柴中奎 廖有贵 张明（湖南石油化工职业技术学院，湖南 岳阳 414012）

GIS在中石化长岭分公司工艺管道管理信息系统中的应用研究

柴中奎 廖有贵 张明（湖南石油化工职业技术学院，湖南 岳阳 414012）

通过了解GIS及其在中石化长岭分公司化工工艺管道管理中的地位和作用,深入分析了化工工艺管道的基本功能和生产过程中所需要解决的基本问题，进而探讨了在GIS的支持下开展化工工艺管道管理的基本途径和解决方案，最后给出了系统应用的意义。

GIS；工艺管道；管理系统

1 GIS概述

1.1 GIS的定义

GIS（地理信息系统简称），是指在计算机软硬件及网络环境的支持下，以地理空间数据库为基础，将地理数据按照空间分布和属性，以一定的格式录入、存储、编辑、查询、成图及综合分析的计算机系统，是管理和研究空间数据和属性数据的技术系统。

1.2 GIS的特点

GIS是一种特殊的空间信息系统，它不仅能够存储、分析和表达各类实体对象的属性数据，而且还能够处理和表达各实体之间的地理位置及空间分布状况。它支持多种数据库管理系统和各类操作系统平台，可运行多种编程语言和开发工具进行二次开发，系统提供强大的图表输出功能，可以直接打印地图、统计报表等，使用户更加方便地获取信息，满足用户研究和应用的需要。

1.3 GIS技术优势

GIS的优势在于它具有独特的地理空间分析能力、快速的空间定位查询能力、强大的图形输出能力和实时的动态管理能力等。我们只需要点击地图，就可以在电子地图上显示物体的具体内容信息，及相互关联的实体。新知识、新技术的使用促使企业管理者对新事物定位要有更深刻的理解，这种完整的信息系统会促使管理者们从传统的管理方式向科学的信息系统管理方式转变，用全局的观念来总体把握。因此，GIS系统是较传统意义上的信息系统更为高级的系统，具有更广阔的应用前景。

2 中石化长岭分公司工艺管道管理现状与分析

2.1 工艺管道管理现状

中石化长岭分公司占地面积8.4平方公里，现有30多套炼油化工生产装置，工艺管道累计有100多公里；涉及10多种生产工艺，原油加工能力为1000万吨/年，是中南地区重要的石油化工生产基地。

为了满足工艺条件的要求，保证生产的连续进行，企业需要把流体从一个设备输送至另一个设备。实现这一过程就要借助于管道。化工管道是化工生产中所使用的各种管道的总称，其主要作用就是按照工艺流程连接石油化工装置设备完成各种石化工艺过程，构成完整的工艺系统，输送流体介质。管道在化工生产中相当于人体的血管，具有其特有的性质：

（1）管道种类繁多、分布广泛。

（2）管道重叠覆盖、缠绕交错。

（3）管道资料纷繁复杂、难于管理。

（4）管道管理实时性、安全性要求高。

2.2 工艺管道管理所要解决的主要问题

由于工艺管道建设时间不一、使用时间跨度长、人员变换更迭、改建扩建等，特别是近年来中石化的发展建设尤其是基础设施的发展和装置的不断更新改造，工艺管道也在不断地加密、扩张。工艺管道的科学管理对企业的生产、经营、规划、建设等起至关重要的作用，而且直接影响中石化企业的能源管理及其能量的有效利用。

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，了解化工工艺管道位置的分布情况就非常重要。倘若只需点点电子地图上的管道，立即就可以知道管道名称、规格型号、所在位置以及使用状况等各种特征，这样就可为中石化企业资源管理带来极大的方便。

3 GIS在中石化长岭分公司工艺管道管理中的作用

正由于GIS是用来管理、分析空间数据的信息系统，可以记录存储管道所在的地理位置信息，几乎所有使用空间数据和空间信息的部门都可以应用GIS。因此，通过调研比较后，我们采用GIS技术实现管道的空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，并结合中石化长岭分公司提供的“管道现场施工图”和“装置PID图”进行现场测绘、制图和数据入库等。

GIS工艺管道管理信息系统的开发，可帮助企业管理人员掌握厂区管道档案情况，给技术人员进一步掌握厂区各种管道分布情况提供依据，为不同类型管道的检测维护提供完善的信息支持，确保化工工艺管道能够长周期、稳定、安全的运行。

