地理信息系统辅助油气管道安全可靠性分析

表 1 失效树结构信息 Table 1 The structural information of fault tree
字段名
字段类型
说明
字 段值 说 明
K EY
T EXT L O G ICA L VALU E N O DE D ESCR IPT ION
字符型
字符型 整数型 双精度型 整数型 字符型
首先, 建立油气管道的地形图图库、管道图库和管
作者简介: 马立平, 男, 1973 年 9 月生, 1996 年毕业于江汉石油学院计算机应用专业, 现为 西南石油大学 在读博士研究生, 主要研究方向 为油气藏 工 程计算技术。E-mail: jkxm al p@163. com
第3期
马立平等: 地理信息系统辅助油气管道安全可靠性分析
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道基础数据库。对地形图图库的管理维护是保证该系 统准确、及时地反映油气管道生产运行现状的基础; 对 管道图库的管理更新是保障管道图实时反映管道现状 的基础。作为基础数据库, 它们将提供油气管道的各 种信息, 如: 管道数据、阀门、泵机组数据、路名检索数 据和显示用数据等。其次, 按照 GIS 的空间模型分析 方法, 建立油气管道的空间模型, 并从数据库中提取管 道及其附属设备数据集进行处理, 获得每个构造点的 断面数据集。利用 GIS 软件功能生成断面图, 并写入 相关的属性( 管径、管材、管顶高、地面高等) , 然后根据 管道三维坐标和管道的属性信息, 实现输油管道分布 现状的可视化, 自动生成真实的三维渲染场景。 21 2 油气管道安全可靠性分析的主要内容
结点编码
结点名称 下级结点的逻辑关系 结点概率值 下级结点个数 结点说明
惟一表示该结点的关键字, 由该结 点的父结 点编码与 该节 点在所有同级子结点的顺序码组成
1 表示/ 与0 ; 2 表示/ 或0 ; 3 表示/ 无0 ( 下级结点) - 1 表示/ 无赋值0
行 GIS 辅助安全可靠性分析的基础数据[ 7] 。 21 31 2 失效树自动分析算法的实现
1 地理信息系统简介
地理信息系 统( GIS) 的研究应用越来 越广泛, 在 管道行业也有应用实例[ 1] 。一个完整的 G IS 系统主 要由硬件环境、软件环境、空间数据和非空间的属性数 据 4 个部分组成[ 2] 。一般来说, G IS 具有输入、预处 理、空间数据管理、查询和分析以及输出 5 个功能。
M a L iping L i Yun
( Faculty of Petroleum E ngineer ing , So uthwest P etr oleum Univ er s ity , Chengd u 610500, China) Abstract: T he composition and spatial analy sis functio n of co mmon softw are platfor m for the g eo gr aphic infor mat ion sy stem ( GIS) and the co ntents of safe reliability analysis of o i-l gas pipeline are intr oduced. T he pro per ty database, spatia l database and G IS technique w as used t o reconstruct the distr ibution o f oi-l gas pipelines and analyze the safe reliabilit y of oi-l g as pipeline. GIS- assisted safe reliability analy sis o f o i-l g as pipeline is r ealized by co mbined o per atio n of sev eral univer sal G IS- functio n modules. T he det ection r esult database o f the safety factor s fo r o i-l gas pipeline w as established and co mbined w ith t he arit hmetic of safe r eliability analy sis o f o i-l g as pipeline t o calculate and visually ex pr ess the safe r eliability by ext racting data fr om detectio n result database. T he det ection r esult can be v isualized to users and t aken as the basic dat a for decision- maker o f oi-l gas pipeline management. Key words: g eog raphic infor mation system; spatia l analy sis; oi-l g as pipeline; safe reliability; database
