数字管道系统需求分析

1、数字管道系统需求分析1. 概述11.1. 定义11.2. 要解决的问题21.3. 建设目标31.4. 数字管道建设原则与实施策略41.4.1. 总体规划,分步实施51.4.2. 标准化与规范化5143.充分利用现有资源51.5. 数字管道的应用61.6. 遵循的标准和依据82. 数字管道的总体框架12.1. 总体技术要求I2.2. 核心技术22.3. 数字管道总体架构43. 功能需求与应用系统建设73.1. 槪述73.2. 功能需求分析73.2.1. 管道G1S需求73.2.2. 可视化施工管理功能需求、133.2.3. 施工数据采集功能需求.143.2.4. 巡检与线路管理功能需求、153.

2、2.5. 完整性管理系统182 / 313 / 311概述1.1.定义“数字管道”是指以信息基础设施为基础，以多尺度、多种类的空间基础地 理信息为支撑，按照“数字地球”的构想，充分利用讣算机、3S技术、现代测绘、 网络、虚拟现实以及数字通讯等数字技术，在LNG管道的整个生命周期内通过对 管道设施、沿线环境、地质条件、经济、社会、文化等各方面的信息在三维地理 坐标上的有机整合，构筑一个数字化管道，为管道可研、勘察设计、施工、运营 管理、风险管理和完整性管理提供一个高效率的数据釆集与处理工具，一个数字 化的管理和决策支持系统。“数字管道”系统工程的数据包括管道本体信息、管道附属设施信息、管道 沿线

3、“4D”产品（数字线划图、数字正射影像图、数字高程模型、数字栅格图）、 测量控制网、勘察设计资料与竣工资料、工艺及运行数据、自动控制数据、沿线 土地信息、社会经济信息、自然灾害监测信息、环境评价与管道安全评估信息等。数字化LNG管道的范畴有四个方面：（1）、数字化勘察设计利用现有GIS系统数据，遥感影像、地图、等完成接收站、管道的线路选 线。利用数字摄影测量技术、遥感和三维仿真模拟技术可制作成三维立体景观图 或三维漫游图，在计算机上进行线路方案的优化。利用“4D”（数字线划图、数 字栅格图、数字正射影像图、数字高程模型)产品作为设讣基础资料。(2) 、数字化管道设计设讣人员采用数字化管道线路设

4、计软件，将工作流程和工程项LI管理方法与 设讣技术有机结合，使与线路设计相关的测量、地质、工艺、阴极保护、通信等 专业设计、校对、审核、审定、提交、签收、回退等全过程自动流转，实现图形 设讣的流水线生产，彻底解决设计制图过程中产生大量冗余数据和版本错误的通 病，大量的智能化辅助设计功能在提高设讣速度的同时，有效降低了错误产生的 机率，为后期的施匸和运营管理及数据建库管理作好了数据上的准备。(3) 、数字化施工针对“数字管道管道”施工数据采集过程管理及施工管理系统建设，数字化 施工管理建设包括勘察、设计数据处理、转换和入库，现场施工数据采集和数据 录入填报，施匸管理系统平台搭建，施工系统错误校验

5、以及数据模型建立和数据 入库，以及与相关工具软件包应用与维护等。(4) 、数字化运营通过数字化技术手段，对运营期的数据与工作业务进行数字化，使核心业务 最大限度的使用数字化技术，从而实现业务的网络化、智能化、自动化。1.2.要解决的问题数字管道要解决的问题也就是LI前接收站、管道建设与运营中遇到重大难题 与难点，必须使用现代先进技术，以“数字管道”的理念来建设日益复杂的管道系统。数字管道管道要解决的问题如下:（1）设汁依据的资料陈旧、数据不准确，导致设计内容和现场施工脱节（2）设讣思想在施工中不能有效地得以实施（3）设计成果在管道运行管理中不能很好的体现（4）竣工资料不准确（）施工改线频繁带来

6、的资料更新不及时（6）管道建设与公众关系结合不够（7）管理水平与发达国家工程管理水平有差距1.3.建设目标数字管道系统与整个建设项实现同步设计、同步施工、同步投运的LI 标，同时为数字管道系统与自控、通信等系统的一体化设计积累经验。通过 系统生产管理人员就可以快速、完整地掌握管道上任何一点的全方位的信息， 实现安全、经济、高效输送tl标。具体来说，数字管道系统将实现以下建设 儿个目标：（1）自动汇总生成工程进度、质量等过程控制报表，并用地理信息系统等图形化的方式展示，辅助工程建设的过程控制，实现项U投产的整体U标；（2）通过施工现场技术数据的采集、记录和审核，提高相关参建单位的质量 意识和责任

