CC BY
92
УДК 622.692.6, 004.65
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ХРАНИЛИЩА
И БАЗЫ ДАННЫХ
В ТРУБОПРОВОДНОМ
ТРАНСПОРТЕ
ДЛЯ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
Т.Ф. ГАБДРАХМАНОВ, аспирант кафедры транспорта и хранения нефти и газа И.А. АФАНАСЬЕВ, аспирант кафедры транспорта и хранения нефти и газа Ю.А. ФРОЛОВ, д.т.н., проф. кафедры транспорта и хранения нефти и газа Р.Р. КАРИМОВ, ассистент кафедры транспорта и хранения нефти и газа ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: gtf313@mail.ru, ivan-afanasiev91@yandex.ru
В статье рассмотрен вопрос создания и использования информационных хранилищ (баз данных) в отрасли трубопроводного транспорта углеводородов. Подобная база данных позволяет: решать задачи сбора, хранения и анализа различной информации по состоянию трубопроводов, прогнозировать техническое состояние объектов траспорта, разрабатывать методики по безопасной эксплуатации трубопроводных систем. Предложен примерный состав базы данных, ее структура, программный комплекс, этапы выполнения работ. Сделан вывод о необходимости применения и эффективности современных информационных хранилищ в отрасли трубопроводного транспорта.
Ключевые слова: информационное хранилище, база данных, трубопроводный транспорт, ГИС-технологии, нефтепроводы, нефтепродуктопроводы, подводный переход, Spatial Database Engine.
Создание информационных хранилищ (Data Warehouse - DW), как одной из базовых составляющих информационной инфраструктуры большинства крупных компаний, в том числе в нефтегазовой отрасли, и создание для них специализированных предметных баз данных (БД) является одним из актуальных направлений их развития [1-3].
В настоящее время есть немало производителей программного обеспечения, предлагающих подобное сервисное программное обеспечение с различной степенью разработанности аспектов их эксплуатации и сопровождения. Выбор того или иного продукта и, следовательно, его сопровождения зависит от уровня компетенции покупателя (пользователя) и понимания тех задач, которые будут решаться в компании с помощью информационного хранилища DW [3, 4].
В настоящей статье рассмотрена проблема создания DW и соответствующих БД для нефтепроводной компании при решении, например, проблем, связанных с эксплуатацией подводных переходов магистральных трубопроводов, памятуя о том, что это только небольшая часть DW, характеризующая лишь одну из сторон деятельности трубопроводного предприятия.
БД в этом случае является одним из необходимых элементов единой программы системы обслуживания оборудования подводных переходов магистральных нефте-и продуктопроводов и призвана обеспечить информационную поддержку и аналитическое сопровождение этой программы на всех уровнях ее функционирования.
Рассмотрим структуру предлагаемой БД.
Основные задачи, для решения которых создается БД.
• Сбор, хранение, обработка и анализ информации об авариях на всех возможных магистральных нефтепроводах. Подготовка справочных и информационно-аналитических отчетов о техническом состоянии оборудования подводных переходов магистральных нефтепроводов и нефте-продуктопроводов (ППМНПП), нефте - и продуктопроводных предприятий, нефтеперекачивающих станций (НПС), линейных производственно-диспетчерских станций (ЛПДС) и т.п.
• Накопление, обработка и анализ информации по текущему состоянию работ выполняемых собственными силами и силами подрядных организаций, в рамках текущего обслуживания и ремонта (ТОиР), результатов технического диагностирования (ТД), реконструкции,технического перевооружения и капитального ремонта (ТПРиКР). Подготовка оперативных информационно-аналитических справок о текущем состоянии проводимых и проведенных работ в зонах повышенного риска, возможных аварий, разливов.
• Обеспечение работ по паспортизации подводных переходов магистральных нефтепроводов и продукто-проводов (МНПП). Оформление паспортов технического состояния по установленному (для каждого вида оборудования) образцу.
