前言
從國家管網集團獲悉，西氣東輸管道系統 2021 年已累計輸送天然氣超 1000 億立方米，這是西氣東輸年輸氣量首次突破千億立方米。爲了應對複雜多變的供氣環境，保障全國人民的天然氣使用，加快管道智能化是賦能油氣行業高質量發展的必然選擇。
圖撲軟件在數據可視化領域耕耘多年，面向油氣儲運用戶，成功研發出智慧油氣管道可視化管理系統。綜合了物聯網、人工智能、大數據、通信技術、GIS、可視化等多種技術，對油氣管道運維全生命週期數據進行統一管理與維護。提高管道運維管理的智能化水平，將整個工藝流程透明化、可視化，從優化過程端入手達到控碳、減碳的目的。
本次案例以三維數字地圖爲背景展示。場景初始化後，通過圖撲軟件 HT 可視化打造油氣管道空間切換，瀏覽不同場景效果。首頁效果展示通過底層應用接口，將 2022 年西氣東輸主要成果進行同步上傳，生成 2D 數據看板。
福建省地區設置高亮顯示，鼠標左鍵雙擊 “福建” 區域，即可下鑽至可視化系統。圖撲軟件通過對油氣管道站內設備、建築、道路、綠化等進行三維建模，仿真還原站內整體情況。界面可實現鼠標的旋轉、平移、拉近拉遠操作，用戶可自行點選查閱各設備的數據更新情況。
系統概覽
系統涵蓋產量分析、能耗分析、設備運維、安全防護以及廠區監控等板塊。圖撲軟件運用物聯網、大數據、人工智能技術對傳輸到管理中心的智能感知數據進行分析計算，並通過可視化技術實現對日常運維的輔助決策、智能狀態感知、智能數據分析、智能信息發佈、智能設備管理、智能業務管理六大功能。2D 面板採用曲線圖、趨勢圖、統計圖等多種圖表，實現分輸量數據、進出站壓力、壓縮機運行狀態、設備完整性、電能波形、綜合流程分析等數據的實時可視化展示。
分輸量可視化
隨着天然氣用氣規模逐年增大，對天然氣分輸精度提出了更高要求。圖撲軟件通過對接數據接口，將省官網分輸量、指定分輸量以及崑崙分輸量進行可視化表達，管理人員可根據 2D 面板直觀查看輸送量具體數據以及佔比情況，實現了分輸監測由人工主導向智能控制的轉變，在提高站場運行可靠性、穩定性的同時，大大減少了操作人員的工作量。
管道壓力可視化
管道工作壓力是油氣管道設計中的一個重要部分。圖撲軟件通過對接測試系統，將管道的進站壓力、站內壓力、出站壓力進行數據採集，並通過豐富完善的圖表庫資源支持，將一年內的壓力變化通過折線圖動態展示。有利於工作人員合理調配泵站和壓氣站的數量、站內機組的功率以及管道的耗鋼量。
設備完整性可視化
設備完整性在管理過程中，貫穿設備自安裝使用開始直至報廢的生命週期。圖撲軟件 HT 引擎支持根據設備情況自由設置監控設備，將抽象複雜的數據通過 HT 可視化圖表進行清晰反應，提高油氣站場設備可靠性，降低生產運行風險。
電能波形可視化
圖撲軟件擁有一個海量的數據表庫，可自適應當前絕大部分瀏覽器尺寸及分辨率。依託物聯網、大數據等新型技術對西氣東輸壓氣站 110kv 變電站與 10kv 變電站進行實時監測、數據分析，並根據其波動規律搭配圖形組件，實現能源的高效、綠色、智慧應用與監管。
流程演示
圖撲軟件充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，並依託其可視化技術，將西氣東輸二線廣南支幹線管道演示，包括地下管線、管線閥門、臥式分離器、旋風過濾器、空冷器等。化繁爲簡，便於信息的傳達與溝通。
產量分析
圖撲軟件針對油氣管道站不易實時監測、準確定位等問題，建立了基於傳感器、通信、計算機等物聯網技術設計的油氣管道產量分析監測系統方案。
將圖撲軟件 Web 可視化引擎與油氣站管道輸送產量分析系統相結合，接入產量數據至可視化平臺，實時更新官網正輸、省官網正輸以及崑崙利用正輸各支路瞬時產量、平均產量，點擊設備編號可查看設備氣體組成成分以及高危發熱值，提高了管理的自動化、信息化水平。
總產量與產量比例信息可視化
