500 公里管线一人运维？WebGIS 数字孪生，破解油气集输管理难题

2026 年初，国家管网集团多条主干管道开工，标志着天然气“全国一张网”建设提速。油气站作为能源供应链核心，其安全高效运维是保障管网互联互通、实现能源稳定供应的关键支撑。针对传统工艺管控粗放、风险预判滞后等行业痛点，数字孪生平台成为破解运维瓶颈、推动油气行业智能化转型的核心抓手。

依托图扑软件自研 HT 引擎融合物联网与边缘计算，构建油气集输数字孪生管控平台。平台打造 GIS 场站映射、生产管控、作业仿真、收发球筒作业等全维度三维场景，具备多维度数据监测预警、告警可视化等核心能力，实现油气集输全流程智能化管控。

HT 管控平台通过三大模块协同联动，将分散业务数据转化为直观决策依据，推动油气场站运维模式从被动处置向主动预判升级、从单点管控向全域协同演进，构建全场景智能化管理闭环，为油气场站安全高效运行筑牢技术支撑。

油气集输全景视图

利用图扑 HT 三维仿真技术将油气集输全流程数字化呈现，支持实时监控、工况分析、协同调度，提升场站运行的可视化与智能化水平。

■空间维度：精准构建井口、输油管线、各层级场站、中心场站的三维数字孪生模型，复刻物理设施布局、结构、运行参数，实现油气集输关键场景全流程动态可视化管控。

■流程维度：突破单一设施展示局限，创新实现油气集输全链条动画模拟，覆盖从钻井、采油、集输、油气场站处理的完整流程。通过动态动画还原各环节工艺逻辑、物料流向与设备协同机制，为运维人员提供全局视角，降低流程认知门槛，提升全链条瓶颈分析与协同调度效率。

漫游巡检

基于图扑 HT 引擎打造沉浸式漫游动画，全景呈现从钻井平台下钻作业、油气汇聚入管，到管道输送至集输站、再汇聚集气场站的全流程作业场景。融入 HT 专属粒子特效与流体动态效果，精准还原油气流动轨迹与实时运行状态，兼顾场景真实性与视觉直观性。

综合数据监测

HT 平台实现二维图表与三维模型深度融合，一体化呈现输气状态、应急资源、管段信息、视频监控、关键指标、实时告警、趋势分析等核心内容，构建管网全域监测与智能预警能力。

■全状态监测与预警：实时展示输气量、压力、设备在线率等运行指标，指标异常时系统自动触发预警机制。

■应急资源管理：可视化标注应急队伍、物资仓库空间位置及保障范围，提升应急响应与资源调度效率。

■管段信息管理：集中展示管段编号、材质、长度等基础信息，为管网全生命周期运维提供数据支撑。

■视频监控接入：兼容多格式视频流，实现油气集输关键区域视频监控全覆盖。

■井场趋势分析：通过压力、流量历史变化曲线，辅助开展工况分析与异常问题追溯。

三维联动告警

场景内建立告警信息与三维模型双向绑定机制，传感器触发阈值时，对应设备模型自动高亮闪烁，同时联动调取周边监控视频，辅助运维人员秒级定位物理风险点，大幅缩短应急响应时间。

图扑 HT 视频融合技术通过图形图像处理的技术，将视频画面与三维场景图形进行叠加。将视频信号按照三维场景的虚拟摄像机位置、角度和视野进行校准，使视频画面与场景实现一致的视觉效果，达到视频融合。通过视频融合可以提供更直观、全面的视觉信息，帮助用户更好地理解和分析场景中的实时监控视频。

GIS 全景视图

基于图扑 HT for WebGIS 引擎打造一张图式综合管控大屏，以三维地理空间映射为底座，实现全域关键资产统一数字化呈现与全域态势感知。通过图层筛选、空间测量、定位检索等工具，可快速聚焦目标区域与资产类型，为管网规划、运维巡检、应急处置、指挥调度提供精准空间数据支撑。

GIS 一张图

该模块整合井口、管线、场站等物理资产的地理空间数据与实时业务数据，通过三维建模技术实现物理世界在数字空间的精准投射与动态映射，达成“资产上图、数据联动、状态可视”。

依托图扑 HT 图层管理机制，对井口、输油管线、场站、中心场站等资产实施分层建模与数据关联绑定，构建多维度、精细化图层管理体系。用户可通过勾选选择、关键词检索、状态条件筛选等交互方式，灵活管控各图层的显示与隐藏，根据实际业务需求精准聚焦特定资产类型（如仅展示输油管线）或特定运行状态（如仅展示告警场站）。

井站生产数据

实时展示原油日产量、天然气产量、井口压力、井口温度、累计产量等指标；全程监控抽油泵运行状态与设备效率；对可燃气体等安全指标进行实时监测与预警；通过压力、流量生产曲线图表直观呈现生产工况动态变化。

管段运营情况

平台针对各管道段运营实现运行状态、数据报告、资产与环境三位一体的可视化管控，为油气管道全生命周期管理提供精准支撑。

■运行状态：实时展示当前实时压力、实时流量、实时温度等参数。并通过趋势图直观呈现压力与流量的时序变化，以及汇总一级泄漏警报信息，明确警报位置与计数，支持快速定位风险点，为应急处置提供实时依据。

■数据报告：汇总日均气压、日均流量、平均气温等操作数据，统计当前期间平均值，直观反映管道运行稳定性。整合阴极保护电位测试、阀门室检查、内部检测及地质灾害勘察等管理记录，清晰呈现监测方法、位置、结果，为运维决策提供完整数据溯源。