• Статистический анализ данных и оценка эффективности методик. Определение вероятностных характеристик распознавания дефектов оборудования МНПП для этих методик. Исследование надежности прогнозирования технического состояния оборудования в различных эксплуатационных условиях. Модификация и усовершенствование диагностических методик на основе полученных данных.
• Прогноз динамики технического состояния. Планирование ремонтов оборудования ППМНПП по состоянию. Разработка эффективной стратегии капиталовложений на ремонтно-восстановительные работы и продление срока безопасной эксплуатации оборудования.
• Установление размеров зон возможного загрязнения при транспортировании нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, а также при помощи других транспортных средств, фактических характеристик транспортируемой среды, особенностей окружающей местности, метеоусловий и других факторов в транспортных коридорах или зонах добычи. Важность указанных факторов состоит в определении уровня сложности последствий аварий и ликвидационных работ вне зависимости от вида транспорта, поэтому для решения задач необходим анализ опасности при выборе конкретных способов транспортировки нефти и нефтепродукта и мер безопасности.
• Разработки методологии количественной оценки риска позволяющей обосновать минимальные безопасные расстояния, размер которых может существенно отличаться от нормативных зон загрязнения при аварийных разливах нефти, определяемых существующими планами ЛАРН.
• Использование сформированной БД при разработке нормативно-технических документов по вопросам безопасности транспорта нефти и нефтепродуктов.
• Формирование БД, отражающих фактическое состояние технических средств, оборудования и персонала, предназначенных для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродукта с закреплением к конкретной местности предполагаемых разливов.
Примерный состав информации для БД.
Для выполнения поставленных задач в базе данных должна накапливаться следующая информация:
• Информация по каждой единице оборудования, необходимая для оценки технического состояния и проведения базовой паспортизации:
- данные, полученные в ходе эксплуатации оборудования;
- сведения о ремонтах оборудования и дефектные ведомости (особенно для оборудования, которое уже находится на диагностическом обслуживании);
- информация по результатам приемо-сдаточных и послеремонтных испытаний;
- результаты диагностических обследований;
- оценка технического состояния на момент обследования;
- прогнозы динамики изменения технического состояния;
- рекомендации по дальнейшим обследованиям,а также срокам и составу ремонтно-восстановительных работ;
- дополнительные данные, необходимые для паспортизации.
• Информация о выполнении договоров по диагностическому обслуживанию оборудования:
- планируемые объемы, номенклатура, сроки и стоимости работ по каждому договору с заказчиком;
- реальные текущие объемы, номенклатура, сроки и стоимости работ по каждому договору с исполнителем;
- данные по персональному составу, обслуживающему каждый договор (представители заказчика, ответственный исполнитель, представители специализированных предприятий, руководители работ, члены бригады и т.п.).
• Справочная и нормативно-техническая документация:
описания используемых диагностических методик, алгоритмов обработки информации и правил принятия решений по оценке технического состояния оборудования и т.п.;
таблицы пороговых значений параметров, характеризующих техническое состояние оборудования и динамику его изменения;
информация о заводах-изготовителях, ремонтных и специализированных организациях и т.п.
Структура БД.
• В качестве системы управления базы данных (СУБД) предполагается использовать Spatial Database Engine (SDE) [5, 6], которая по своим возможностям вполне пригодна для решения поставленных задач. Она обладает достаточной мощностью, развитой сервисной системой, широкими возможностями для обработки данных и формирования выходных форм. Данные доступны для использования в программах, разработанных в SDE [7].
• Ядро БД должно состоять из групп таблиц данных, разрабатываемых для каждого вида оборудования. В настоящее время рассматриваются следующие виды оборудования:
- запорная арматура разных параметров;
- камеры пуска-приема средств очистки и диагностики;
- трубопроводы разных параметров.
• Прикладное программно-математическое обеспечение (ПМО).
Прикладные ПМО по видам выполняемых задач подразделяются на четыре основные группы.
