山区管道沿线地形地貌复杂多样，地质灾害、第三方施工等威胁管道安全的风险时有发生。加之经济快速发展、城镇化进程持续推进，管道沿线高后果区数量不断增加，管道保护工作任务繁重，责任重大。

随着信息化建设的深入推进，各种业务系统越来越多，各业务系统数据相互独立，维护人员每天面临大量的重复性手工故障排查工作，不仅费时费力而且容易出错，亟需智能化手段帮助提升效率；同时，日常运维工作流程化、规范化、信息化不足，造成工作效率低下，管理质量需要进一步提升。

因此，亟需探讨运用三维可视化技术解决山区管道安全管理难题，建立统一的可视化运维管理系统平台，全面提升管道风险实时泛在感知能力，实现管道运行管理的标准化和智能化，降低运维工作难度和管理成本。

1 三维可视化系统

管道三维可视化运维管理系统，探索 “可视化、精细化、智能化”管理新模式，通过虚拟仿真场景和真实数据相结合，实时、直观展现监控和报警数据，建立日常管理、故障告警、故障定位、根源分析一体化的高效运维流程，实现过程管理、闭环管理，达到实时、高效管理目标。

1.1 系统架构

三维可视化系统架构包括六个层级，其设备结构如图 1所示。

（1）监控层。设备监控层将设备运行参数和运行状态实时上传到子系统层。

（2）子系统层。集成多个子系统，包括视频监控系统、设备管理系统、报警系统、工艺和焊接点展示系统等。子系统负责收集设备监控层采集的数据并存储；为系统提供接口或开发数据库；接受应用层命令下发到控制器。

（3）传输层。包括用来进行数据传输的标准协议、基于http协议的API接口、共享数据库等，进行 数据传输。

（4）集成平台层。对各个子系统数据进行集中管理和存储，可向应用平台提供接口或共享数据库；可向第三方系统提供数据接口；同时实现大数据的整合与应用。

（5）应用平台层。包括系统核心功能模块，主要负责具体业务处理，将处理结果信息传递给可视化层。

（6）可视化层。即BIM三维平台和大屏展示。

1.2 核心功能

（1）涂层工艺展示。通过三维视图方式展示管道管壁涂层工艺，管道涂层分层展开，逐层展示不同涂层材料信息。

（2）管道焊接点展示。通过三维视图方式展示管道焊接点信息，包括焊接类型、桩号和里程、施工日期、检测日期等数据，并在管道三维模型中准确定位焊接点。

（3）数据综合展示。通过对接管道阴极保护、地灾监测、管道压力、应力应变等监测系统，全面监测管道运行状态，集中展示管道安全运维管理相关信息，实时动态呈现告警信息、相关监测设备参数及状态信息，快速定位故障点。

（4）视频监控。自动定位并关联事件现场附近监控摄像机，调取现场画面，快速切入事件场景，方便管理人员对现场问题状况做合理的判断和处理。

（5）报警管理。统一报警界面，发生安全报警时系统强制中断当前所有操作并调出报警界面，定位报警位置高亮显示并闪烁，直至系统复位或报警解除。可分别查看和处置异常报警和故障报警，实现对报警事件的闭环管理，涵盖报警确认、处理状态、处理结果等全过程，实现过程管控。

（6）报警联动。发生报警时，系统精确定位报警点，关联现场附近监控设备，调取现场画面，方便管理人员对现场状况做出合理判断和处置。

（7）大屏幕展示。通过大屏幕实现更多管理行为和对外宣传展示，效果更为直观、清晰。

1.3 管理功能

（1）管道运行可视化。通过管道三维建模，实现对管理对象从整体到局部的三维实景显示，构建多视角、多维度、分层呈现的虚拟现场环境，将各个独立系统融合为一体，实现文字、图像、数据信息的综合展示。

（2）可视化分析。通过虚拟仿真场景和真实数据相结合，对管道光纤预警信息、安防视频监控信息、管道设施基础信息、管道工艺展示信息、管道焊接工艺信息等集成展示，实现管网地上地下、管内管外、运行报警等数据实时综合呈现。建立面向场景的信息归集能力以及事件分析能力，实现管道运行维护管理、监测预警、分析决策的可视化、简单化、精细化、智能化，提高系统维护和管理的自动化水平，具备协调运行能力及完善管理功能，实现功能集成、数据集成和管理界面集成。

（3）一体化管理。整合数据、统一管理，实现各子系统与综合平台之间的信息共享，解决各系统相互孤立、业务无法联动、功能无法集成等问题，现场信息直观呈现，实时可视，实现“一体化”管理。

2 应用情况

2.1 运行管理

多系统数据集成应用、统一管理，管道运行情况实时监控。管道光纤预警信息、安防视频监控信息、管道设施基础信息、管道工艺展示信息、管道焊接工艺信息等对各类管道信息集成展示（图 2、图 3、图 4），实现管道运行维护管理的可视化、简单化、精细化。

系统自2020年9月底运行以来，已累计自动预警22次，其中管道沿线第三方施工机械挖掘触发报警2次，村民人工作业挖掘触发报警7次，重车碾压触 发报警11次，其他未知原因干扰产生误报警1次，应急演练模拟测试告警1次，准确率达到95%。针对安全风险事件，通知相关责任人赶往现场处置，及时阻止了非法施工、野蛮开挖事件发生，有效保障了管道安全运行。已完成869个焊接点位、管道沿线5个监控摄像头的数据接入，将逐步接入阴极保护、地灾监测、管道压力、应力应变等管道运行监测数据。

2.2 过程管理

处置过程实时监控，过程管理可视化，有效闭环管理。以三维可视化管理系统为统一平台，通过报警管理功能可以查看和处理产生的报警事项，实现安全事件的过程管理、闭环管理。

同时系统与分公司原有作业现场管理系统工作联动，通过巡线工移动“哨兵”（智能安全帽、执法记录仪）摄像头，可对处置过程实时监控，实现过程可视化管理。

针对未被监控摄像头覆盖的管段区域，利用移动“哨兵”完善监控手段。移动“哨兵”集成头戴式智能监控摄像头，异常和应急情况下，移动“哨兵”在现场进行实况回传和实时沟通，为抢修提供直观、全面的判断依据。

通过转变管道巡护方式，高效使用管道巡护资源。技防为主、人防为辅，从定时巡线转变为按需巡线。试点管道7名巡线员接受监控中心任务指令，按需开展巡线作业，非巡线时段在各自责任区域开展安全宣传工作，实现了“一人多用、一专多能”，提高了工作效率。

3 结语

通过建立管道三维可视化运维管理系统，以运维模型为基础、规范流程为核心，整合应用管道建设期和运行期产生的各类数据，推进了管道数据由零散分布向统一共享、管道信息系统由孤立分散向融合互联的管道智能管理体系建设，建立了可视化、精细化、智能化的安全管理运行机制，实现管道安全从全灾害管理走向全过程管理。

作者简介：施展， 1990年生，2 0 1 3 年 起 在 西 南 管 道 昆 明 分 公 司从 事 管 道 管 理 工 作 。 联 系 方 式 ：18977195777， sherwin1224@163.com。