宋家友  黃文堯

廣東大鵬液化天然氣有限公司

摘要：國內外油氣長(cháng)輸管道許多事故表明，防止施工挖掘損壞是管道安防的首要任務(wù)，也是管道完整性風(fēng)險管理的核心內容�；�于廣東大鵬公司DPMS系統現有涉及第三方施工作業(yè)事件數據，運用數據可視化技術(shù)揭示在管道保護及控制范圍內施工作業(yè)活動(dòng)的潛在規律和變化趨勢，以便更具針對性地開(kāi)展日常巡查和防止施工挖掘損壞管道的預警保護工作。

關(guān)鍵詞：第三方破壞；數據可視化；管道安防

廣東大鵬液化天然氣有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)大鵬公司）在珠三角地區運營(yíng)440余公里高壓天然氣長(cháng)輸管道，受城鎮化建設及土地開(kāi)發(fā)強度的影響，管道周邊第三方施工作業(yè)活動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)施工活動(dòng)）始終處于高發(fā)狀態(tài)。大鵬公司5年前通過(guò)建設數字化管道維護系統（Digital Pipeline Maintenance System, DPMS），較為詳細地記錄了施工活動(dòng)及其影響管道安全的風(fēng)險管控情況，累計數據超過(guò)10000條，從而成為提高預警保護效能的“信息寶藏”。

本文選取2014～2016年間有關(guān)施工活動(dòng)的6453條記錄數據，借助數據可視化分析技術(shù)[1]，揭示管道保護及控制范圍內施工活動(dòng)的潛在規律和變化趨勢，以便更具針對性地開(kāi)展日常巡查和管道保護工作。

1 數據整理與精簡(jiǎn)

由于DPMS系統初建時(shí)所考慮的角度不同，大量涉及施工活動(dòng)的數據被分別記錄和儲存到眾多模塊中，這就需要按照一定的格式、維度或屬性對其進(jìn)行數據整理和精簡(jiǎn)[2]，從而為相應數據的可視化工作創(chuàng )造前提條件。

施工活動(dòng)是否會(huì )影響到管道運行安全，最直觀(guān)的判斷就是二者的距離和第三方活動(dòng)行為的時(shí)空分布狀態(tài)。因此，首先基于DPMS系統“管道保護”模塊下的“電話(huà)管理”記錄數據，結合管道安防業(yè)務(wù)流程，創(chuàng )建一個(gè)包括序號、日期、時(shí)間、管理區、市、區、鎮/街辦、村/社區、管線(xiàn)區間、起始樁號、終止樁號、作業(yè)對象、作業(yè)項目、作業(yè)類(lèi)型、作業(yè)活動(dòng)、所用機具、實(shí)施狀態(tài)、相對位置、相對距離、風(fēng)險等級、處置結果、匯報人身份、匯報人姓名等子項的數據源表。其次，利用數據關(guān)聯(lián)規則將有內在聯(lián)系的數據按照其屬性進(jìn)行智能化篩選和歸類(lèi)，如將電話(huà)管理“電話(huà)描述”中含有 “計劃”、“準備”、“將”、“可能”等表述施工活動(dòng)實(shí)施狀態(tài)的文本信息統一轉換到數據源表中“實(shí)施狀態(tài)”項下的“計劃”字段，讓不同來(lái)源、不同格式和不同特點(diǎn)的數據在邏輯上或物理上得到精簡(jiǎn)、整合和集中。最后，對數據源中不完整的數據、錯誤的數據和重復的數據進(jìn)行梳理或審核（亦稱(chēng)數據清洗），達到整理和精簡(jiǎn)施工活動(dòng)數據的目的。

2  數據可視化分析

施工活動(dòng)數據可視化是在相應數據得到整理和精簡(jiǎn)的基礎上，運用大數據分析工具（TABLEAU軟件）將可能影響管道運行安全的第三方作業(yè)活動(dòng)數據[3]，轉化為易被管道保護人員所感知和識別的圖形、符號、視頻或動(dòng)畫(huà)，這種數據的視覺(jué)表現形式與其發(fā)生地理位置（管道地面標識編號）間的映射重疊，不僅可以直觀(guān)地反映施工活動(dòng)的屬地活躍程度，而且還可以便捷有效地展示風(fēng)險等級和變化趨勢，便于管道保護人員分析現行安防策略中的問(wèn)題或不足，從而采取更具針對性和實(shí)效性的改進(jìn)措施，由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。

