王帥

摘 要：近年來，SCADA和GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用為油氣儲運(yùn)中所涉及的管道構(gòu)造、管道安全、油氣儲運(yùn)生產(chǎn)運(yùn)行分析及經(jīng)濟(jì)評價等提供了新的信息處理輔助手段和工具。本文分析了SCADA和GIS系統(tǒng)在油氣儲運(yùn)中的地位和作用，介紹了其在油氣儲運(yùn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合油氣儲運(yùn)的實(shí)際，探討了其在油氣儲運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用的前景及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：SCADA；GIS；油氣儲運(yùn)；發(fā)展

1 引言

油氣儲運(yùn)技術(shù)的發(fā)展是19世紀(jì)末20世紀(jì)初，美國大量的金屬管道用來運(yùn)送石油產(chǎn)品和天然氣開始的。管道運(yùn)輸是綜合運(yùn)輸體系的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著重要的地位。管道運(yùn)輸具有輸送能力大、勞動生產(chǎn)率高、能耗少、成本低、運(yùn)輸安全可靠、輸送產(chǎn)品損失小、易于實(shí)現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點(diǎn)。由于我國管道運(yùn)輸起步較晚，最早的一條原油管道是新疆的克烏原油管道，經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)現(xiàn)已建成油氣管道的總長度約為6萬公里，其中原油管道1.7萬公里，成品油管道1.2萬公里，天然氣管道3.1萬公里。

隨著SCADA和GIS技術(shù)在油氣儲運(yùn)中的應(yīng)用，有效提高了油氣管道調(diào)控運(yùn)行水平，加快了管道數(shù)字化建設(shè)步伐。根據(jù)兩者在管道調(diào)控運(yùn)行中互補(bǔ)應(yīng)用的可行性，可以建立系統(tǒng)的基本框架。在同一平臺上完成SCADA和GIS數(shù)據(jù)的處理，同時支持靜態(tài)和實(shí)時數(shù)據(jù)處理且保證效率，用戶最終通過同一接口訪問空間和實(shí)時數(shù)據(jù)，執(zhí)行油氣管道的生產(chǎn)調(diào)度和決策指揮工作。

2 SCADA和GIS系統(tǒng)簡介

（1）SCADA系統(tǒng)

監(jiān)視控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）。主要是指在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的、能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程控制以及調(diào)度自動化的應(yīng)用系統(tǒng)，其能夠監(jiān)視和控制現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備情況，開展數(shù)據(jù)采集活動、進(jìn)行設(shè)備測量、控制、調(diào)節(jié)參數(shù)及信號報(bào)警等功能作用。在需要監(jiān)控的地點(diǎn)或者控制范圍很大的場合下使用該系統(tǒng)是非常經(jīng)濟(jì)有效的。國內(nèi)從20世紀(jì)80年代開始，SCADA系統(tǒng)在油氣管道行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）GIS系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。它作為一個管理地理信息和開展空間分析的先進(jìn)工具，是20世紀(jì)60年代興起和發(fā)展起來的。近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS不但在測繪、制圖、資源和環(huán)境等領(lǐng)域被成功地應(yīng)用，而且己成為城鄉(xiāng)規(guī)劃、設(shè)施管理和工程建設(shè)的重要工具，同時還進(jìn)入了軍事戰(zhàn)略分析、商業(yè)策劃、文化教育乃至人們的日常生活領(lǐng)域中。在地下管道方面，GIS也愈來愈多地為世界各國管道部門所采用，并在地下管道管理中發(fā)揮越來越重要的作用。

3 SCADA和GIS系統(tǒng)在油氣儲運(yùn)中的地位和作用

從20世紀(jì)50年代建成第一條原油管道開始，到今天擁有約6萬公里的油氣管網(wǎng)，無論是油氣管道的建設(shè)，還是運(yùn)營管理，都體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的極其重要性。

地理信息系統(tǒng)的核心是對地理空間信息進(jìn)行管理，其最終的落腳點(diǎn)是服務(wù)于應(yīng)用。利用GIS的數(shù)據(jù)采集功能，可以將油氣儲運(yùn)生產(chǎn)的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及各領(lǐng)域?qū)＜业难芯砍晒浫胗?jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，為油氣儲運(yùn)生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，油氣儲運(yùn)生產(chǎn)所要解決的各種問題無不與特定的地理空間相聯(lián)系，油氣管道構(gòu)造、腐蝕、泄漏、優(yōu)化運(yùn)行、管道安全可靠性分析等都是在油氣儲運(yùn)工程理論指導(dǎo)下對油氣管道及油氣站庫等實(shí)體對象的空間分析與建模過程，這一過程一部分可以直接通過GIS的空間分析功能來完成，另一部分可以通過二次開發(fā)將特定的油氣儲運(yùn)生產(chǎn)數(shù)學(xué)建模過程嵌入到GIS中，擴(kuò)展GIS的空間分析功能來實(shí)現(xiàn)。因此，GIS在油氣儲運(yùn)中不僅能起到數(shù)據(jù)的管理作用，而且還能從數(shù)據(jù)庫中提取相關(guān)信息進(jìn)行各種專題分析，起到油氣儲運(yùn)決策支持的作用。

