劉巖(遼河油田油氣集輸公司)

石油管道具有分布范圍廣、傳輸線路長(zhǎng)、沿線環(huán)境復(fù)雜，地理?xiàng)l件惡劣等特點(diǎn)，是維系原油產(chǎn)地與石油使用企業(yè)的一個(gè)重要傳輸渠道，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。完整的輸油作業(yè)系統(tǒng)不僅包含石油管道本身，還包括相關(guān)的配套設(shè)備如罐區(qū)、泵房等。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，石油輸油系統(tǒng)中逐漸將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)安全管理技術(shù)、控制技術(shù)等信息技術(shù)手段應(yīng)用到管道的運(yùn)輸管理中，將整個(gè)作業(yè)系統(tǒng)建立成為一個(gè)復(fù)雜的、功能完善的現(xiàn)代化輸油管理體系，特別是人工智能監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用使得對(duì)石油管道運(yùn)輸進(jìn)行遠(yuǎn)程在線管理成為了可能，可以不間斷對(duì)原油在管道運(yùn)輸過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)檢測(cè)，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和處理石油在管道運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的問題或異常，提升對(duì)管道管理的水平，節(jié)約運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

一、基于信息技術(shù)的輸油管道管理與監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分析

1.1、系統(tǒng)硬件構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)功能分析

GIS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)與石油管道對(duì)信息技術(shù)的要求相匹配，可以對(duì)管道位置和其他信息等進(jìn)行定位、分配和數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而結(jié)合其他硬件或系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的輸油管道管理與監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要有中心處理器、數(shù)據(jù)采集模塊、I/O接口模塊、GIS通信模塊以及遠(yuǎn)程監(jiān)控中心部分構(gòu)成。

系統(tǒng)在被監(jiān)控端由傳感器、攝像頭等硬件設(shè)備構(gòu)成數(shù)據(jù)采集端，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由處理芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)信息通過GIS系統(tǒng)中的GSM無線傳輸模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。被監(jiān)控端也可以接收遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。

整個(gè)系統(tǒng)的核心為處理芯片，該芯片可以選用能耗較低，執(zhí)行速率較快、接口功能較為完善的ARM9系列芯片。其中ISA總線接口用于與數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；RS232C接口用于與GSM等無線通信模塊進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換；內(nèi)部中斷控制系統(tǒng)可以用于執(zhí)行預(yù)設(shè)指令或響應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送的操作指令。

整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）對(duì)石油管道運(yùn)輸過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如流量、壓力等；（2）將傳感器、攝像頭等采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為可被識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)信息；（3）在本地進(jìn)行基本信息處理，監(jiān)控輸油管道運(yùn)行狀態(tài)；（4）定時(shí)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，響應(yīng)控制請(qǐng)求等。

1.2、硬件模塊分析

分析圖1可知，整個(gè)系統(tǒng)分為多個(gè)模塊，每個(gè)模塊由若干硬件組成。其中在中心處理器部分可以采用基于ARM9的數(shù)字信息處理芯片S3C2440。該芯片功耗低、性能高，具有多種數(shù)據(jù)交換接口，可與傳感器模塊進(jìn)行并行通信，與I/O接口模塊進(jìn)行串/并通信，與GIS系統(tǒng)模塊進(jìn)行串行通信，還可以外接存儲(chǔ)設(shè)備，便于對(duì)采集信息進(jìn)行備份和管理。

GIS模塊主要由GSM數(shù)據(jù)收發(fā)模塊構(gòu)成，包含GSM基帶處理器、射頻、供電、閃存、天線等多個(gè)部分，可以在不使用額外硬件電路的條件下完成信息的無線收發(fā)。選用該模塊的意義在于其穩(wěn)定性好，通信要求環(huán)境較低，可控性好。

數(shù)據(jù)采集模塊則是由分布于各節(jié)點(diǎn)的傳感器器件構(gòu)成，可以實(shí)時(shí)獲得多種石油管道輸油信息，如管道壓力、輸油流量、管道狀態(tài)等，便于實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化管道管理。

二、基于信息技術(shù)的輸油管道管理與監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能分析

對(duì)于該系統(tǒng)的軟件功能分析可以從數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控與管理兩部分進(jìn)行。

2.1、數(shù)據(jù)采集功能

應(yīng)用數(shù)據(jù)采集模塊中的額攝像頭、傳感器等器件可以對(duì)輸油管道現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、環(huán)境信息、流量等進(jìn)行采集。采集后的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)教幚砥髦羞M(jìn)行處理和分析。需要說明的是，由于需要管理的器件較多，需要對(duì)每個(gè)器件設(shè)備分配唯一的地址和名稱，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸時(shí)，設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，而處理器則根據(jù)接收數(shù)據(jù)的地址、時(shí)間等信息確定數(shù)據(jù)的位置、環(huán)境等。

2.2、輸油管道的管理與監(jiān)控

整個(gè)系統(tǒng)的功能流程為：當(dāng)系統(tǒng)商店運(yùn)行后，首先進(jìn)行自檢，自檢無誤后進(jìn)行初始化，開始對(duì)輸油管道進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和狀態(tài)管理。當(dāng)檢測(cè)到某一狀態(tài)或接收到遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換變?yōu)榭杀蛔R(shí)別和處理的數(shù)據(jù)信息，中央處理器對(duì)該信息進(jìn)行分析和判斷，若結(jié)果正常，則定時(shí)重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若結(jié)果異常則分析異常原因，并將異常信息通過GSM無線通信系統(tǒng)按照一定的傳輸格式傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控端供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心分析和判斷，信息發(fā)送完畢后重新進(jìn)入數(shù)據(jù)采樣過程，同時(shí)等待遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的控制指令。當(dāng)接收到控制指令時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入中斷過程，優(yōu)先執(zhí)行控制指令。

通過上述流程即可實(shí)現(xiàn)對(duì)石油輸送管道的自動(dòng)化、智能化管理。

總結(jié)

應(yīng)用信息技術(shù)提升石油輸送管道的管理水平已經(jīng)成為能源運(yùn)輸管理的一種主流趨勢(shì)，具有非常實(shí)用的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

[1]沈清波,王曉霞.基于ARM9的輸油管道無線監(jiān)控與定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2012(5)

[2]盧正,畢旭東.天然氣管線信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2009,31(4)

[3]孫星云,張偉華.GPS給力海外油田運(yùn)輸管理[J].中國(guó)石油企業(yè),2011(7)

[4]李德彪.信息技術(shù)在福建石油運(yùn)輸管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].福建電腦,2007(4)