7、心，同时，对数据的全过程进行记录，便于追溯，为实现质量终 身责任制提供有力保障；（3）通过采集的数据精确计算管道里程、高程、管存，为管道投产试运提供数据支持。（4）使用数据采集的成果，建立管道全线的基础数据库，为管道运营过程中 的趋势分析提供基础；（5）应用数据采集的成果，针对管道沿线所面临的各种风险，协助划分管道 风险等级，制定相应的维护和保护措施，降低事故和故障的发生频率及危害 程度，保障管道安全运行；（6）记录管道自身及周边环境的信息，为运营的安全管理编制详细的应急预 案及维抢修方案提供数据与资料，降低突发事故为管道自身及周边环境带来 的损失；（7）为管道完整性管理的评估评价提供基础数据

8、；（8）为管道工程今后的大修、支线或复线建设提供详实的技术资料和数据：（9）通过地理信息系统、管道纵段面图系统及站场数字化系统的可视化、形 象化的展示手段，利用数据库内的数据，为管道生产运行及维护 的员工培 训提供工具，提高公司员工的整体技术水平。1.4.数字管道建设原则与实施策略!-“数字管道”的设计整体上着眼于各个管理层、研究层的需求。摆脱信息系 统对组织机构的依赖性。组织机构可能有变化，但企业的业务活动和业务功能是 不变的。一项业务过程可以由一个部门完成，也可以由多个部门完成，只有摆脱 了对部门的依从性，才能提高信息系统的适应性。根据多年来信息系统建设的 经验，参考国外同类系统，数字管道

9、的建设原则与实施策略如下。14丄总体规划，分步实施“数字管道”是一个复杂的巨大系统，其开发建设应遵循总体规划，分步实 施的原则。只有总体规划才能保证“数字管道”建设的一致性、可持续发展性、 数据共享；分步实施可以保证“数字管道”建设的质量和成功应用。1.4.2. 标准化与规范化“数字管道”要特别注意解决三方面的标准化与规范化问题：1）、从各个部门的业务工作建立数据模式，以利用“数字管道”实现管道 的信息管理业务，提高自动化水平；2）、根据国家和地方标准，结合本公司实况，形成统一的信息分类编码和 属性信息指标体系等方面的标准，以确保数据统一和信息共享；3）、形成系统开发的技术规程与标准，严格遵照

10、执行。1.4.3. 充分利用现有资源管道在勘察、设计阶段已经完成了很多重要工作，在数据库建设方面已经有 采集了部分数据。“数字管道”应充分利用设计成果，保护原有的投资。1-5-数字管道的应用数字管道技术应用于管道工程的整个生命周期。(1) 、每个阶段的数据成果和系统相互衔接，前一阶段的数据成果一定要能被下一阶段充分利用。如图1.5-1所示。9 / 31图1. 5-1数字管道各阶段(2) 、建立各个阶段数据库，完整保留管道建设和运营中各类数据“数字管道”工程以管道各类设施的生命周期为核心，在各个阶段通过相应的系统，在完成各个阶段任务的同时，建立相应的数据库，并基于该数据库通过各类应用系统来实现对

11、各类设施的设计、施工及运营维护。各类设施就在各个阶段的数据库中不断被创建，并在下一阶段任务开始后被传递到下一阶段。如图15-2所不。自然资源和社会经济数据库运营维护 施工 ToSeriesID 等字段，以及 LineLoopHierarchy 和 Line 表格为主要 编辑内容。应用线路LI录，在用户界面上还可以实现为类似于G/Technology中Area Manager的一个快速定位工具。因此也可以考虑扩展到对动态分段的管理。3.2.1.3.设施浏览及多种视图展示（1）TOC图层管理组件山于涉及到大量的管道设施分层，以及矢量或影像基础背景数据、施工管理或 运营维护数据，必须能够将图层按各种

12、逻辑关系或不同性质进行分组，有时候在分 组的基础上还定义专题图，有利于数据理解和集合操作。ArcMap中Table of Contents窗口的Display页有对图层进行分组功能，ArcGIS也提供了 lyr文件可 用于专题图共享，但ArcMap的图层分组功能与图层显示顺序控制混淆在一起，使 得不同图层组之间图层的显示顺序不能交义，或者从另一个角度看，显示顺序不连 续的图层不能组合到同一个图层组。因此必须开发自己的T0C组件。该组件应在ArcMap TOC的功能基础上，开发独立于显示顺序控制的图层组功 能，使得用户能够按照H录树的方式任意组织加载到ArcMap的数据图层，并且该 图层组信息可

