閆建宇，劉改順，安少剛，李 輝

?

智慧天然氣集輸站設(shè)計(jì)探討

閆建宇1，劉改順2，安少剛1，李 輝1

（1. 青海油田管道輸油處大烏斯站，青海 格爾木 816000； 2. 青海油田邊遠(yuǎn)油田開(kāi)發(fā)公司，青海 海西州 816400）

通過(guò)設(shè)計(jì)，將天然氣集輸站內(nèi)各自動(dòng)化設(shè)備，DCS系統(tǒng)，及基于B_S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行融合，可以將現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操控，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互式監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)“智慧”管理的概念。

智慧；天然氣集輸站；DCS系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)

近兩年智慧城市的概念風(fēng)起云涌，也相繼出現(xiàn)了智慧家居，智慧交通等概念，若把智慧的概念用于工業(yè)場(chǎng)所，其實(shí)就是智能化，自動(dòng)化，人性化，信息化，與管理的融合化，相對(duì)來(lái)講，則更容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于天然氣集輸站來(lái)講，智慧設(shè)計(jì)，就是把站內(nèi)所有的工藝流程，進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，人性化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，發(fā)布，讓使用者可以遠(yuǎn)程無(wú)所不在的進(jìn)行交互式訪問(wèn)，并融入到公司的日常管理中去。

1 “智慧”的概念

在2010年，IBM公司提出了“智慧城市”的概念，“智慧城市”其實(shí)就是利用現(xiàn)代的信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等高科技技術(shù)，把電信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)融合進(jìn)城市及工業(yè)的發(fā)展及管理中去，使得我們的生活更加便利化，人性化，職能化[1]。

把上述智慧的概念應(yīng)用于天然氣集輸站，則是把各種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)，工業(yè)智能控制設(shè)備等進(jìn)行集成、融合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣集輸站的智能化管理，自動(dòng)化管理，人性化管理，信息化管理等，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“智慧天然氣集輸站”設(shè)計(jì)。

2 天然氣集輸站的流程及功能

天然氣集輸站，就是把各個(gè)天然氣井場(chǎng)開(kāi)采出的天然氣進(jìn)行集中，輸送到集輸站內(nèi)，進(jìn)行加熱后，進(jìn)入一級(jí)分離器中進(jìn)行氣液分離，以脫除游離水、凝析油及固體機(jī)械雜質(zhì)。一級(jí)分離器出來(lái)的液體進(jìn)入二級(jí)分離器，進(jìn)行污水和凝析油的分離，分離出的凝析油進(jìn)入油罐儲(chǔ)存，污水進(jìn)入污水系統(tǒng)；一級(jí)分離器出來(lái)的天然氣在進(jìn)行在節(jié)流、調(diào)壓后，再進(jìn)行脫硫，脫氫等凈化處理，然后進(jìn)入干燥塔進(jìn)行干燥，在達(dá)到國(guó)家規(guī)定的天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行調(diào)壓，計(jì)量，加氨制冷，然后外輸。

3 智慧天然氣集輸站的實(shí)現(xiàn)

智慧天然氣集輸站的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)層面[2]：

①基層的傳感（物聯(lián)感知）；

②中層的信息傳輸（物聯(lián)通信）；

③高層的管理（計(jì)算、監(jiān)控、分析決策、管理）。

3.1 基層的傳感

本層次其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)集輸站現(xiàn)場(chǎng)各種自動(dòng)控制功能，包括各數(shù)據(jù)的監(jiān)視測(cè)量和各設(shè)備的自動(dòng)化控制。

集輸站內(nèi)各管線的天然氣溫度、壓力；分離器和油罐內(nèi)的溫度、壓力、液位，分別使用溫度變送器、壓力變送器、液位變送器進(jìn)行測(cè)量，外輸天然氣的流量使用渦街流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，各變送器及流量計(jì)輸出4~20 mA電信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集。

各關(guān)鍵管線的電動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)調(diào)壓閥、分離器前的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、分子篩脫水系統(tǒng)的電動(dòng)蝶閥等自動(dòng)控制設(shè)備，均由數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，又可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。

DCS系統(tǒng)（Distributed Control System），即分布式控制系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)又稱(chēng)之為集散控制系統(tǒng)。是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)（Computer）、通信（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便[3]。

使用組態(tài)王軟件在DCS系統(tǒng)的工程師站進(jìn)行組態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各溫度、壓力、液位、流量等參數(shù)的采集并顯示；對(duì)各電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的PID控制，對(duì)各電動(dòng)蝶閥，電動(dòng)球閥的開(kāi)關(guān)量控制；各種數(shù)據(jù)的報(bào)警功能等等，總之可以實(shí)現(xiàn)天然氣集輸站的完全自動(dòng)化監(jiān)控。

