Способ мониторинга технического состояния объектов транспорта газа на основе геоинформационной системы
METHOD FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF GAS TRANSPORT FACILITIES BASED ON A GEO-INFORMATION SYSTEM

Изобретение относится к способам картографического мониторинга производственных объектов нефтегазовой отрасли.
Из уровня техники известен способ мониторинга состояния трассы магистрального трубопровода, заключающийся в том, что:
- осуществляют аэрофотосъемку с применением беспилотных летательных аппаратов с одновременной записью координат местности точек фотографирования;
- запись спутниковых координат точек фотографирования выполняют за счет использования глобальной навигационной спутниковой системы геодезического класса с последующей обработкой полученных результатов измерений по методу точного позиционирования и присвоением полученных по результатам обработки спутниковых координат каждому фотоснимку;
- привязку фотоснимков к трассе и объектам магистрального трубопровода выполняют импортированием их в геоинформационную систему с предварительно внесенной в нее схемой трассы магистрального трубопровода;
- из массива геопривязанных фотоснимков в автоматизированном режиме выбирают фотоснимки объектов магистрального трубопровода с фактами нарушений и попытками несанкционированного доступа на трассе магистрального трубопровода, локализуют выявленные факты и отмечают их в геоинформационной системе;
- по построенным ортофотопланам или цифровым моделям местности выявляют и отмечают в геоинформационной системе опасные геологические процессы, происходящие на трассе магистрального трубопровода;
- выполняют наложение изображений ортофотопланов или цифровых моделей местности с опасными геологическими процессами, происходящими на трассе магистрального трубопровода и выполненными в разные временные периоды и имеющих одинаковые координаты. (RU 2699940 С1, опубл. 11.09.2019).
Недостатком вышеописанного аналога является отсутствие технических решений
- по мониторингу безопасного технического состояния объектов транспорта газа, включающих комплексную оценку состояния и обследованности объектов транспорта газа,
по контролю в режиме реального времени местоположения, выполнения плановых задач и физического состояния работника.
Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа безопасной эксплуатации объектов транспорта газа путем выполнения их комплексного мониторинга в геоинформационной системе, включая обнаружение утечек метана на объектах транспорта газа, фиксацию нарушений правил эксплуатации объектов транспорта газа, контроль зон проведения земляных работ и отслеживание регламентно-технических работ, местоположения и физического состояния работника.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности эксплуатации объектов транспорта газа путем применения системы сбора, хранения, анализа, редактирования и визуализации картографической, диагностической и статистической информации об объектах транспорта газа и связанных с ними объектах окружения, визуализирующей информацию о проведенных работах, диагностических обследованиях и испытаниях, нарушении правил эксплуатации объектов транспорта газа, проведении земляных и регламентно-технических работ на объектах транспорта газа, об исполнении заданий персоналом, местоположении и физическом состоянии работника с помощью переносных диагностирующих устройств, синхронизированных с центральным блоком обработки информации и центральным массивом данных.
Поставленная задача и технический результат соответственно достигается тем, что, реализуя способ мониторинга технического состояния объектов транспорта газа на основе геоинформационной системы,
- осуществляют аэрофотосъемку с применением беспилотных летательных аппаратов с одновременной записью координат местности точек фотографирования;
- аэрофотосъемку осуществляют по сигналу, передаваемому на фотокамеры приемником навигационной системы, обеспечивающему заданную периодичность фотосъемки с перекрытием снимков не менее 70%; GPS/ГЛОНАСС-приемник глобальной навигационной спутниковой системы геодезического класса фиксирует географические координаты точки фотографирования, которые присваиваются центру сделанной фотографии;
- строят ортофотопланы с использованием метода триангуляции данных фотоснимков;
- по аэрофотоснимку осуществляют координатную привязку объектов транспорта газа в геоинформационной системе;
- выполняют сопоставление изображений ортофотопланов с данными по эксплуатации в тех же координатах;
- визуальным методом на аэрофотоснимках производят поиск нарушений и их фиксацию в системе;
- осуществляют планирование полетов беспилотных летательных аппаратов на предмет воздушного патрулирования трасс газопроводов;
- геоинформационные данные и данные аэрофотосъемки хранят на централизованном сервере, к которому обеспечен доступ ответственных исполнителей;
отличается тем, что:
- выполняют сопоставление изображений ортофотопланов с данными по эксплуатации, в том числе диагностическими обследованиями, капитальными ремонтами, реконструкциями, гидроиспытаниями, и другими проведенными работами на объектах транспорта газа в тех же координатах;
- на основе координат объектов транспорта газа строят зоны минимальных расстояний;
- путем визуального и полуавтоматического анализа в геоинформационной системе ортофотопланов и цифровых моделей местности выявляют нарушения зон минимальных расстояний, в том числе перспективно планируемых к застройке;
- используя средства геоинформационной системы вводят в централизованный массив данных сведения о местах шурфования, местах диагностирования и проведенных испытаниях, осуществляют планирование работ;
- путем сопоставления ортофотопланов с массивом статистической информации по технической диагностике объекта формируют планы технического обслуживания объектов и оборудования;
- сопоставляя ортофотопланы с отчетными данными о проведенном техническом обслуживании производят контроль и оценку состояния объектов транспорта газа для проведения капитального ремонта;
- производят отражение в геоинформационной системе результатов контроля утечек метана;
- обеспечивают оперативные работы по устранению утечек метана;
- с помощью переносных диагностирующих и навигационных устройств - газоанализатора, пульсоксиметра, GPS/ГЛОНАСС-приемника,
синхронизированных с центральным блоком обработки информации, представленным такими устройствами как планшетный компьютер или смартфон, закрепленным на одежде работника и соединенным с центральным сервером, осуществляют контроль местоположения работника, технического состояния оборудования объекта транспорта газа, физических параметров жизнедеятельности работника, и их отражение в централизованном массиве данных.