• Первая группа сервисных программ предназначена для подготовки информации и ввода ее в БД. Сюда входят программы:
- заполнения паспортов на переходы МНПП через водную преграду;
- заполнения паспортов технического состояния;
- подготовки информации для заполнения БД;
- подготовки данных по заключаемым договорам, выполняемым и реально выполненным работам;
- подготовки данных по планируемым, проводимым и выполненных работам собственными силами;
- ввода всех этих данных в БД.
• Вторая группа сервисных программ предназначена для подготовки справочных и информационно-аналитических отчетов:
- о техническом состоянии оборудования отрасли нефтепроводных и продуктопроводных предприятий, НПС, ЛПДС и т.п. информации и ввода ее в БД;
- о текущем состоянии договорных работ и работ выполняемых собственными силами по отрасли, нефтепро-водным и продуктопроводным предприятиям, НПС, ЛПДС, типу оборудования, договору, ответственному исполнителю, отделу, диагностической бригаде;
- программы, обеспечивающие возможность интерактивного диалога в рамках указанных задач.
• Третья группа представляет собой прикладные программы статистической обработки и анализа данных, предназначенных:
- для оценки эффективности методик диагностического обследования оборудования нефтепроводных и продук-топроводных предприятий, НПС, ЛПДС и т.п.;
44
ТРАНСПОРТ M ХРАНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ M УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
- определения их вероятностных характеристик при распознавании дефектов.
• Четвертая группа прикладных программ предназначена для оценки состояния групп оборудования по нефтепроводным и продуктопроводным предприятиям, НПС, ЛПДС, предприятиям в отрасли в целом. Важной частью этой группы, будут программы разработки оптимальной стратегии капиталовложений на эксплуатацию оборудования.
Организация подготовки данных и оформления электронных паспортов технического состояния оборудования.
В настоящее время практически все технические и технологические паспорта находятся на бумажных носителях.
Основной поток информации для БД формируется в ходе обследований, проводимых в рамках отраслевой программы, и представляет собой описание условий и результатов измерений диагностических параметров для каждой единицы оборудования.
Для того чтобы избежать многократной обработки данных и, соответственно, связанных с ней затрат и риска внести ошибочные изменения в результаты обследований, подготовка информации для автоматического ввода в БД проводится собственными силами (курирующими службами) по результатам проведенных работ. Кроме того, из-за огромного объема информации (десятков видов и тысяч единиц оборудования каждого вида, а также десятков, а то и сотен килобайт для каждой единицы оборудования) это - единственный способ обеспечить своевременное и безошибочное наполнение базы.
На практике подготовка информации осложняется большим количеством различных видов и большим объемом информации по каждой единице оборудования, а также тем, что обследования проводят десятки бригад с различным уровнем квалификации. Для того чтобы обеспечить в таких условиях необходимое качество исходной информации, при подготовке данных используют специально разработанные программы. Этими программами осуществляется контроль вводимой информации и одновременно заполняются паспорта технического состояния оборудования. Подготовленные данные являются отчетным материалом при сдаче работ по диагностическому обследованию и в электронном виде передаются в структуры предприятий трубопроводного транспорта, где проводится автоматическое наполнение базы.
Программа выполнения работ.
В целях обеспечения возможности использования БД уже на начальной стадии ее создания работа проводится в четыре этапа:
• Первый этап. На этом этапе проводятся работы, обеспечивающие ввод и использование информации по техническому состоянию оборудования на предприятиях отрасли:
- создание электронных форм паспортов технического состояния и их заполнение, формирование файлов для БД;
- анализ форм отчетов и разработка структуры таблиц, обеспечивающих решение этих задач;
- создание электронных шаблонов таблиц;
- заполнение таблиц информацией из подготовленных файлов;
- разработка запросов и прикладных программ для анализа данных и формирования информационно-аналитических отчетов.