支持通過 2D 面板對輸送產量進行實時監測、通過數據統計圖進行呈現。以便於運維人員對官網正輸/反輸、崑崙正輸、特供產量進行監測掌握。
瞬時與平均產量信息可視化
選擇搭載智能傳感器，可對官網、省網以及崑崙各支路輸送信息進行實時統計與監測。包括瞬時產量與平均產量，並以折線圖形式展示輸送量的計量數據以及波動形式，保證極差的準確性和權威性，幫助企業把握油氣集輸量的真實情況，提高經濟效益與權威效應。
氣體組分信息可視化
支持對不同設備的氣體組分進行監測，包括甲烷、氮氣、CO2 等氣體所佔比例，點擊對應設備即可切換查看，實時掌控設備的運行健康狀態。
耗能分析
對油氣管道站而言，提高運營管理水平，降低運行能耗，是降低企業輸油成本、提高經濟效益的重要手段。降低輸油管道運行成本的措施之一就是對每條管道、每個設備實行嚴格的能耗目標監測。圖撲軟件利用豐富的圖表、圖形設計元素將總耗電以及壓縮機耗電進行可視化表達，並根據輸送方案，對油氣管道未來一週的能耗進行預測，可有效查看機組能耗，提高能源利用效率。
總耗電監測
用電成本的控制與監測對油氣管道輸送具有重要意義。通過圖撲軟件 HT 可視化的 2D 面板和圖表的數據綁定，可對油氣管道總耗電進行實時的數據展現。並採用折線圖統計近十天內耗電總量，爲節能減排提供可靠依據。
壓縮機耗電監測
壓縮機作爲耗電大戶，在運行中會產生大量的電力消耗。圖撲軟件能夠通過壓縮機能耗數據進行統一化的採集，按時間排布分析，接入傳感器數據實現可視化表達，實現壓縮機的耗電監測的規範化、標準化，提升設備運行的經濟性。
能耗預測
圖撲軟件通過利用大數據技術，對未來一週的耗電相關指數進行全方位剖析，聚合關鍵指數，以專業視角進行切入，實現預警和趨勢預測。對應生成動態的可視化圖表，提高用戶決策水平，引導油氣管道管理健康發展。
設備運維
利用 HT for Web 渲染出科技感的線框模式，可將設備運維管理透明化。管理人員可點擊場景中的仿真設備，顯示設備以及建築屬性信息。
包括設備庫房的進出設備類別以及取用信息、綜合設備間的設備數量信息、變電所的進、輸出電壓及耗電統計、機櫃間的維修數量、廠房的液體濃度信息等。其中設備的報警、故障、空閒、在線等狀態可以通過不同顏色以及動效實時體現，實現設備的實時狀態監測。
壓縮機區設備管理
在壓縮機的運行實際中，因地質條件變化等多種因素的影響，它的流量、進氣壓力都可能有所波動。圖撲軟件採用輕量化建模技術仿真壓縮機設備模型，通過三維可視化展現，點擊設備彈出壓縮機廠房的工作時間、工作設備數量以及維修設備數量，並以折線圖顯示數據變化趨勢。
2D 面板聯動三維場景，實時顯示指定壓縮機的連續運行時間與累計運行時間。點擊右側按鈕即可切換查看不同設備的對應信息。幫助運營人員精準把握。
三維場景內雙擊壓縮機廠房即可查看壓縮機工作狀態。通過 3D 可視化，將壓縮機的整體結構設備分佈情況進行立體化的呈現，點擊設備對應按鈕即可隨意切換不同壓縮機工作視角，不同顏色的線條代表着不同的空氣的流動，徹底解決了設備在進氣、壓縮和排氣過程中只能依靠抽象講解演示的弊端，滿足多樣化監測需求。
場景內點擊壓縮機即可查看機器拆解過程，2D 面板重點顯示壓縮機技術參數、安裝信息、設備參數、歷史故障、歷史維修、歷史保養、備品備件等信息。將原本複雜的分析數據，以直觀的形式表現，簡化用戶的理解難度。
過濾區設備管理
將過濾區的運行時間以及累計運行時間信息統計後通過圖撲軟件可視化進行展現，能讓業務人員更好的把控過濾區運行規律。
油氣分離器是過濾區的主設備。主要作用是將回收的氣路和油路分離，是油氣回收非常重要的部件。圖撲軟件通過 API 數據接口，對分離器的業務數據進行展示。點擊對應設備即可查看不同分離器的壓力降與過濾效率，2D 面板統計不同過濾區的運行時間。
過濾器包含旋風分離器與臥式分離器，點擊過濾器的閥門可查看閥門的類型、位置以及工作狀態。包含進站閥門以及出站閥門等。
空壓機區設備管理