2.1 施工活動(dòng)屬地活躍度的可視化

大鵬公司管道依次穿越珠三角5個(gè)城市的20個(gè)區、56個(gè)鎮/街辦和217個(gè)行政村/社區，利用TABLEAU軟件的氣泡圖功能，就能對數據源表中6453條數據進(jìn)行“村/社區”級分布展示（如圖1），填充氣泡圖形狀的大小表示記錄次數值的大小，每個(gè)氣泡內的字體（亦稱(chēng)標簽）可以快速顯示某個(gè)維度字段的名稱(chēng)、數值或其他需要展示的信息。

圖1 2014～2016年施工活動(dòng)村級分布

在此基礎上，利用數據間的關(guān)聯(lián)性，還可以就施工活動(dòng)活躍度較高的行政村/社區展開(kāi)深度分析，例如通過(guò)利用TABLEAU的線(xiàn)性圖，在儀表板里分析圖1中任一行政村/社區或其他涉及地理范圍的字段（如鎮/街辦、區、市及管理區等）2104～2016年間的施工活動(dòng)活躍度的逐月變化趨勢（如圖2）。

圖2 重點(diǎn)村段施工活動(dòng)活躍度的變化趨勢

由于村/社區、鎮/街辦、區和市之間具有行政隸屬關(guān)系，我們可以利用該變量的分層鉆取功能，快速地在同一儀表盤(pán)中展現市、區、鎮/街辦等轄區內的施工活動(dòng)活躍程度，讓各區、各責任段的管道保護人員從中發(fā)現能指導自己工作的有價(jià)值的信息。從圖1可以看出，廣佛區的坑頭村、廟頭社區、里仁洞村、樟邊村、海傍村、金山村、鐘三村，東莞區的溫塘村，惠州區的黃漁涌村、南坑村內近三年施工活動(dòng)活躍度很高；而其中的坑頭村，2015年為近三年中活躍度最高的年份，盡管各年逐月變化的趨勢不盡相同，但每年的3月、4月及8月、9月份基本達到當年峰值，呈現出明顯的活躍期。圖1及圖2的可視化及分析結果，有助于管道安防人員通過(guò)增加相應時(shí)段的管道巡查頻率、加強管道保護宣傳和外事協(xié)調來(lái)預警和管控施工活動(dòng)違規行為。

2.2施工活動(dòng)時(shí)間的可視化

運用數據可視化軟件的“樹(shù)地圖”功能，在連接到數據源后，依次雙擊字段“記錄數”和“時(shí)間”，再單擊“智能顯示”下拉菜單選項中的“樹(shù)地圖”，然后將“時(shí)間”字段拖曳到標記“顏色”框中，即可實(shí)現第三方作業(yè)時(shí)間的可視化（如圖3）。圖中顏色深淺和方塊順序（自上而下，自左至右）分別表示同一作業(yè)時(shí)間所包含事件記錄的多少。

圖3 2014～2016年施工活動(dòng)開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)的分布

圖3揭示出施工活動(dòng)開(kāi)始時(shí)間段大都位于每日的上午8時(shí)20分與11時(shí)20分之間，較符合人為活動(dòng)的時(shí)間規律。為此，管道安防人員將自己當班8個(gè)小時(shí)的工作重點(diǎn)或強度放到當日的上午，從而提高預警針對性。

2.3 施工活動(dòng)地理位置可視化

以施工活動(dòng)臨近管道的最近樁號作為基準點(diǎn)，將DPMS系統中脫密后的管道標識樁位數據表與2014～2016施工活動(dòng)數據表在TABLEAU軟件中進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將脫密后的“X坐標”及“Y坐標”分別轉換為“地理角色”中的緯度和經(jīng)度，并將其從數據源顯示框中的“度量”欄拖曳到“維度”欄，再分別雙擊“X坐標”及“Y坐標”，2014～2016年施工活動(dòng)的點(diǎn)位便呈現在TABLEAU自帶地圖上。如果將此時(shí)的背景地圖切換成DPMS系統當前所應用的高德地圖，即可實(shí)現施工活動(dòng)地理位置可視化（如圖4）。

圖4 2014～2016年施工活動(dòng)地理位置可視化

在圖4基礎上，利用TABLEAU的篩選器和標記面板框，對施工活動(dòng)數據維度中“風(fēng)險等級”、“所用器具”等想要可視化的字段進(jìn)行拖放，可以在管道路由圖上實(shí)現施工活動(dòng)風(fēng)險等級及其所用機具分布范圍的可視化（如圖 5）。管道安防人員利用此分析結果，可以適時(shí)調整安防力量的現場(chǎng)布控，并向屬地政府相關(guān)部門(mén)及時(shí)傳達或展示管道安保管理現狀，提高管道安防內外溝通的效率和水準。