因素的检测结果数据库、属性数据库和空间数 据库, 对油气管道安全 可靠性进行 了自动 推理演 算, 并 将结果 可视化 表达给 用户, 为
油气管道安全管理工作提供分析资料和决策依据。
关键词: 地理信息系统; 空间分析; 油气管道; 安全可靠性; 数据 库
中图分类号: T E78
文献标识码: A
Geographic information system-assisted safe reliability analysis of oi-l gas pipeline
表( 管道点编号、X 坐标、Y 坐标、管道点特征、埋设时间 等) , 附属设施属性信息表( 附属物编号、管道段编号、地 面高程、埋深等) ; 属性数据包括各种因素引起管道失效 泄漏的概率信息表( 管道及附属设施编号、各种因素引 起管道失效泄漏的概率 E) , 失效树结构信息表( 如表 1 所示) 。这些数据如果是以纸质表格形式保存的, 则可 以通过手工录入计算机, 通过属性数据库管理; 如果已 经是某种格式的电子文档, 则可以通过 GIS 的数据转 入功能 直接转 入GIS 属性库 中。这些 属性 数据 是进
第 27 卷 第 3 期 2006 年 5 月
文章编号: 0253O2697( 2006) 03O0126O04
石油学报
A CT A PET ROLEI SINICA
V ol. 27 N o. 3 M ay 2006
地理信息系统辅助油气管道安全可靠性分析
马立平 李 允
( 西南石油大学石油工程学院 四川成都 610500)
( 1) 数据输入 常用数据输入有数字化仪输入、 扫描矢量化输入、GPS 与遥感图像输入和其他数据源 的直接转换。
( 2) 数据预处理 输入后的数据以及分析、统计 生成的数据通常要进行数据校正、编辑、图形整饰、误 差消除、坐标变换、栅格数据归一化、无缝连接等工作。
( 3) 数据管理 GIS 实现了空间信息和属性信息 的集成管理, 并能够完善地建立两者之间的联系。
( 4) 空间查询与分析 GIS 提供了从最简单的点击 式查询到辨证思维的空间分析方法, 最强大的作用是通 过各种假设分析来模拟区域内空间规律和发展趋势。
( 5) 可视化表达输出 GIS 的操作结果可通过可 视化的地图、影象、多媒体方式加以直观表达, 并能将 GIS 的各种成果与其他系统进行交换。
2 GIS 在油气管道安全可靠性分析中 的应用
摘要: 介绍了通用地理信息系统( GIS) 软件平台的基本组成和空间分析功能及油气管道安全可靠性 分析的内 容。运用 G IS 技术 重
构了油气管道分布状况及进行油气管道安全可靠性分析。阐述了油气管道属性数据库和空间数 据库的建立 方法。此外, 在进行 管
道安全可靠性分析时, 运用失效树分析法。同时还应用 数据结构中树型结构 的遍历搜 索的处 理算法, 并结 合油气 管道安 全可靠 性
21 1 应用 GIS 技术重构油气管道 油气管道安全可靠性 分析内容是指 在运行条件
下, 管道系统及各组成部分能够满足运行要求, 安全经 济地完成 输送 任 务的 各 项性 能 指标 的 安全 可靠 程 度[ 3] 。应用 G IS 技术重构油气管道主要 实现对油气 管道及其附属设施分布规律的可视化表达, 这是油气 管道安全可靠性分析的基础。将 GIS 技术引入油气 管道重构中, 通过将油 气管道与 GIS 集成, 扩展 GIS 的空间分析功能, 并充分利用 GIS 的多种三维可视化 表达方法, 从而实现重构油气管道的数据输入、管理、 分析、处理和可视化表达的一体化。
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石油学报
2006 年 第 27 卷
图 2 GIS 辅助油气管道安全可靠性分析流程 Fig. 2 The flow of GIS- assisted safe reliability analysis of oi-l gas pipeline
21 31 1 数据的输入与建库 用于 GIS 分析的数据有两类: ①反映对象空间位
在油气管道运行过程中, 导致安全事故发生的原
因很多, 预防事故的发生要预先发现、鉴别和判断可能 导致发生灾害事故的各种危险因素, 尤其是那些潜在 因素, 以便消除或控制这些危险, 防止和避免发生灾害 事故。这就必须从油气管道的失效泄漏( 又称故障) 进 行分析研究[ 4-5] 。油气管道失效分析也就是对油气管 道及附属设备设施的安全性进行检查诊断及危险预测 的方法, 对各种方案进行评价。失效分析通常采用失 效树分析法, 树形图可以有效地反映油气管道的事故 起源和多事故原因之间的先后和引导关系, 通过分析 进而确定降低油气管道安全风险的措施和方案[ 6] 。油 气管道失效树分析如图 1 所示。