化工工艺管道管理信息系统的设计与实现

柴中奎++胥胜林++夏维

摘 要根据中石化长岭分公司的要求，通过对化工工艺管道管理功能需求分析，提出了采用C#.NET和MS SQL Server 2010为开发工具，基于GIS操作平台进行二次开发的设计方案，实现了化工工艺管道的台帐管理、技术参数管理、地形图管理和管道预警管理功能。

【关键词】工艺管道 管理信息系统 设计

1 前言

近几年，不论是输油管道、输气管道，还是炼化企业厂区间原料输送管道，石油行业因管道破裂而导致的事故频繁发生，造成人员伤亡、财产损失，给企业造成了严重的经济损失和社会影响。

中共中央提出，要深化安全生产管理体制改革，建立隐患排查治理体系和安全预防控制体系，遏制重特大安全事故。为贯彻落实中央精神，更为人民群众的生命安全着想，中石化长岭分公司特委托我院成立专门的调研团队，对厂区全部工艺管道进行全面清查，排除隐患，彻底改造，并建立一套符合石化生产特点、功能强大的工艺管道管理信息系统，以适应现代石化企业安全生产和科学化管理的需要。

随着计算机软硬件技术的发展以及中石化对管道信息管理的需求增加，传统的人工管理时间慢、效率差、查询困难，这种管理模式越来越难以适应现代工艺管道管理的需求，建立新型的工艺管道管理模式成为必然。

2 系统总体目标

根据GIS信息及中石化长岭分公司提供的“管道现场施工图”和 “装置PID图”，由湖南石油化工职业技术学院为中石化长岭分公司建立工艺管道管理数据库、图纸库以及信息管理系统平台，并提供友好的用户操作界面与便捷的网络访问方式。在此基础上，开发出一套基于GIS的具有集数据管理、文档管理、图库管理、位置管理于一体的中石化长岭分公司工艺管道管理信息系统。在此系统研发成功后，可向其它石化企业推广应用。

3 系统功能分析

系统本着具有开放性、优越性、灵活性以及可扩展性的设计原则，根据平时对化工工艺管道设备管理的经验，利用计算机和网络的信息管理优势，使开发的管道管理信息系统具有以下功能：

3.1 管道设备台帐管理

管道的整个生命周期管理工作是由计划、选购、安装、调试、使用、维修、改造、更新、报废等环节组成。它从交付使用开始就在管道管理信息系统建立档案，投用后对运行情况和状态进行实时监控；使用过程中，针对各部件相互摩擦产生技术状态的变化进行实地检测，发现故障征兆，及时进行调整和处理；防止故障发生并使其保持在良好的工作状态，在故障发生后进行维修；管道管理信息系统将对所有管道的每个状态都能进行记录和查询、存档。

3.2 管道技术参数管理

当管道出现故障时，使用部门通过管道管理信息系统申请检维修作业，要求对现场测试与分析内容齐全，故障事实描述清楚，然后根据检维修作业类别，决定上报至相关专业部门。抢维修中心受理上报的作业，对现场问题进行诊断并提出处理意见和解决方案，经调控中心将工艺条件确认并实施专业检维修作业，最后由管道使用单位管理员更新管道技术参数。检维修作业在系统中不同用户有不同的权限，由管道使用部门提出，最后由管道使用部门确认，形成对管道的闭环过程管理。

3.3 管道地形图管理

可对管道所属地域、地理环境、周围道路及建筑物等进行各种分析，按照地理坐标和元素属性查询任何一个与管道相关的要素，要素之间的最短路径分析、障碍分析、断面分析、缓冲区分析等计算功能；还可以进行各种图层的叠加显示，包括对地图的旋转、放大、缩小、缩放到特定位置及漫游等浏览功能；实时查看管道运行状态，提供数据的实时修改、更新服务功能，以实现 GIS 系统数据的动态更新。