圖 52014～2016年高風(fēng)險施工活動(dòng)分布區

3  管道安防策略?xún)?yōu)化

通過(guò)前面有關(guān)施工活動(dòng)事件數據可視化分析，我們不難看出，同一管道地區等級內，因屬地自然、經(jīng)濟和人文環(huán)境的不同，其活躍程度、發(fā)展趨勢和影響管道安全的風(fēng)險等級也存在較大差異。為此，在原來(lái)基于管道地區等級設置巡查頻率和監護重點(diǎn)的基礎上，依照該分析所得結論，大鵬公司對安防策略進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1  科學(xué)設定管道巡查頻率

基于原來(lái)“管道一、二級地區日巡查頻率不少于2次，管道三、四級地區日巡查頻率不少于4次”的量化巡防標準，可選取近三年電話(huà)事件記錄數累計占三、四級地區總量80%的村/社區所轄的管道作為安防的重點(diǎn)區段（如圖6），將巡防頻率從日巡查4次提高到5～6次，將剩余三、四級地區管道的日巡防頻率從原來(lái)的4次降低到2～3次。通過(guò)數據比對和測算，日巡線(xiàn)頻率為5～6次的管道長(cháng)度約308 km，所用人員為102人，日巡查頻率為2～3次的管道長(cháng)度約為132 km，所用人員為42人，兩類(lèi)優(yōu)化合計的人數比原來(lái)平均設置日巡線(xiàn)頻率為4次的人數減少3人，在節約人力資源的同時(shí)更增強了管道安防的針對性和實(shí)效性，較好地體現了安防數據可視化研究所創(chuàng )造的價(jià)值。

圖6 管道第三方作業(yè)村/社區分布帕累托圖

3.2敏感點(diǎn)加裝無(wú)線(xiàn)視頻監控系統

基于在管道敏感點(diǎn)周邊實(shí)施靈活機動(dòng)的機械挖掘、地勘鉆探和定向穿越等影響管道安全高危作業(yè)的地域分布數據可視化分析，在原來(lái)單靠經(jīng)驗而派駐看護人員進(jìn)行“守株待兔”式的被動(dòng)防守區段，加裝無(wú)線(xiàn)視頻監控系統。不僅能夠快速增加管道敏感點(diǎn)內巡查頻率，而且還幫助管道安防人員在非工作時(shí)間，通過(guò)智能手機等終端便捷高效地查看管道保護范圍內是否存高危施工活動(dòng)，彌補了過(guò)去派人進(jìn)行被動(dòng)盯防的短板。

3.3加強管道保護基層宣傳工作

數據可視化讓管道巡防人員能夠更為全面、及時(shí)地掌握可能實(shí)施危及管道安全的施工作業(yè)動(dòng)態(tài)，從而可以更加輕松地找準管道保護宣傳工作重點(diǎn)。例如，在施工活動(dòng)活躍度高的地段，管道保護宣傳要從發(fā)展管線(xiàn)信息員隊伍和建立屬地基層行政組織管道保護聯(lián)防關(guān)系入手，編織“上下互通、合縱連橫”的管道安防預警信息網(wǎng)。

3.4  建立安防工作強度考核指標

大鵬公司管道巡防采用外包業(yè)務(wù)模式。調動(dòng)一線(xiàn)管道安防人員工作的積極性，公平、合理的薪酬結構是保證隊伍穩定和可持續發(fā)展的基礎。按照每名安防人員所屬責任段內管控施工活動(dòng)的次數和質(zhì)量，增設了安防工作強度考核指標，通過(guò)TABLEAU實(shí)現不同時(shí)間段（如季度、半年度及年度等）內所有安防人員工作強度排序的可視化。在原來(lái)基本薪酬分級設定的基礎上，將安防工作強度指標納入績(jì)效考核范疇，豐富了績(jì)效考核的內容，改善了績(jì)效考核的結構，更趨公平與合理。

參考文獻：

[1]陳為, 沈則淺, 陶煜波, 等. 數據可視化[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2013.

[2]申琢, 譚章祿. 基于數據挖掘的煤礦大數據可視化管理平臺研究[J]. 中國煤炭, 2016, 42(12):86-89.

[3]沈浩, 王濤, 韓朝陽(yáng), 等. 觸手可及的大數據分析工具[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2015.

作者：宋家友，男，1975年生，西安交通大學(xué)工程管理碩士，國家注冊安全工程師，現任廣東大鵬液化天然氣有限公司管線(xiàn)保護及項目部安保經(jīng)理，主要從事管道施工安全管理及管道巡護管理工作。

《管道保護》2017年第6期（總第37期）