CC BY
78
УДК 528.44:004
В.А. Середович, А.В. Дубровский, О.И. Малыгина СГГ А, Новосибирск
СОЗДАНИЕ ТЕМАТИЧЕСКОГО ГИС-ПРОЕКТА ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ НЕФТЕКОМПЛЕКСА
V.A. Seredovitch, A.V. Dubrovsky, O.I. Malygina SSGA, Novosibirsk
DEVELOPMENT OF THE GIS SUBJECT PROJECT FOR THE OIL COMPLEX POWER- SUPPLY INSTALLATIONS
It is an urgent problem now to develop a GIS base for the territory of industrial complexes, aimed at production planning and increase in output. Detailed digital maps and schemes are very important for planning and management of an enterprise. The authors share experience in digital thematic map-making for the oil-and-gas complex power-supply installations.
Отличительной особенностью большинства предприятий энергетики является географическая рассредоточенность их объектов. Вследствие этого, при решении большинства оперативно-диспетчерских и технологических задач приходится сталкиваться с обработкой территориально-распределенной информации. Кроме того, обрабатываемая информация, как правило, имеет большой объем и высокую степень разнородности.
Большая доля пространственной информации по объектам энергообеспечения до сих пор хранится в виде планшетов или калек. Многие из них представляют собой скорее некое подобие абрисов с натуры, а не картографический материал, так как выполнены вручную, без соблюдения требований по точности нанесения данных и масштабу. Естественно, говорить о какой бы то ни было актуальности этих материалов не приходится. В силу этих причин, имеющийся картографический материал, как подспорье в повседневной работе предприятия, использовать крайне затруднительно, несмотря на необходимость. Разнородность, низкая точность, отсутствие актуальности, многоформатность создают массу трудностей с его оперативным применением. Таким образом, огромные массивы информации перебираются, сортируются и обследуются вручную. Не использовать имеющийся материал нельзя, использовать - неудобно, поэтому работники предприятий энергообеспечения вынуждены тратить массу времени и сил на поиск необходимого объекта на планах и уточнения их количественных и качественных характеристик.
Для эффективного и оперативного управления технологическими процессами на всех уровнях иерархии предприятия энергетики необходимо иметь средство, позволяющее естественным и наглядным образом производить обработку и анализ разнородной и пространственно-распределенной информации. Таким средством на настоящий момент времени являются геоинформационные системы (ГИС).
Передовая технология ГИС позволяет одновременно эффективно работать с большими объемами разнородной информации. ГИС обеспечивает плавный переход между отображаемыми масштабами и насыщенностью карт и соответственным изменением детализации данных прикладного характера. Примером может служить управление отображением слоев высоковольтных линий определенных классов напряжений или подстанций и т. д., можно управлять наполнением отображения участков энергосистемы, выводимых на экран компьютера. Использование широкого набора специальных графических символов и богатства цветовой палитры, позволяет обеспечить воспринимаемость оператором на карте одновременно большого количества разнородных объектов, таких как линии и подстанции различных классов напряжения, условных обозначений мест аварий на линиях электропередач, информацию о состоянии объектов, их цифровые параметры и многое другое. Это позволяет создавать на базе ГИС специализированные программные комплексы, которые могут одновременно использоваться на энергетических предприятиях различных уровней иерархии: от предприятия распределительных сетей до объединенного диспетчерского управления
Целью работы является разработка принципов инфологической модели данных и методики тематического наполнения базы данных объектов энергообеспечения месторождений нефти и газа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Выполнить анализ и обобщение опыта работ по созданию тематических геоинформационных проектов на территорию промышленных комплексов;
- Определить специфические особенности объектов
энергообеспечения месторождений нефти;
- Разработать управляющие задачи;
- Разработать содержание и структуру классификатора топографической базы данных объектов энергообеспечения месторождений нефти;
- Разработать требования по представлению пространственной информации на цифровых топографических картах, растрово-векторных моделях, объемных моделях объектов энергообеспечения месторождений нефти;
- Выполнить сбор разнородной информации об объектах энергообеспечения месторождений нефти: топографической (топографогеодезические работы, аэрофотосъемка, трехмерное лазерное сканирование), инженерно-технической, описательной;
- Сформировать графическую и семантическую базы данных об объектах энергообеспечения месторождений нефти в виде цифровой топографической карты;
- Разработать специализированные программные приложения для решения управляющих задач и автоматизации работы с базами данных.