3.4 管道预警管理

为防止管道的功能降低到规定的临界值，按事先制定的计划和技术要求进行查询，以过去管道的故障数据统计分析为依据，发现故障及时处理，并规定间隔一定时间进行检修。管道管理信息系统参照专业管理制度中对管道的计划维修类型和周期的要求，对每条管道的计划维修提供提前预警功能，系统可以根据上次检定时间和周期，为用户提供提前7天到期检定进行预警，便于用户及时对设备进行维护。

4 系统实现

4.1 体系结构

整个系统分成 4 个子系统，分别是管道台帐管理、管道技术参数管理、管道地形图管理和管道预警管理，各子系统由不同模块组成。中石化长岭分公司内部工艺管道按照输送介质的不同，可分为蒸汽、氦气、氨气、汽油、重油、火炬气、乙烯等70余种，有的还有伴热管和覆盖层等，根据不同单位对管道管理的不同需求，将管道分成多类专业管道，进行分层管理。各层分别建立自己的管道信息库，具有统一的信息分类与编码标准.对各层管道提供完善的台帐管理、技术参数和管道运行状态的查询分析、属性条件检索及故障实时处理等功能。系统总体结构设计见图1。

4.2 数据库设计

管道管理信息系统数据库主要包括工艺管道台帐数据库、管道技术参数数据库和管道空间属性数据库。

管道臺帐数据表：包含管道编号、管道名称、规格型号、部件材质、数量、重量、所属单位、安装时间、安装位置、维修类别等基本数据。

管道技术参数数据表：包含管道编号、管道名称、规格型号、长度、外径、流量、设计温度、设计压力、工作温度、传输介质、检测记录、维修记录、事故记录等参数。

管道空间属性数据表：包含管道编号、管道名称、起点坐标、终点坐标、管径、埋深、辅助物、管廊、房屋等数据。

4.3 系统开发环境

采用MS SQL Server 2010数据库管理系统在服务器上来存贮数据和建立数据库结构，系统数据组织采用文件和数据库混合型的数据组织方案，通过双文件方式来管理系统数据。采用ASP.NET+C#语言编制管道台帐、技术参数和管道预警管理系统及用户界面，管道地形图管理系统则选择ArcGIS 软件作为基础平台，ArcGIS ArcInfo 对数据进行加工、组织、存储与管理，ArcGIS Server 应用服务进行发布，ArcGIS Engine 进行系统功能开发。服务器系统要求最低配置为酷睿I5 CPU、4G内存、2G独显、500G硬盘，Win7以上操作系统，为了方便查看和编辑地形图，客户机要求配置19寸以上液晶显示屏，服务器与客户机要求接入中石化长岭分公司企业网，并能互访。

5 结束语

石化企业化工工艺管道管理中的一个重要问题就是如何对众多的管道地理信息及各种运行参数信息进行有效管理， 从而对整个管道系统进行科学监控、预警和调度。本系统是基于GIS操作平台的二次开发，设计和实现了文字记录查询和地形图界面定位查询两种查询方式，用户可以方便地选择查询途径，使查询方式图形化、形象化。还实现了实时检测和自动预警功能，及时发现故障并处理。系统的开发为技术人员掌握厂区各种管道分布情况和管道档案情况提供了帮助，为各种管道的巡检维护提供完整直观的信息支持，为管道安全、稳定、长周期运行提供了可靠保障。

参考文献

[1]王瑞萍.数字管道技术应用现状与前景展望.油气田地面工程，2008（02）.

[2]王燕燕，王宇，姜顽强.地理信息系统数据库在石化企业中的应用.甘肃科技，2009（04）.

[3]范峰，周浩，郁斌.成品油管道设备管理信息系统的设计与实现.石油库与加油站，2010（12）.

[4]李晓鹏，余传梅，王伟，基于.NET的管道SCADA维护数据管理系统的设计与实现.电子技术与软件工程，2011（11）.

作者单位

湖南石油化工职业技术学院 湖南省岳阳市 414012