■资产与环境：全面呈现管道健康状态，涵盖防腐蚀涂层有效性、阴极保护电位、内部缺陷数量及巡逻记录等资产信息。同步监测地质沉降数据，标注区域风险等级与受影响人群范围，并跟踪第三方承建项目施工状况，实现资产健康与外部环境风险的全域感知，保障管道安全稳定运行。

运维工单管理

集中管理预防性维护、日常巡检、应急维护等各类工单，覆盖抽油机、井口、全场及输油泵等设备的维护、巡检与故障处置需求，实现运维任务全流程透明化、标准化管理。

工艺流程组态图

基于图扑 HT 自研低代码开发平台，可快速完成工艺流程 HMI 组态界面的搭建，清晰展示原料输入、加热精馏、多级分离、真空萃取等关键生产环节，实现从原料到成品的全流程可追溯，帮助运维人员快速定位工艺节点、追踪物料流向，为生产调度与工艺优化提供直观支撑。HT 低代码平台能够灵活适配生产流程调整需求，大幅缩短可视化系统部署与迭代周期。

运行状态报告

面板内整合处理能力仪表板、关键设备状态、紧急停机（ESD）状态、报警统计模块，直观呈现每日液/气处理量、油/气/水出口产量等核心生产指标，实时监控分离器、加热炉、压缩机等关键设备运行工况。以三维可视化形式展示 ESD 安全状态，并按级别汇总高压、可燃气体、高振动等报警信息，清晰标注报警来源、处理状态与触发时间，实现生产数据、设备状态、安全风险的集中可视化管控。

空间测量工具

用户通过点击地图空间点绘制线段或多边形，系统实时计算并展示距离或面积数据；配备一键清除功能，可快速重置测量状态，支持多次、多场景测量需求，同时保障测量精度与空间坐标一致性。

中心油气场站

三维全景场站

通过 HT 轻量化建模技术，对油气分离器、气体压缩机、原油储罐、输油泵组、换热器、输油管线、火炬塔、水处理装置及各类构筑物进行模型精简优化。确保还原物理场站结构、布局与工艺关系的同时，大幅降低场景加载与渲染开销，实现 Web 端跨终端流畅运行。HT 监控平台可提供 360° 全景漫游、视角切换、设备聚焦、层级显隐等交互操作。

综合数据展示

运维人员可通过界面一键掌控设备微观运行与全局宏观态势：实时监测油管液位、压力、信息安全，以及压缩机运行状态、性能效率、健康指标、转速。整合安全运行天数、安全仪表系统（SIS）及物料平衡等关键参数，为生产调度与安全管控提供精准数据支撑，确保决策有据可依。

■核心运行参数：以可视化面板展示净化油量、售气量、采出水量等累计指标，面板搭载数据校验与格式标准化渲染功能，确保计量数据的准确性与可读性。

■储罐与药剂分析：通过 HT Drawing 柱状图展示罐位、药剂利用率。支持数据多级钻取，以及联动三维场景高亮对应储罐与投加装置，实现“图表-设备-日志”联动，助力库存管控与药剂成本优化。

■工艺单元负载：采用分级色标展示负载状态，以绿、蓝、黑三色直观反映分离、脱水、压缩、水处理等单元运行水平。

■生产物料平衡：展示当日产量、水量、温度等核心指标，支持历史数据对比与空间定位，为物料平衡调度提供科学依据。

收发球作业仿真系统

基于 HT 引擎构建收发球筒作业仿真系统，通过粒子特效、流体仿真动画，完整呈现作业规程与操作指导，实现收发球作业全流程可视化、标准化仿真教学。系统覆盖收发球全流程作业环节，具体操作流程如下：

■前置准备：完成作业前安全设施检查、流程及参数确认、人员与资源调配准备，夯实作业安全基础。

■分步操作演示：分步演示收发球全操作内容，同步嵌入高逼真度仿真动画，实现操作流程可视化呈现。

■球体投放仿真：投放清管球/检测球后，通过图扑粒子特效渲染气体推动球体行进的动态过程，粒子流速与实时压力表参数联动，直观反映管内压力波动的物理规律。

■排污泄压仿真：以流体仿真技术还原浑浊淡黄色含杂排污液体动态特效，联动排污阀状态与压力数据，实时展示泄压过程中压力表数值变化。

系统可全程同步演示快开盲板启闭、阀门开关顺序等作业环节，指导操作人员结合压力表参数、通球指示仪状态及气体流动特效，实现对清管球位置的精准判定与发送效果的直观监控，动态还原检测球在管道内的完整行进轨迹。

通过构建操作规程、动作步骤、仪表参数与三维动画的深度联动机制，将标准化规程深度融入操作指引全过程，助力一线人员快速精准掌握操作要点、吃透状态判读逻辑。该方案既强化了作业流程的刚性约束，又借助数据可视化与动态模拟的双重支撑，实现操作安全系数与执行精准度的双向提升，从源头大幅降低高危场景下人为失误概率，为高危作业安全管控提供有力保障。

该数字孪生平台通过“全景视图、油气场站、收发球作业”三大模块的协同联动，实现了油气生产从宏观管网到微观设备、从稳态运行到动态作业的一体化智能管控。不仅解决当前油气站运维中的痛点，更开创基于数字孪生的预防式运维新模式，推动油气场站运维模式从被动处置向主动预判、从单点管控向全域协同的智能化升级。

审核编辑 黄宇