В процессе выполнения анализа специфических особенностей объектов энергообеспечения месторождений нефти были определены следующие управляющие задачи:
- Стратегическое планирование, прогнозирование и выявление потребностей в развитии инженерных сетей;
- Развитие и проектирование инженерных сетей;
- Инвентаризация объектов распределенной производственной и вспомогательной инфраструктуры предприятий инженерных сетей, ведение технической документации;
- Анализ деятельности предприятия и качества обслуживания потребителя;
- Оперативное диспетчерское управление в нормальном режиме эксплуатации;
- Оперативное реагирование на аварии и чрезвычайные ситуации, в том числе внешние по отношению к данной конкретной инженерной сети;
- Обеспечения профилактических и аварийных ремонтных работ;
- Обеспечения взаимодействия с другими инженерными сетями на территории, взаимодействия с другими территориальными службами и органами управления (земельным кадастром, органами охраны окружающей среды и т. Д.);
- Мониторинг состояния сетей и предотвращения аварийных ситуаций.
Для решения этих задач была сформирована единая концепция проектирования тематического ГИС-проекта, состоящая из следующих последовательных этапов:
- Проектирование системы, т. е. Формализация энергетических объектов и их взаимосвязей;
- Выбор технических и программных средств для реализации ГИС;
- Создание топографической (географической) основы;
- Формирование цифровых карт и атрибутивных баз данных в ГИС-среде;
- Решение информационно-поисковых задач с максимальной организацией взаимосвязи между картами и базами данных;
- Разработка дружественного пользовательского интерфейса.
Главным принципом при разработке системы, следует принять
адаптируемость, т. е. разработка геоинформационной системы должна осуществляться с учетом используемых программных продуктов в компании. То есть, переход на новую информационную среду в компании должен проходить по пути минимизации затрат и затруднений при адаптировании к новой ГИС у пользователей.
К основным принципам построения геоинформационной системы энергообеспечения следует отнести следующие:
- Масштабируемость: понимается как возможность расширения
системы как по количеству рабочих мест, так и по решению задач;
- Открытость: этот термин следует рассматривать как с позиции к источникам информации, так и с позиции дальнейшего усовершенствования системы путем модификации прикладного программного обеспечения. Система должна позволять осуществлять импорт/экспорт информации, а также, должна быть реализована возможность внедрения новых программных приложений;
- Надежность: понимается как использование в качестве базового программного обеспечения промышленных разработок лидирующих на мировом рынке разработчиков программного обеспечения. Это имеет отношение к геоинформационным, CAD - системам и системам управления базами данных;
- Актуальность и достоверность: любые изменения, происходящие с объектами энергообеспечения должны быть оперативно отражены в базе данных. Для этого планируется использовать в качестве исходной информации результаты инвентаризации объектов нефтекомплекса в прошлом, получить новые и использовать существующие ортофотопланы территории месторождений, технологию трехмерного лазерного сканирования, полевые съемочные работы.
На практике геоинформационная система энергообеспечения месторождений нефти состоит из трех основных блоков:
а) Блок накопления и хранения данных, реализуемый с помощью геоинформационной системы и системы управления базами данных;
б) Блок управления инженерными сетями, который состоит из коллектива специалистов, использующих в своей работе комплекс специализированных прикладных программ;
в) Блок ввода и обновления информации, состоящий из специалистов и разработчиков автоматизированной системы, которые следят за актуальностью данных, хранящихся в системе, и при необходимости осуществляют ввод или корректировку информации.