• Второй этап. На этом этапе проводятся работы по обеспечению диспетчеризации договоров по диагностике оборудования трубопроводных предприятий:
- разработка программ, обеспечивающих формирование файла данных для каждого заключаемого договора (на базе типового договора и его приложений), а также для выполнения каждого вида ремонта, выполняемого собственными силами;
- разработка структуры таблиц, содержащих информацию по плановым показателям всех договоров и работ по ТОиР, выполняемых собственными силами;
- разработка модулей и заполнение таблиц;
- разработка структуры таблиц, содержащих информацию по фактическому состоянию всех договорных работ и работ по ТОиР, выполняемых собственными силами;
- разработка форм ввода информации по состоянию договорных работ, работ по ТОиР, выполняемых собственными силами и программ формирования файлов данных при заполнении этих форм. (Эти формы заполняются курирующими службами по факту выполненных работ. Файлы с данными пересылаются подразделению, обслуживающему БД, по электронной почте или на магнитных носителях.);
- разработка типовых запросов и анализ данных и формирование отчетов по фактическому состоянию работ по договорам, предприятиям, ответственным исполнителям и т.п.;
- ведение БД по диспетчеризации.
• Третий этап. Здесь проводятся работы, направленные на развитие методического обеспечения единой системы диагностического обслуживания, ТОиР оборудования предприятий отрасли. В их число входят:
- разработка программ ввода информации по дефектам оборудования, обнаруженным при ремонтах или в ходе эксплуатации;
- разработка программ по оценке эффективности методик диагностических обследований;
- работы по методическому обеспечению диагностического обслуживания (оценка вероятностных характеристик обнаружения дефектов для различных наборов диагностических параметров и методов их измерения, выбор совокупностей диагностических параметров, обеспечивающих распознавание дефектов и динамику их измерения);
- разработка феноменологических моделей, описывающих динамику измерения технического состояния различных видов оборудования;
- разработка методов и программ оценки параметров моделей технического состояния;
- разработка методов и программ прогнозирования технического состояния оборудования.
• Четвертый этап. На этом этапе разрабатываются прикладные программы, предназначенные для оценки состояния групп оборудования по нефтепроводным и продукто-проводным предприятиям, НПС, ЛПДС и отрасли в целом. Важной частью этого этапа будут программы разработки оптимальной стратегии капиталовложений на эксплуатацию оборудования.
Выводы
В заключение следует сказать что СУБД и связанные с ней программные и аппаратные средства достигли той стадии, когда они могут обеспечить, а на практике уже обеспечивают заметный экономический эффект для трубопроводного транспорта. Они поддерживают производственную деятельность, осуществляя обмен данными и делая возможным более точное картирование. Способствуют становлению бизнес-процессов на прогрессивный уровень, содействуют производственникам совершенствовании стратегии и тактики развития трубопроводных предприятий, предоставляя новые решения и более результативные средства работы с данными, ключевыми для целей планирования и решения перспективных
задач. Применение SDE позволяет свести к минимуму необходимость разработки собственных программ и программного обеспечения для удаленного доступа к информации, предоставляет результативные средства работы в ГИС. Обладает большей эффективностью, чем другие известные программные комплексы. Этот продукт включает мощные средства организации ГИС-данных в электронных хранилищах, обеспечивает возможность доступа работникам трубопроводных предприятий к одним и тем же данным из разных прикладных программ, поддерживает и упрощает процедуру создания копий и версий данных, с которыми одновременно работает несколько пользователей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жомов А.А. Эксплуатация информационного хранилища // Нефтяное хозяйство. 1999. № 10. С. 71-72.
2. Суховерхов Ю.Н., Химич В.Н., Галыга В.С., Дзиоев С.К. Модернизация нормативной базы для сооружения и капитального ремонта магистральных газопроводов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2010. № 2. С. 68-72.
3. Бахтизин Р.Н., Павлов С.В., Плеханов С.В. Интеграция ГИС с информационными системами трубопроводного предприятия на основе многомерных моделей данных // Вестник уфимского государственного авиационного технического университета. 2004. № 4. С. 39-42.
