才茂石油管道閥室在線監(jiān)測系統(tǒng)

▋應(yīng)用背景

在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，管道運輸已成為社會進步不可或缺的一環(huán)，廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)、生產(chǎn)、國民經(jīng)濟、人民日常生活中。隨著石油和天然氣產(chǎn)量和需求量的劇增，管道運輸已成為陸上油氣運輸?shù)闹饕绞?，以其運量大、占地小、封閉運輸損耗低等優(yōu)越性而成為首選。管道是石油工業(yè)的命脈，所有的石油產(chǎn)品至少要經(jīng)過一次管道輸送，通常經(jīng)過多次輸送。同時天然氣、自來水管道等也已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈，但隨著城市管線的增多，管齡的增長，由于施工缺陷、管線腐蝕老化和人為破壞的存在，泄漏事故頻頻發(fā)生，給人們的生命財產(chǎn)和生存環(huán)境造成了巨大的威脅。

石油管道具有管徑大，壓力高及輸送量大的特點，由于管道防腐覆蓋層逐漸老化，突發(fā)性的自然災(zāi)害，以及人為的打孔盜油現(xiàn)象，導(dǎo)致石油泄漏時有發(fā)生，嚴(yán)重地威脅了石油管道輸送線路的安全，并導(dǎo)致了原油損失，環(huán)境污染以及停產(chǎn)停輸?shù)纫幌盗袊?yán)重后果。  

傳統(tǒng)的對石油管道泄漏進行檢測的方法往往是通過探測儀和人力巡邏的方法，由于依靠人力，不能實時對石油管道進行全面監(jiān)控，所以并不能有效地保證管道線路的安全運輸，可采用基于無線通信終端的石油管道在線監(jiān)測系統(tǒng)，使得泄漏能被及時發(fā)現(xiàn)，并采取補救措施，從而達到降低企業(yè)經(jīng)濟損失，減少環(huán)境污染的目的。

▋系統(tǒng)概述

石油管道監(jiān)測系統(tǒng)是結(jié)合了以往的一些監(jiān)測方法而研發(fā)的一種可靠的比較容易操作的新型的管道監(jiān)控系統(tǒng)。主要有精確定位和智能化監(jiān)測。

(1)泄漏地點的精確定位

系統(tǒng)對管道運行狀況進行分類識別，迅速準(zhǔn)確預(yù)報出管道運行情況，監(jiān)測管道運行故障，具有較強的抗惡劣環(huán)境和抗噪聲干擾的能力，且能適應(yīng)負(fù)責(zé)的工業(yè)現(xiàn)場。

(2)智能化監(jiān)測

系統(tǒng)建立了一個詳盡的知識庫，知識庫中記錄了泄漏何各種狀況信息，對每種工作狀況提取若干特征點，這些特征點準(zhǔn)確記錄了相關(guān)信息，當(dāng)出行異常時，系統(tǒng)將狀況與知識庫中的原始狀況進行對比，從而確定當(dāng)前是否存在潛在的問題。

系統(tǒng)采用了基于3G/4G網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程測控終端等硬件設(shè)備和工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件構(gòu)成。系統(tǒng)大致分為中控室的服務(wù)器、工程師站和操作員站，各油田管道閥室的遠(yuǎn)程測控終端DTU/RTU，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和現(xiàn)場一些測控儀表部分。其主要結(jié)構(gòu)由中心服務(wù)器管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程測控終端DTU/RTU和采集終端等四級組成。系統(tǒng)框圖如下：

系統(tǒng)采用以計算機為核心的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在調(diào)度中心設(shè)置控制系統(tǒng)，并設(shè)置了一套主站3G/4G DTU/RTU構(gòu)成的油田管道遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)?？稍谡{(diào)度中心完成對石油管道線路控制系統(tǒng)進行診斷、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的任務(wù)。

▋石油管道閥室的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)

閥室侵液報警和門禁開關(guān)等均為開關(guān)量的監(jiān)控，管溫、管壓、地溫、可燃?xì)怏w濃度、蓄電池電量等一體化變送器的采集具有上下限限位保護、突發(fā)報警、定時上傳發(fā)送等功能。