SCADA系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)是隨時間變化的，系統(tǒng)接收和顯示實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)事先制定的規(guī)則決定是否報(bào)警。SCADA系統(tǒng)只能給出網(wǎng)絡(luò)中正在發(fā)生的事件，無法預(yù)測接下來將發(fā)生的事情，因此不能告訴操作人員在不同的運(yùn)行參數(shù)下網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況，沒有分析和輔助決策功能。SCADA系統(tǒng)最大的局限性在于它缺乏顯示空間數(shù)據(jù)的能力，而GIS具有顯示復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的能力，卻不能很好管理實(shí)時數(shù)據(jù)的問題。因此，SCADA系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)的集成可以增加現(xiàn)場實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化能力。

4 SCADA和GIS系統(tǒng)用于油氣儲運(yùn)的現(xiàn)狀

GIS是以采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面與地理分布有關(guān)的空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。GIS支持空間定位信息數(shù)字化獲取、管理和應(yīng)用的技術(shù)體系，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空例技術(shù)和現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施的飛速發(fā)展，在國家經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程中的重要性與日俱增。進(jìn)入90年代以來，地理信息系統(tǒng)在全球得到了空前迅速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

對于油氣儲運(yùn)工業(yè)來說，在生產(chǎn)過程中有大量的信息需要進(jìn)行實(shí)時處理。為提高油氣儲運(yùn)生產(chǎn)信息管理的效率，SCADA系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用對提高油氣儲運(yùn)的生產(chǎn)管理水平，提高信息的管理效率發(fā)揮了重要的作用。從80年代末的東營-黃島輸油管道，到1992年投產(chǎn)的輪南-庫爾勒管道，1997年投產(chǎn)的庫爾勒-鄯善管道和陜京一線輸氣管道，再到2002年投產(chǎn)的蘭成渝成品油管道及2004年投產(chǎn)的西氣東輸管道，這些管道的生產(chǎn)運(yùn)行都離不開SCADA的應(yīng)用。

SCADA和GIS在我國油氣儲運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，目前主要集中在油氣儲運(yùn)所涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及基本靜態(tài)圖件的存儲管理、數(shù)據(jù)的查洵與檢索、專題圖件的可視化表達(dá)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控處理等。SCADA和GIS中真正融入油氣儲運(yùn)領(lǐng)域?qū)＜业闹R解決油氣儲運(yùn)領(lǐng)域的專業(yè)問題，輔助油氣儲運(yùn)決策方面在理論上和實(shí)踐上均有許多問題需要探索和解決。

5 SCADA和GIS在油氣儲運(yùn)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢

（1）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大

當(dāng)前，由于對油氣儲運(yùn)的了解仍尚有欠缺，該領(lǐng)域的研究人員對有著廣闊發(fā)展前景的SCADA和GIS系統(tǒng)在油氣儲運(yùn)中應(yīng)用的關(guān)注相對較少。而油氣儲運(yùn)方面專家由于缺乏計(jì)算機(jī)及SCADA和GIS等方面的相關(guān)知識，無法將該技術(shù)與油氣儲運(yùn)領(lǐng)域的專業(yè)知識有機(jī)結(jié)合解決油氣儲運(yùn)中的專業(yè)問題?？梢哉f，SCADA和GIS在油氣儲運(yùn)中沒有完全發(fā)揮其應(yīng)有的作用。隨著SCADA和GIS技術(shù)的不斷發(fā)展及逐漸被專業(yè)領(lǐng)域的人員接收使用和創(chuàng)新，無疑將大大推動其在油氣儲運(yùn)領(lǐng)域的發(fā)展。

（2）基于WEB的SCADA和GIS油氣儲運(yùn)應(yīng)用逐漸趨于主導(dǎo)地位

目前，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，給廣大用戶通過網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)資源帶來了困難。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展必將推動SCADA和GIS技術(shù)的發(fā)展和完善，各油田企業(yè)在統(tǒng)一的SCADA和GIS平臺上通過internet在遠(yuǎn)程共享油田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的資源將成為可能，所有基于SCADA和GIS的油氣儲運(yùn)應(yīng)用分析都可以通過直接訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)來完成。

（3）油氣儲運(yùn)的專業(yè)分析模塊與SCADA和GIS基礎(chǔ)軟件平臺的一體化

將油氣儲運(yùn)的主要專業(yè)分析模塊直接嵌入到SCADA和GIS基礎(chǔ)軟件平臺中開展綜合分析研究是油氣儲運(yùn)的最終目標(biāo)。當(dāng)前，油氣儲運(yùn)的專業(yè)分析模塊、SCADA系統(tǒng)和GIS的空間分析模塊大多位于相互獨(dú)立的軟件平臺中，在實(shí)際應(yīng)用中往往有諸多弊端，故急需要一個集常規(guī)空間分析與油氣儲運(yùn)領(lǐng)域?qū)ｎ}分析于一身，并兼有數(shù)據(jù)的存儲管理功能的專業(yè)軟件平臺，將從現(xiàn)在以油氣儲運(yùn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖形的存儲和管理為主的“管理型”向以空間分析、輔助決策為主的“智能型”轉(zhuǎn)變，使諸如管道安全評價、生產(chǎn)調(diào)度仿真、管道構(gòu)造重建等深層次的油氣儲運(yùn)問題變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)

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