Способ мониторинга технического состояния объектов транспорта газа на основе геоинформационной системы осуществляют следующим образом.
Оборудование, необходимое, для осуществления способа мониторинга утечек метана объектов транспорта газа, размещают на борту вертолета с использованием конструкций для снижения вибраций. Вертолет поднимается в воздух с целью воздушного облета трассы магистрального трубопровода. Мониторинг состояния объектов транспорта газа осуществляют с высотой полета воздушного судна в диапазоне 60-70 м над поверхностью земли со скоростью около 100 км/час.
Оборудование, необходимое для осуществления аэрофотосъемки, устанавливается на борту беспилотного летательного аппарата, который осуществляет полет над объектами транспорта газа по заданной траектории на высоте 400-500 метров над поверхностью земли со скоростью в диапазоне от 70 до 100 км/час.
При выполнении съемки используют следующее оборудование:
- цифровая фотокамера, обеспечивающая технические характеристики снимка по пространственному разрешению 0,1 м/пиксель, динамическим диапазоном 8 EV, со смазом изображения не более 0,5 пикселя;
- GPS/ГЛОНАСС-приемник глобальной навигационной спутниковой системы геодезического класса.
Аэрофотосъемку выполняют по сигналу, передаваемому на фотокамеры приемником навигационной геодезической системы и обеспечивающему заданную периодичность фотосъемки с перекрытием
снимков не менее 70%. Данное перекрытие необходимо для последующей обработки снимков и необходимой точности построения ортофотопланов. В момент фотографирования GPS/ГЛОНАСС-приемник глобальной навигационной спутниковой системы геодезического класса фиксирует географические координаты точки фотографирования, которые присваиваются центру сделанной фотографии.
Обрабатывают полученные спутниковые измерения по общеизвестному математическому методу точного позиционирования (Precise Point Positioning) (см, например, https://ru.wikipedia.org/wiki/Precise Point Positioning). Данная обработка необходима для снижения основных погрешностей, возникающих при абсолютных фазовых спутниковых измерениях. Точность спутниковых измерений без исключения указанных погрешностей не позволит выполнить дальнейшую привязку фотографий и построение ортофотопланов. При этом, в отличие от дифференциального метода, метод точного позиционирования основывается на данных, получаемых от сервисных центров обработки данных глобальных спутниковых навигационных систем и не требует наличия наземных базовых станций. Определяют координаты центров фотографирования. Каждой фотографии присваивают полученные по результатам обработки на предыдущем этапе спутниковые координаты. Из полученных фотографий формируется общий ортофотоплан. Построение ортофотопланов и цифровых моделей местности выполняют с помощью метода триангуляции.
Выполняют интеграцию фотоматериалов объектов транспорта газа в геоинформационную систему для анализа.
Проводят анализ фотоматериалов для выявления нарушений охранных зон и зон минимальных расстояний на объектах транспорта газа. Выявленные нарушения отмечают в геоинформационной системе для их последующего устранения, а также совместного анализа с другими данными о состоянии объекта транспорта газа, содержащимися в геоинформационной системе (данные о ранее выявленных нарушениях, сведения о проведенных
диагностических обследованиях, ремонтах и испытаниях и др.). Комплексный анализ имеющихся диагностических данных в совокупности с ортофотопланами позволяет оценить потенциальный ущерб при возникновении аварийной ситуации и выявить участки, требующие принятия первоочередных мер. Результаты анализа учитываются при формировании планов технического обслуживания объектов.
В геоинформационной системе анализируют ортофотоплан и цифровую модель местности по всем обследованным участкам, выявляют и фиксируют в геоинформационной системе опасные природные, антропогенные и технологические процессы для последующего анализа совместно с данными других видов мониторинга. Полуавтоматический анализ заключается в применении стандартного функционала программного обеспечения геоинформационной системы для сопоставления и анализа охранных зон и зон минимальных расстояний с векторными данными цифровой модели местности, по которым осуществляется выборка объектов окружения и выявляются места с опасными процессами антропогенного и природного характера.
Контроль местоположения и физического состояния работника в режиме реального времени осуществляют при помощи набора датчиков – газоанализатора, пульсоксиметра, GPS/ГЛОНАСС-приемника, синхронизированных с центральным блоком обработки информации. В качестве центрального блока может выступать переносное устройство, обеспечивающее централизованный сбор и обработку данных. Диагностическое оборудование передает сигнал на центральный блок обработки информации, которое по определенным алгоритмам консолидирует эту информацию и отправляет ее на центральный сервер. Центральный сервер осуществляет функцию хранения и передачи данных в геоинформационную систему. Геоинформационная система визуализирует
полученный результат на картографической основе, сигнализирует оператору о нештатных ситуациях и принятии необходимых мер.