4. Припадчев А.Д., Шевченко В.В., Давлетьяров Р.З. Применение стандартных возможностей программ при создании и использовании баз данных // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии: Сб. науч. тр. / ОГУ. - Оренбург, 2013. Вып. 6. С. 75-76.
5. Стрельцов И. Технология ArcSDE - что это [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.dataplus.ru/news/ arcreview/detail.php?ID=2584&SECTION_ID=64. (Дата обращения: 16.03.2017).
6. Understanding ArcSDE [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://downloads.esri.com/support/documentation/ sde_/706Understanding_arcsde.pdf. - (Дата обращения: 16.03.2017).
7. The Geodatabase: Modeling and Managing Spatial Data [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.esri.com/ news/arcnews/winter0809articles/the-geodatabase.html. (Дата обращения: 16.03.2017).
DATA WAREHOUSES AND DATABASES FOR GIS-TECHNOLOGIES IN PIPELINE TRANSPORT
GABDRAKHMANOV T.F., Postgraduate student of Department of Transport and Storage of Oil and Gas AFANASEV I.A., Postgraduate student of Department of Transport and Storage of Oil and Gas FROLOV YU.A., Dr. Sci. (Tech.), Prof. of Department of Transport and Storage of Oil and Gas KARIMOV R.R., Assistant of Department of Transport and Storage of Oil and Gas
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia) E-mail: gtf313@mail.ru, ivan-afanasiev91@yandex.ru
ABSTRACT
The article considers the issue of creating and using data warehouse (database) in sector of pipeline transport of hydrocarbons. This database allows to: solve problems of collecting, storage and analysis of information about pipelines; predict technical condition of objects; develop methods of pipeline systems' safety maintenance. To solve these issues, the approximate structure of database it's pattern, program complex, work completion stages and etc. is offered in the study. The results show that usage of modern data warehouses in sector of pipeline transport is necessary and effective.
Keywords: data warehouse, database, pipeline transport, GIS-technologies, oil, oil-product, underwater crossing, Spatial Database Engine.
REFERENCES
1. Zhomov A.A. Operation of information store. Neftyanoye khozyaystvo, 1999, no. 10, pp. 71-72 (In Russian).
2. Sukhoverkhov YU.N., Khimich V.N., Galyga V.S., Dzioyev S.K. Modernization of the regulatory framework for the construction and overhaul of main gas pipelines. Problemysbora, podgotovkii transporta neftiinefteproduktov, 2010, No. 2, pp. 68-72 (In Russian).
3. Bakhtizin R.N., Pavlov S.V., Plekhanov S.V. Integration of GIS with information systems of the pipeline enterprise on the basis of multidimensional data models. Vestnik ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 2004, no. 4, pp.39-42 (In Russian).
4. Pripadchev A.D., Shevchenko V.V., Davlet'yarov R.Z. Primeneniye standartnykh vozmozhnostey programm pri sozdanii
i ispol'zovanii baz dannykh [Application of standard features of programs when creating and using databases]. Trudy "Komp'yuternaya integratsiya proizvodstva i IPI-tekhnologii" [Proc. of "Computer integration of production and IPI-technologies"], 2013, no. 6, pp. 75-76.
5. Strel'tsov I. Tekhnologiya ArcSDE - chto eto (ArcSDE technology - what is it) Available at: https://www.dataplus.ru/ news/arcreview/detail.php?ID=2584&SECTION_ID=64 (accessed 16 March 2017).
6. Understanding ArcSDE Available at: http://downloads.esri.com/support/documentation/sde_/706Understanding_ arcsde.pdf (accessed 16 March 2017).
7. The Geodatabase: Modeling and Managing Spatial Data Available at: http://www.esri.com/news/arcnews/ winter0809articles/the-geodatabase.html (accessed 16 March 2017).
46
ТРАНСПОРТ И ХРАНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