（1）系統(tǒng)功能：

油田管線閥室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要功能由供電、無線通信、數(shù)據(jù)監(jiān)控、隔離保護、計算機集中監(jiān)控五部分完成。

(2) 供電：

由于油田石油管線閥室位置比較特殊，都在荒郊野外且現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，均為無人值守的地方，且現(xiàn)場各閥室都沒有照明電路，所以閥室內(nèi)儀表及控制柜電源均采用太陽能充電、蓄電池供電方式。

(3) 通信部分：

目前石油管線距離比較長。閥室分布比較分散，由于通信距離較遠(yuǎn)，系統(tǒng)采用無線3G/4G網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在人員、控制中心和設(shè)備間的互通互傳，使技術(shù)人員和管理人員無論在任何地方都可以得到每個監(jiān)控點的數(shù)據(jù)，并可以進行及時響應(yīng)。

3G/4G DTU/RTU是一種安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場的測控單元裝置，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場信號、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測和控制。它將測得的狀態(tài)或信號轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式傳到中心服務(wù)器，同時還將從中心服務(wù)器發(fā)送來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實現(xiàn)對設(shè)備的功能控制。在生產(chǎn)過程自動化裝置中，遠(yuǎn)程測控終端DTU/RTU充分體現(xiàn)了“測控分散、管理集中”思路，它在提高信號傳輸可靠性、減輕主機負(fù)擔(dān)、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費用等方面的優(yōu)點。

（4）數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制：

油田石油管線閥室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)選用3G/4G DTU/RTU系統(tǒng)，完成對閥室無人值守站數(shù)據(jù)采集、自動控制、參數(shù)存儲、實時通訊、故障報警等功能?？瑟毩⑼瓿杀镜乜刂?，也可受控于監(jiān)控中心。

（5）數(shù)據(jù)采集：

將各站的管道壓力、管道溫度、地溫、蓄電池電量、可燃?xì)怏w濃度及流量、閥室門禁和進水開關(guān)啟停狀態(tài)、報警參數(shù)、巡檢記錄等上傳至中央監(jiān)控中心。

（6）監(jiān)控部分：

接受監(jiān)控中心的命令，可通過主站DTU/RTU對遠(yuǎn)端閥室DTU/RTU進行時間、參數(shù)和程序的設(shè)定，主動數(shù)據(jù)上傳顯示等。

（7）參數(shù)存儲:

存儲累計流量、故障參數(shù)和其它管道壓力、溫度等重要參數(shù)，可導(dǎo)出歷史記錄。（8）故障報警:

完成運行參數(shù)的越限報警、防盜報警、以及設(shè)備的自診斷報警。

（9）歷史記錄：

用戶可以根據(jù)時間段來搜索歷史記錄；

歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設(shè)備運作狀態(tài)和相關(guān)趨勢；

同時查詢的歷史記錄可以導(dǎo)出為EXCEL表格。

▋結(jié)論

在油田管線閥室監(jiān)控系統(tǒng)項目工程中，由于通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳部分采用無線3G/4G DTU/RTU終端 ，傳感器采集到的數(shù)據(jù)和客戶端設(shè)備采集的圖像、視頻等參數(shù)通過3G/4G DTU/RTU 傳輸?shù)椒?wù)器控制中心，控制中心負(fù)責(zé)對所有實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和報警信息進行保存、管理，經(jīng)過分析判斷，將指令通過無線3G/4G DTU回傳給各個子監(jiān)控點。通過這樣的監(jiān)測技術(shù)，工作人員可及時發(fā)現(xiàn)泄漏、盜竊等情況，能迅速采取措施，從而大大減少利益損失。使得系統(tǒng)的閥室實現(xiàn)了無人職守監(jiān)控自動化，提高了整個管線系統(tǒng)的安全性和自動化水平．減輕了工人巡查的勞動強度，計量更加準(zhǔn)確，延長了設(shè)備運行周期。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保等要求的提高，石油行業(yè)進一步改善集中控制效果，提高效率，實現(xiàn)集散控制是社會發(fā)展的必然趨勢。