3.2 中層的信息傳輸

信息傳輸系統(tǒng)是搭載智慧系統(tǒng)中基層的感知和高層的管理系統(tǒng)的橋梁，是把基層的各種數(shù)據(jù)利用各種網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備進(jìn)行傳輸，也就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

DCS系統(tǒng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)通信功能，不但能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通訊，還可以把系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中去。

數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)采用基于B_S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三部分，分別是：用戶端，網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端[4]。其基本的工作方式為：我們通過(guò)用戶端的瀏覽器瀏覽信息并發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求，網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器接受我們發(fā)送的請(qǐng)求，并連接到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理，然后再由網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器將處理結(jié)果傳輸回到用戶端的瀏覽器上。

對(duì)于本DCS系統(tǒng)，其工作方式如下：（1）DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)；（2）DCS系統(tǒng)將采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器；（3）網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器將DCS系統(tǒng)傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器處理后，再由網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器發(fā)布于網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行顯示。（4）客戶若對(duì)客戶端網(wǎng)頁(yè)上的對(duì)象進(jìn)行操作，則瀏覽器上相應(yīng)的程序執(zhí)行相應(yīng)的操作，通過(guò)SQL語(yǔ)句，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)[5]，而執(zhí)行的命令，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作，操作的結(jié)果再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)傳送給客戶端的瀏覽器。

3.3 高層的管理

本層是天然氣集輸站的管理者、監(jiān)督者，操作者對(duì)集輸站進(jìn)行管理、監(jiān)控，操作的界面。

由于天然氣集輸站現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)采集的各種數(shù)據(jù)，均通過(guò)中層的信息傳輸系統(tǒng)發(fā)布于互聯(lián)網(wǎng)，所以，在有互聯(lián)網(wǎng)的任何地方均可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視并訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)的各種自動(dòng)化設(shè)備，獲取其數(shù)據(jù)?？梢詫?zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)人性化的網(wǎng)站，用于顯示集輸站現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)，也可以添加控制按鈕，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行控制，從而可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)對(duì)集輸站的計(jì)算、監(jiān)控、分析決策、管理的功能

4 結(jié)束語(yǔ)

信息技術(shù)的發(fā)展，以及信息技術(shù)與其它產(chǎn)業(yè)技術(shù)的融合，極大的促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展與變革，也促進(jìn)了人類(lèi)的巨大進(jìn)步。目前，國(guó)家正大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化的融合，本文僅僅根據(jù)這一趨勢(shì)，就信息化在天然氣集輸站上的應(yīng)用做一簡(jiǎn)單的探討。

［1］巫細(xì)波，楊再高.智慧城市理念與未來(lái)城市發(fā)展[J].城市發(fā)展研究,2010,17（11）：56-60．

［2］楊大海.推進(jìn)大連智慧城市建設(shè)的對(duì)策探討[J].大連干部學(xué)刊,2012,28（10）：49-51．

［3］呂繼迪,孫明麗,龐婭娟.ASP從入門(mén)到精通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008．

［4］陳輝,陳梅,王東梅,等. 基于B_S結(jié)構(gòu)的智能家居遠(yuǎn)程巡警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2012(1)：32-35．

［5］王丁. 基于B_S的電力工程管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電氣自動(dòng)化,2012,19(1)：66-72．

Discussion on Design of Intelligent Gas Gathering and Transportation Station

1，2,11

（1. Qinghai Oilfield Company Oil Pipeline Transportation Department Dawusi Station, Qinghai Geermu 816000，China；2.Qinghai Oilfield Company Bianyuan Oilfield Development Branch, Qinghai Haixizhou 816400，China）

The automation equipments, DCS system, network architecture based on the B_S, were integrated, therefore, the real time data of the automation equipments could be released in the internet. Through the internet, the field automation equipments could be controlled, and remote monitoring could be realized.

Natural gas gathering and transportation station; DCS system; Internet

TP 273+5

A

1671-0460（2014）06-1082-02

2014-01-04

閆建宇（1982-），男，山東肥城人，助理工程師， 2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)工作。E-mail：395076890@qq.com。

劉改順（1971-），男，河南鄭州人，工程師，1995年畢業(yè)于西安石油學(xué)院工業(yè)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，研究方向：儀器、儀表、自動(dòng)化、天然氣計(jì)量。E-mail：66484873@qq.com。