摘 要

石油天然气的重要性不言而喻，而作为石油天然气运输的重要手段，管道运输具有高效率，低成本，以及安全可靠等特点，管道建设一直以来都备受瞩目，随着能源产业的高速发展, 国内长距离油气输送管道进入了快速发展时期, 长输管道建设呈现出大口径、高压力、网络化的趋势，管道建设环境复杂，参建单位众多，传统的石油天然气输送管道建设，运营管理暴露出了严重的问题，存在着设计依据的资料陈旧;设计内容和现场施工脱节;变更、索赔等问题处理困难;管道建设与公众关系结合不够;运营管理水平低下等诸多问题。

数字管道技术提供了海量数据管理、综合查询、空间分析及完整性管理等功能,数字管道逐渐成为管道建设的新方向。本文主要介绍了数字管道系统，以及其中涉及到的关键技术。包括GIS技术,GPS技术,遥感技术，通信技术等，并介绍了管道自动化建设的关键SCADA系统。以及智能管道应用之一，智能巡检系统。

关键字：数字管道，GIS技术，SDADA系统,智能巡检。

Abstract

The importance of oil and gas is self-evident. And as an important means of oil and gas transportation, Pipeline transport has the advantage of high efficiency, low cost, reliable and safety etc.Pipeline construction has long been a high-profile. With the high-speed development of energy industry,the domestic long distance oil and gas pipelines has entered a rapid development period, the long-distance pipeline construction has a tendency of larger diameter, higher pressure, and more networked . Many pipeline construction environment is complex,and there are many contractors. The traditional oil and gas pipeline construction and operation management has exposed the serious problem: the design based on the data which is very old; The design content and the site construction Section are not match; Changes, claims and other issues are difficult to deal with; Pipeline construction is out of the public relations; Operation management level is low, and many other problems.

Digital pipeline technology provides huge amounts of data management, comprehensive query, spatial analysis and integrity management, and other functions. Digital pipeline has gradually become the new direction of pipeline construction.

This article mainly introduced the digital pipeline system, and the key technologies involved. Including GIS, GPS technology, remote sensing technology, communication technology, etc.And introduces the key to the construction of the pipeline automation :SCADA system. And one of intelligent piping applications, intelligent inspection system.

Keyword：Digital pipeline, GIS technology, SDADA system, intelligent inspection.

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外智能/数字管道研究现状 1

1.3本文研究的目的 2

1.4本文章节安排 2

第二章 数字管道概述 4

2.1数字管道的基本概念 4

2.2数字管道基本架构 4

2.3数字管道关键技术 5

2.3.1航空航天遥感 5

2.3.2全球定位系统GPS 6

2.3.3数据收集系统DCS 6

2.3.4地理信息系统GIS 6

2.4数字管道建设主要内容 7

2.5数字管道特点 7

第三章GIS技术 9

3.1地理信息系统（GIS）技术概况 9

3.2地理信息系统（GIS）的工作方式 9

3.3地理信息系统的特点 9

3.4基础地理数据内容 10

3.4.1地理背景数据 10

3.4.2管道数据内容 10

3.4.3模型数据内容 12

3.5GIS技术在管道全生命周期中应用范围 12

3.5.1管道数据组织管理 12

3.5.2管道巡检 13

3.5.3管道检测 13

3.5.4应急管理 13

3.5.5三维数字化站场 13

3.6 三维GIS技术介绍 14

3.6.1 三维GIS定义 14

3.6.2 三维GIS特点 14

3.6.3 三维GIS数据模型和数据结构 14

3.6.4 三维空间数据的获取 15

3.6.4.1数字高程模型（DEM）数据获取 15

3.6.4.2建筑物三维空间数据获取方法 15

3.6.4.3纹理数据获取方法 16

3.6.5 三维GIS的可视化 16

3.6.5.1 三维模型可视化的表现形式 16

3.6.5.2三维可视化技术 17

3.7 WebGIS技术介绍 17

3.7.1WebGIS技术概述 17

3.7.2WebGIS技术特点 17

3.7.3WebGIS应用特点 18

第四章SCADA系统 19

4.1SCADA系统概述 19

4.2SCADA系统组成 19

4.3SCADA系统的功能 21

4.4远程终端控制单元RTU（Remote Terminal Unit）简介 21

4.4.1概述 21

4.4.2RTU行业一流公司 22

4.4.3北京安控科技股份有限公司一体化RTU (SuperE32L)介绍 22

4.4.3.1产品概况 22

4.4.4.2产品特点 22

4.5 SCADA软件平台介绍（以西门子SIMATIC WINCC SCADA系统为例） 23

4.5.1SIMA WINCC 系统概述 23

4.5.2WINCC系统 24

第五章 智能巡检系统 27

5.1背景 27

5.2人工智能巡检系统 27

5.2.1系统设计思路 28

5.2.2系统架构 28

5.2.3油气管道智能巡检系统功能模块划分 28

5.2.4智能巡检终端设备介绍 29

5.2.4.1移动GIS平台选择 29

5.2.4.2移动GIS应用功能 29

5.3运用无人机技术进行管道巡检 31

5.3.1概述 31

5.3.2无人机管道巡检系统组成 31

5.3.3无人机巡检系统作业内容 32

5.4本章小结 34

第六章总结与展望 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

石油和天然气是地球赋予我们的珍贵资源,作为连结油气资源与市场的纽带,管道运输凭借高效率、低成本和安全可靠的优势越来越显示出其重要性,在国家经济与安全中发挥着非常重要的作用。

中国经过了 20 世纪 70 年代、90 年代以及 21 世纪三大管道建设高潮，已经形成以五大能源配送通道和四大能源战略通道为基础的油气输送网络，其中东北通道的中俄原油管道与东北管网相连，西北通道的中哈原油管道和中亚天然气管道与西部管道和西气东输相连，西南通道的建立降低了海上能源进口的风险。

截至 2014 年，中国油气管道总里程已经达到 km，其中原油管道 2.56×km ；成品油管道 2.1× km ；天然气管道 6× km，占油气管道总长的 52％。2009―2015 年建成及在建的 4 条原油进口管道和 6 条天然气进口管道，为我国提供了 6 900× t 石油和 1 350× m3天然气的进口能力。