爲提升油氣管道的管控效力，圖撲軟件 HT 支持無縫融合 HTML5 各項多媒體功能，聯動空冷機設備，對其設定壓力、設定溫度、以及設定功率等展開動態監測，並對區域內的所有設備進行了運行時間的監測以及累計展示。
計量區設備管理
點擊三維場景內計量廠房浮現屬性信息，詳盡展示油體計量總數以及液體計量總數。不同計量區的運行時間、連續運行時間以及綜合設備利用率 OEE 在 2D 面板展示。
調壓區設備管理
基於 Web 端的 UI/2D/3D、GIS、BIM 及 VR/AR 等可視化工具及應用，系統支持對調壓區的運行時間、連續運行時間以及綜合設備利用率 OEE 實時累計統計並平鋪在顯示器上。
安全防護
油氣管道及其附屬設施的安全至關重要，目前主要依靠人工巡護的方式進行保護。人工巡護的方式在時空覆蓋性上無法實現 24 小時無盲區管控，存在很大安全隱患。圖撲軟件通過可視化手段，以電流電壓、能耗、設備告警三層對象爲管控要點，連接各分散監控系統進行集中管理，最終實現油氣管道安全防護，從“人防人控”向“技防技控” 轉型升級。
節能減電流電壓
電流電壓模塊通過優化整合各系統資源，對壓縮機實時電流電壓以及能耗實行集中監視，並通過折線圖反映變化趨勢，幫助業務人員實現電壓電流以及能耗的在線監測及動態分析，把握設備安全情況。
節能減排設備監控
設備監控中，對告警設備數量進行時間段（周/月/年）的分層統計，並對設備告警信息進行詳細整理與統計。工作人員可根據可視化系統，通過趨勢分析、報警類目、操作指令等方式獲取異常設備情況，解決異常問題。三維場景內產生故障設備將觸發系統告警，巡檢人員可快速查看並維修，有效降低設備故障帶來的損失。
能耗與省管網反輸監控
通過採集壓縮機與其它設備能源介質數據，運用圖撲軟件 HT 可視化組件，構建能源監控可視化看板。幫助用戶結合歷史數據趨勢和警報進行分析，幫助診斷和隔離故障，提高管理效率，及時發現並且處理問題。
機櫃間管理
3D 空間內展現了機櫃間三維模型以及機櫃分佈。與底層數據採集系統進行集成，能實時查看溫溼度、漏水監測等動環數據，能更新配電監測實時數據。2D 面板顯示臺賬信息和配電監測。實時的管理與監控低壓設備以及臺區綜合評價狀態，對設備資源進行狀態查詢、參數監測、預警告警等智能監測功能。
廠區監控管理
車輛與人員監控管理
通過 HT 系統，可以使虛擬環境中的空間環境與現實中的監控管理融合。圖撲軟件利用三維仿真可視化靈活優勢，對廠區人員進行實時信息抓取、並通過結合企業人員打卡系統對工作人員進行信息的提取對比與監測管理。支持對進出車輛與人員進行統計彙總，爲數據驅動的智能化管理奠定堅實的基礎。
廠區監控管理
2D 面板信息集合了廠區內各項監控信息。圖撲軟件將廠區內分散、孤立、視角不完整的監控視頻統一整理。點擊攝像頭位置圖標即可切換至對應攝像頭，再次點擊攝像頭圖標可切換至攝像頭實時畫面，實現場景還原。
電子圍欄選擇固定區域爲防護區域，產生越界行爲進行報警，抓取越界圖像。用戶點擊按鈕即可查看區域位置以及人工產生報警行爲，滿足企業廠區全局導覽、告警聯動、電子巡檢、人車定位軌跡跟蹤等管理需求，爲數據驅動的智能化管理奠定堅實的基礎。
海上石油開採
圖撲軟件採用自主研發的 HT for Web 組態軟件，通過可視化動畫效果和子菜單的數據可視化圖表載入，設計了海上油氣集輸智慧石油開採可視化綜合管理系統。打破信息壁壘與孤島，實現互聯互通和信息跨部門跨層級共享共用。
維修投入可視化
管理人員可直接查看設備的維修狀態報告，上面清晰列明設備維修是否到期，維修計劃是否到期，維修計劃數量是多少。通訊、除磨、變壓機是否有故障，故障是多少等等，使現場人員更方便、高效地進行生產線的管理。
設備事件可視化