13、保存在用户工作空间文件中，例如在mxd文件或lyr文件中、或者配 套的数据文件，在打开mxd文件和lyr文件时一并加载。TOC图层分组的配置和存储结构，可参考GTechnology,要求能够在数据库中 保存多个针对不同用途的TOC （或称Legend）定义，并可以应用到用户工作空间的 窗口上。（2）沿线设施列表沿线设施列表是一个以表格为主体的视图，能够按照里程顺序列出各类管道设 施，而不仅仅是象ArcCatalog里面那样对某类要素查看其数据表。用户可以指定线路（干、支线）或者指定里程范圉，并指定设施类别的过滤条 件，系统在表格中按照里程顺序排列这些LI标设施，显示其类别、编号、里程、及 其它

14、属性。另外，要求表格视图能够与地图窗口进行交互（选择和定位）。需要注 意的是不同类别的设施的属性结构不同。在制定设施类别的过滤条件时，可以快速 地只开/只关某一层或多层。示例如下图：其中标题为Data List的窗口是按里程排列的设施列表，第一页是总列表，其它页是各类设施的子列表。（注：不见得采用这种分页方式）（3）线性化视图在水平拉直的里程轴上标注各类设施，包括在线或非在线要素，可以包括属性 扯旗注记。（4）带状图视图该功能与带状图制图输出略有不同，主要用于动态的数据浏览显示；实际上， 主要就是在普通地图视图的基础上，允许根据当前显示范圉内的中线自动进行旋转 和居中显示，允许设定缓冲区裁剪显

15、示。3.2.1.4.快速导航和査询（1）区域快速导航参考GTechnology的Area Manager,对预先配置或工作空间内定狡的各种区域（如行政区划、工作范围等）进行定位显示致边界标示。（2）设备快速定位参考GTechnology的Find （但进行了扩展），对预先配置的要素，以列表或 树状列表、概略分布图、输入模糊匹配条件等方式，快速选择设备和定位、显示属 性。（3）设备查询参考GTechnology的Query和AdhocQuery,能够定狡查询条件、空间查询 条件。查询结果可以生成报表致在图上显示。（4）文档连接该功能基于设施图形与文档库的链接关系，实现设施文档在图形界而中的实吋

16、关联和显示。该功能对文档和要素之间的链接配置工作量很大。具体要求如下：1）需要开发自定义工具，使多种格式的电子文件（文档、程序、制图、图像、 图表等）可与一个或多个要素关联2）文档具体细节，包括超链接/URL域，只能储存一次以减少维护工作3）对某个检测要素会有多个图像，应把这些图像整理到一个文档中以减少文 档链接的数量4）用户可以选择一个或多个要素，也可选择一个或多个与要素关联的文档5）用户有权利选择撤销所有或选定与一个或多个要素关联的文档3.2.1.5.制图输出（1）图层和符号配置制图输出时需要按工程规范配置数据图层和相应的图示符号。这个图形规范比 系统平常浏览数据时有更高的要求，浏览数据时

17、允许简化图层和符号，例如不显示 1:2000地形图等。但输岀工程图时可能就需要这些内容，并且要根据要素编码分别 配置符号。因此而造成的图面复杂性将导致需要较长的图形生成和输出时间。（2）批量出图各种制图输出功能都应考虑批量出图。（3）CAD输出应允许输出到AutoCAD或MicroStation,转换功能可以用FME或ArcGIS本身 功能实现，但符号必须配置好。（4）带状图该功能允许用户根据中线桩编号或者线性里程指定管道范围，或者是根据当前 地图窗的显示范围，山系统依据管道中心线和当前地图窗中的地图绘制管道带状 图。带状图中的内容包括平面图、纵断面图以及各种设施的属性内容等，数据栏应 支持工

18、程上常用的表达方式，例如属性值标注、坡度图示、尖向等。（5）标准分幅或任意规则分幅出图按照选定比例尺、选定的图号或坐标范围出图。（6）站场布局图定制站场布局图的制图输出，使得用户可以快速方便的制作站场布局图。站场布局图主要显示站场内设备的类型和分布，用户可以定制站场布局图包括 哪些要素。3.2.2.可视化施工管理功能需求1）设备釆购及储运管理，完成各类设备的采购、储存、发放交接流程，以及设 备使用情况查询。2）施工进度管理，主要曲施工队完成设备的接收、敷设、管道坐标采集、施工 情况填报、施工情况查询、统讣等内容的信息管理。3）质量监控管理，主要山施工监理单位完成施工单位的施工结果验收数据的填