Принцип действия системы:
На территорию деятельности нефтяной компании подготавливается цифровая крупномасштабная тематическая карта, содержащая все элементы энергообеспечения. Обязательно указывается положение конечных потребителей электроэнергии. Кроме цифровой карты, где отображается пространственная информация об объектах инженерных сетей (положение в пространстве, протяженность, отношение с соседними объектами и т. д.), в состав автоматизированной системы входит банк данных. Банк данных состоит из ряда специализированных баз данных по каждому виду объектов инженерной инфраструктуры. Автоматизированная система, включающая комплекс прикладных программ, устанавливается на рабочих местах специалистов, выполняющих диспетчерский контроль, за эксплуатацией инженерных сетей.
Основой для создания полнофункционального ГИС-проекта является: ЦТК масштабов 1 : 500, 1 : 2 000, 1 : 5 000, 1 : 10 000 на территорию месторождений, которые являются основой для составления кадастрового плана территорий и проектов территориального землеустройства при проведении инвентаризации нефтегазодобывающего комплекса; точные цифровые топографические планы масштаба 1 : 500 на площадные объекты: кустовые площадки, разведочные скважины, площадные технологические объекты; для отображения топографической нагрузки (растительности, болот, элементов гидрографии) в качестве исходного материала используются ортофотопланы территории, а также космические снимки на данную территорию, результаты трехмерного лазерного сканирования.
В дальнейшем ГИС-проект должен содержать следующие модельные слои топографической информации по объектам обустройства месторождений нефти и газа: линии электропередач (ЛЭП) различного напряжения вплоть до ЛЭП высокого напряжения 110 и 500 кВ, опоры линий электропередач, оборудование энергосети, находящееся на территории площадных объектов нефтедобычи, автодороги, трубопроводы различного назначения, площадные объекты нефтедобычи. Кроме того, необходимым условием является отображение на цифровой модели местности топографической ситуации (болот, озер, рек, грунтов, древесной, кустарниковой и травяной растительности). Все объекты должны содержать семантическую (описательную) информацию, которая является неотъемлемой частью создаваемых баз данных. Структуру и содержание семантической информации по каждому типу объектов составляет ведущими специалистами энегетической службы нефтедобывающей организации.
В процессе работы должны быть разработаны следующие специализированные программные модули позволяющие автоматизировать:
а) Ввод семантической информации в базы данных по объектам;
б) Поиск объекта по уникальному идентификатору или общему признаку (для группы объектов);
в) Создание отчетов, технических паспортов, чертежей, графиков и схем на основе хранящейся в базах данных графической и семантической информации;
г) Разработку графика ремонтных и плановых работ объектов энергообеспечения - получение качественных и количественных характеристик по объектам энергообеспечения;
д) Проектирование расположения новых элементов системы энергообеспечения;
е) Интеграцию в ГИС-проект графических фрагментов объектов энергообеспечения выполненных в графическом редакторе
Полученная топографическая продукция используется для осуществления диспетчерского контроля на объектах нефтепромысла, координации действий при авариях и чрезвычайных ситуациях, в качестве информационной основы при инвентаризации земель и составления реестров объектов движимого и недвижимого имущества.
Для манипулирования пространственными и семантическими данными, составляющими единое геоинформационное пространство, используется функциональная оболочка, имеющая все необходимые для выполнения операций с пространственными и семантическими данными функции. Так как информационное хранилище единого геоинформационного пространства определено в среде ГИС-проекта, то естественно использовать в качестве функциональной оболочки для единого геоинформационного пространства ГИС-оболочку. Ее средствами создается ГИС-проект на определенную территорию. Для данной технологии в качестве инструментальной ГИС-оболочки используется MapInfo Professional 7.8., комплекс специализированных программных утилит созданных на языке MapBasic.
© В.А. Середович, А.В. Дубровский, О.И. Малыгина, 2008