整個生產線的設備事件通過圖撲軟件治理後狀況一目瞭然，性能利用率、設備利用率、合格品率等這些數據都能進行實時分析。藉助數字孿生技術，準確上報設備的突發事件與運行狀態，包括閃速爐、轉爐鍋爐、空壓機、陽極爐以及污水泵等。系統支持將有問題的設備通過 3D 可視化直接的表現，2D 面板展示詳細信息，非常方便管理人員排查隱患。
2.5D 智慧油氣田
關於油氣採集的可視化系統，圖撲軟件還搭建了採用 2.5D 的輕量化設計線上智慧油田。系統以四川地圖爲基，展示整個省的油田分佈。通過 2D 組態瞭解石油勘探—石油開採—油氣集輸—井下作業—石油化學工業整個流程。
天然氣開採
對於和原油儲藏在同一層位的天然氣，會伴隨原油一起開採。圖撲軟件天然氣開採智慧可視系統，動畫展示氣田建設三個階段：鑽前工程、鑽進工程和完井作業。
動畫效果
模擬建造
圖撲軟件自主研發的 HT for Web 引擎，經過搭建輕量化的場景、搭配數據面板以及動畫驅動製作了站場施工流程可視化。場景支持常規的旋轉、平移和視角縮放。結合動畫和時間軸模擬廠區各個廠房建造開工與完工的時間，可以直觀、精確地反映整個建築的施工過程。
施工過程包括計量廠房、設備庫房、綜合設備間、變電所、壓縮機廠房、機櫃間、廠房以及工藝設備區等建築的演示。
消防預警
由於天然氣的易燃易爆危險特徵，受溫度計壓力的極易發生火災、中毒與爆炸的問題。一旦對於管道的風險隱患排查不夠到位,極易發生不可估量的後果。圖撲軟件依託衛星遙感、航空巡護、視頻監測等手段，實現防火監測立體化、智能化、可視化全天候覆蓋，可有效提升油氣管道火災監測預防能力。
在 3D 場景中模擬發生火災情況時應急處理措施，固定區域起火，同時消防車輛進去進行滅火處理，旁邊附以處理事件時間軸。當發生火災時，智能煙感能準確探測到明火帶來的煙霧，並將準確位置傳達給管理員。同時，相應的消防車和人員都可以 3D 模擬形式在系統中展示，方便管理人員做出最佳救火決策。
天然氣站消防
圖撲軟件的可視化系統，不僅可以助力油氣管道消防，對於天然氣站消防管理，也有一套解決方案。天然氣作爲可燃物對於存儲量極大的天然氣站來說是非常危險的，對其安全性的要求也是非常高。預先規劃的消防線路、人員施救方案等，通過圖撲軟件三維場景仿真模擬現場消防施救，爲消防施救工作提供可靠有效的信息。
工藝工法
工藝工法重點模擬工法流程，運行管道走向，同時經過設備時進行相關數據信息展示，運行中整體場景變暗，流經部分設備及管線亮度提升。
實現價值
助力低碳生產
低碳目標下，能源領域的數字化、智能化轉型作用更加凸顯。能源數字化的意義，不僅在於把人從繁重體力勞動中解放出來，對企業還有諸多好處。圖撲軟件通過油氣管道數字孿生系統，對運維數據進行實時展示，可以提升管理效率和生產效率，促進綠色低碳轉型。
站場智能管控
西氣東輸站場運維具有多氣源、多用戶、用戶需求種類多的特點，供氣保障難度高，站場管控壓力大。爲了降低站場運行風險，提高管網運營效率，圖撲軟件基於運行數據，利用 HT 強大的渲染能力，搭建的可視化解決方案，形成了集中監視的高效管控模式，實現站場分輸遠程自動控制，推動輸氣管道站場管理智能化轉型，使站場運營管控效率顯著提升。
設備風險智能管控
圖撲軟件通過對壓縮機組運行數據進行關聯性分析，建立智能健康感知模型，生成健康狀態量化評估指標，實時分析與預測壓縮機組健康狀態。強化設備風險智能管控，提升設備工作質量水平。
總結
隨着西氣東輸的不斷推進，我國油氣管道里程數不斷增加，傳統管道運維過程中數據採集人工化、異常報警不及時、設備智能化水平等不斷凸顯。
圖撲軟件通過自主研發的 HT for Web 產品，將大數據，雲計算，物聯網等先進技術與油氣管道業務相融合，實現異常數據智能化預警、設備 GIS 信息動態展示等功能。從而達到降低運營成本，提高生產效率，減少安全隱患的目的，進而促進管道管理的標準化，規範化和智能化進程。
未來圖撲軟件將繼續堅定不移推進智慧管道的智能化運營體系構建，努力爲天然氣與管道行業的高質量發展提供更多有益探索。
更多行業應用實例可以參考圖撲軟件官網案例鏈接：