19、报和各类查询统计。4) 总体调度管理，主要山业主根据施工部门和质量管理部门提交的数据进行汇总，进行工程各项信息的查询、统计和分析，并对设备采购和储运进行调度；5) 施工进度展示及空间数据管理模块，主要通过施工进度的地理空间坐标在 4D施工线路带状图、施工区域小比例尺数据上实时显示施工进度和各施工段的质 量，以及各类空间数据的综合管理维护。6) 系统管理维护模块，主要包括以下内容：用户管理，主要用来管理系统中各类用户的注册、安全认证、权限控制等 等；丄作流维护管理，用来定制和管理业务运行工作流。7) 信息发布模块，主要通过Internet网站实时发布基于地理空间的三维施工进 度情况及其他相关信息

20、。8) 数据输出接口，主要用来将施工进程中的各类设施数据及其地理空间位置坐 标输出到今后的设施管理系统中进行设施维护和运营管理。3.2.3.施工数据釆集功能需求3.2.3.1.门户网站门户网站将成为数字化管理和施工工作之间的协同办公系统。建成之后的栏目 基本功能包含如下：(1) 项口新闻展示(2) 信息发布(3) 项口专题报道(4) 相关资料介绍(3)项LI文档管理(6) 人员权限管理(7) GIS图表进度展示(8) 图片展示(9) 资料下载(10) 相关链接3.23.2.离线数据填报用户能够Excel录入施工过程数据，在能够上网的时候，把数据上传到系统。3.2.33.在线数据填报用户登录门户

21、网站，直接填报施工过程数据。3.23.4. 审核系统能够自动审核已经填报上传的数据，标示出有错误的数据。3.23.5. 流程控制系统具有工作流功能，具有数据上传、打回、再上传等功能。3.2.4.巡检与线路管理功能需求巡检事件是指管道巡检人员在巡检过程中发现或第三方人员报告的管道及沿 线存在的安全隐患，如第三方开挖、山体滑坡、侵占施工、露管、泄漏等，可暂时 分为：穿越、露管、侵权、其它四大类。巡检事件管理系统可以用于管道事件的实时填报和自动转发，集中存储，查询, 定位，提供直观、形象的地图界面显示、分析、及提供报表，为决策提供有力的帮 助及参考。为了达到上述口的，巡检事件管理系统应提供以下功能。

22、3.2.4.1.数据录入方面(1) 对管道事件数据进行分类汇总。可分为如下儿类：Crossing (穿越)、 Exposure (露管)、Encroachment (侵权)、Others (其它)。(2) 将事件按区域、严重性分类。按区域可分为Dongguan、Guangzhou-Foshan Shenzhen-Huizhou 三类；按严重性可分H/高、M/中、L/低三类。(3) 事件可以提供现场照片或Word格式的附件。(4) 数据录入至少支持以下两种输入方式：一是WEB页面直接填写，填报这些 事件的详细信息，如类别、日期、坐标、现场照片、简要描述等；二是EXCEL 表格导入。(5) 支持利

23、用PDA或GPS SmartPhone,现场采集坐标、填报事件描述数据，通 过GPRS直接提交。3242数据査询浏览方面(1) 事件数据的多条件查询。可按照事件填报日期、发生的区域、类型、严 重性、关闭日期等进行条件组合式查询。(2) 支持查询结果的排序。如：区段、报告时间、结束时间、严重性等。(3) 可自定义在查询结果中显示哪些字段。(4) 可根据事件的查询条件及显示字段范围将查询的结果打印输出或下载并 保存为Excel表格文件。(5) 在地图上显示指定事件的位置，提供多种查询条件的事件地图。(6) 方便地浏览事件详细数据及附件。3.2.43. 报表与制图输出对一段时间内的事件按状态、区段、

24、类型及其它限定条件进行统计，而后生成 不同表现形式的报表界面。如：(1) 所有区段、所有类型事件的报表。(2) 单个区段、所有类型事件的报表。(3) 所有区段、单个类型事件的报表。(4) 统计当天存在的事件，当天新增的事件，当天关闭的事件。(5) 每天通过电子邮件自动发送汇总的事件报表。3.2.44. 数据更新及事件关闭(1) 可通过WEB页面进行更新和关闭。(2) 可通过EXCEL表格进行更新和关闭。(3) 事件一旦关闭，不得对其任意修改或删除操作。但在关闭之前，可对其进 行修改，删除操作。32.4.5权限控制方面由于事件数据的重要性，不允许随意填报、修改、删除，应实现以下功能：(1) 对于一般用户，只允许访问事件列表、