4 中石化长岭分公司工艺管道GIS系统建设

4.1 系统设计

中石化长岭分公司工艺管道地理信息管理系统选择Arc⁃GIS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 En⁃gine进行系统功能开发，MS SQL Server 2010进行数据存储与管理。整个系统采用数据层、服务层和应用层三层系统架构。数据层包含管道、管道上的辅助物、管廊、房屋等三维模型数据和属性数据。服务层提供面向应用满足OGC标准的地图服务、查询服务、影像服务、专题图输出服务等。应用层采用B/S与C/S方式相结合,B/S结构为安全、环保、机动、规划、决策等不同部门提供服务，C/S结构为系统维护人员提供空间数据更新、开发功能集成、场景展现、定制服务、系统维护接口。

4.2 数据采集

化工工艺管道数据主要包括空间数据和属性数据。空间数据包括管道编号、管道名称、起点位置、终点位置、埋深、走向以及管道周围的建筑物、构筑物的平面位置和辅助物的中心坐标。属性数据包括管道编号、管道名称、规格型号、部件材质、传输介质、管径、管沟、管块断面尺寸、管墩或管架横梁的宽度、管道根数、敷设时间等。

石化厂区管道布置主要以空中管架、沿地面铺设、管沟敷设、地下埋设或几种方式相结合。对于管道密集度较高的管廊采用三维扫描仪进行数据采集；对于地面管道、房屋等实物的空间数据的获取采用GPS或全站仪进行采集；对于埋地管道，先采用探测设备进行走向、埋深探测，再按照地面实物进行数据采集；对于管沟敷设的管道进行现场查看与核对，再按照地面实物进行数据采集。

4.3 数据处理

数据处理是指将手工或仪器测量的数据转换成软件可接受的数据格式，数据处理主要包括属性处理和图形处理两个部分。对新录入的图形数据进行属性设置，如果该图形属性是新增的类型，则先设置属性字段内容；如果该图形属性是已有的类型，就只完成属性内容的填充即可。图形属性内容填充的具体数值来源于两方面：一方面是取该实物的空间属性数值，如管道的起点坐标、终点坐标、埋深、走向等；另一方面是取其技术参数值，如管道的长度、厚度、断面的面积值、材质、传输介质、埋设时间等。

4.4 数据优化

数据优化处理主要包括：属性表结构设计、空间数据与属性数据的集成、图层设计、空间数据成图、三维模型优化等处理。属性表结构设计是指将收集的属性信息按计算机中规定的格式如字符类型、字符大小等结构进行设计；图层设计就是对实物进行图层划分，数据分类存储，图层划分坚持细划原则，根据管道输送不同的介质、压力的大小等属性进行分层存储，根据不同管理和关注对象进行图层叠加开展更多的应用；空间数据成图就是将三维扫描仪获取的点云数据、GPS和全站仪获取的坐标数据按照其走向进行图形化处理；三维模型优化处理就是对已成图的图形按照管道的管径大小、管壁厚度、流量、颜色及其辅助物进行精细化建模等。

5 结语

基于GIS的中石化长岭分公司工艺管道管理信息系统建立后，实现了动态管理，完成了各类化工工艺管道信息的录入、编辑、查询、统计以及管道现场施工图和装置PID图的测绘，满足了中石化企业对化工工艺管道进行规划、勘探、施工、检修和管理的需要，为整体规划和设计施工部门提供了准确可靠的管道位置、分布、走向、埋深等状态信息及其属性信息，并为今后系统进一步扩充和发展奠定了基础。

[1]黄杏元,马劲松.地理信息系统概论[M].第3版.北京：高等教育出版社，2008.08.

[2]王军,杨军,夏崇双.GIS技术支持下的西南油气田管道与场站管理系统的设计和实现.信息与电脑,2011.05.

[3]朱庆,李晓明,张叶挺.一种高效的三维GIS数据库引擎设计与实现.武汉大学学报(信息科学版),2011.06

[4]姜顽强,张静淑.GIS在炼化企业厂区外管道安全管理中的应用研究.中国管理信息化，2014.06.

项目类别：湖南省教育厅科学研究项目

项目编号：15C0887

项目名称：中石化长岭分公司工艺管道管理信息系统的开发与应用