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管道研究

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三维可视化系统在山区管道保护中的应用

来源:《管道保护》杂志 作者:施展;韩雷;何铮艳 时间:2021-1-21 阅读:

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。

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