才茂石油管道阀室在线监测系统

▋应用背景

在我国经济飞速发展的今天，管道运输已成为社会进步不可或缺的一环，广泛应用于国防、工业、生产、国民经济、人民日常生活中。随着石油和天然气产量和需求量的剧增，管道运输已成为陆上油气运输的主要方式，以其运量大、占地小、封闭运输损耗低等优越性而成为首选。管道是石油工业的命脉，所有的石油产品至少要经过一次管道输送，通常经过多次输送。同时天然气、自来水管道等也已经成为国民经济发展的命脉，但随着城市管线的增多，管龄的增长，由于施工缺陷、管线腐蚀老化和人为破坏的存在，泄漏事故频频发生，给人们的生命财产和生存环境造成了巨大的威胁。

石油管道具有管径大，压力高及输送量大的特点，由于管道防腐覆盖层逐渐老化，突发性的自然灾害，以及人为的打孔盗油现象，导致石油泄漏时有发生，严重地威胁了石油管道输送线路的安全，并导致了原油损失，环境污染以及停产停输等一系列严重后果。  

传统的对石油管道泄漏进行检测的方法往往是通过探测仪和人力巡逻的方法，由于依靠人力，不能实时对石油管道进行全面监控，所以并不能有效地保证管道线路的安全运输，可采用基于无线通信终端的石油管道在线监测系统，使得泄漏能被及时发现，并采取补救措施，从而达到降低企业经济损失，减少环境污染的目的。

▋系统概述

石油管道监测系统是结合了以往的一些监测方法而研发的一种可靠的比较容易操作的新型的管道监控系统。主要有精确定位和智能化监测。

(1)泄漏地点的精确定位

系统对管道运行状况进行分类识别，迅速准确预报出管道运行情况，监测管道运行故障，具有较强的抗恶劣环境和抗噪声干扰的能力，且能适应负责的工业现场。

(2)智能化监测

系统建立了一个详尽的知识库，知识库中记录了泄漏何各种状况信息，对每种工作状况提取若干特征点，这些特征点准确记录了相关信息，当出行异常时，系统将状况与知识库中的原始状况进行对比，从而确定当前是否存在潜在的问题。

系统采用了基于3G/4G网络的远程测控终端等硬件设备和工业监控组态软件构成。系统大致分为中控室的服务器、工程师站和操作员站，各油田管道阀室的远程测控终端DTU/RTU，通信网络系统和现场一些测控仪表部分。其主要结构由中心服务器管理系统、通信系统、远程测控终端DTU/RTU和采集终端等四级组成。系统框图如下：

系统采用以计算机为核心的监控和数据采集系统。在调度中心设置控制系统，并设置了一套主站3G/4G DTU/RTU构成的油田管道远程控制系统。可在调度中心完成对石油管道线路控制系统进行诊断、监控和数据采集的任务。

▋石油管道阀室的相关监测数据

阀室侵液报警和门禁开关等均为开关量的监控，管温、管压、地温、可燃气体浓度、蓄电池电量等一体化变送器的采集具有上下限限位保护、突发报警、定时上传发送等功能。

（1）系统功能：

油田管线阀室远程监控系统主要功能由供电、无线通信、数据监控、隔离保护、计算机集中监控五部分完成。

(2) 供电：

由于油田石油管线阀室位置比较特殊，都在荒郊野外且现场环境比较恶劣，均为无人值守的地方，且现场各阀室都没有照明电路，所以阀室内仪表及控制柜电源均采用太阳能充电、蓄电池供电方式。

(3) 通信部分：

目前石油管线距离比较长。阀室分布比较分散，由于通信距离较远，系统采用无线3G/4G网络。实现了对现场设备运行状态的实时监控，实现了数据在人员、控制中心和设备间的互通互传，使技术人员和管理人员无论在任何地方都可以得到每个监控点的数据，并可以进行及时响应。

3G/4G DTU/RTU是一种安装在远程现场的测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。它将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式传到中心服务器，同时还将从中心服务器发送来的数据转换成命令，实现对设备的功能控制。在生产过程自动化装置中，远程测控终端DTU/RTU充分体现了“测控分散、管理集中”思路，它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的优点。

（4）数据采集和远程控制：

油田石油管线阀室远程监控系统选用3G/4G DTU/RTU系统，完成对阀室无人值守站数据采集、自动控制、参数存储、实时通讯、故障报警等功能。可独立完成本地控制，也可受控于监控中心。

（5）数据采集：

将各站的管道压力、管道温度、地温、蓄电池电量、可燃气体浓度及流量、阀室门禁和进水开关启停状态、报警参数、巡检记录等上传至中央监控中心。

（6）监控部分：

接受监控中心的命令，可通过主站DTU/RTU对远端阀室DTU/RTU进行时间、参数和程序的设定，主动数据上传显示等。

（7）参数存储:

存储累计流量、故障参数和其它管道压力、温度等重要参数，可导出历史记录。（8）故障报警:

完成运行参数的越限报警、防盗报警、以及设备的自诊断报警。

（9）历史记录：

用户可以根据时间段来搜索历史记录；

历史记录将以曲线形式绘制在窗口上面，历史记录可以列表的形式显示在窗口下面，通过历史记录可以查看设备运作状态和相关趋势；

同时查询的历史记录可以导出为EXCEL表格。

▋结论

在油田管线阀室监控系统项目工程中，由于通信网络数传部分采用无线3G/4G DTU/RTU终端 ，传感器采集到的数据和客户端设备采集的图像、视频等参数通过3G/4G DTU/RTU 传输到服务器控制中心，控制中心负责对所有实时数据、历史数据和报警信息进行保存、管理，经过分析判断，将指令通过无线3G/4G DTU回传给各个子监控点。通过这样的监测技术，工作人员可及时发现泄漏、盗窃等情况，能迅速采取措施，从而大大减少利益损失。使得系统的阀室实现了无人职守监控自动化，提高了整个管线系统的安全性和自动化水平．减轻了工人巡查的劳动强度，计量更加准确，延长了设备运行周期。随着科学技术的发展和环保等要求的提高，石油行业进一步改善集中控制效果，提高效率，实现集散控制是社会发展的必然趋势。