孫新亮 劉亭

摘 要：隨著我國(guó)現(xiàn)代化的進(jìn)程不斷深入，科學(xué)信息技術(shù)也越來(lái)越發(fā)達(dá)，其中的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛和普遍，并且在原油運(yùn)輸?shù)墓艿乐幸仓饾u的結(jié)合運(yùn)用SCADA系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原油輸送過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制功能。此外，還利用先進(jìn)的PLC 技術(shù)來(lái)對(duì)原油輸送工程實(shí)行壓力釋放、溫度控制、噪聲處理，通過(guò)對(duì)信息數(shù)據(jù)收集等來(lái)直接管理和控制整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的目的和作用，在一定程度上減少了人力、物力的消耗等情況。本文立足于當(dāng)前我國(guó)已有的原油管道的檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀，針對(duì)管道泄漏的問(wèn)題，分析了原有的管道泄漏檢測(cè)的判斷和定位方法，從而引出了泄漏檢測(cè)與定位對(duì)SCADA系統(tǒng)的一系列要求。同時(shí)，在基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的探討和研究。

關(guān)鍵詞：原油管道;泄漏;SCADA系統(tǒng);技術(shù)

在如今的社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下，我國(guó)的原油管道輸送方式主要采取的還是傳統(tǒng)的方式，在土地下深處挖掘出管道來(lái)進(jìn)行輸送，其傳統(tǒng)的管道傳輸?shù)姆绞酱嬖谥姸嗟谋锥?。諸如其由于深埋在土地深入容易遭受到雨水的侵蝕、人為的管道破裂等行為，由此都會(huì)引起管道原油的泄漏問(wèn)題，而發(fā)生泄漏問(wèn)題不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還會(huì)造成社會(huì)恐慌的問(wèn)題，因此需要對(duì)原油管道進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和監(jiān)管，以保住原油管道輸送的安全，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定和和諧。同時(shí)，隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的原油輸送管道開(kāi)始采用SCADA系統(tǒng)技術(shù)，通過(guò)結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代化的SCADA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，將對(duì)管道原有的檢測(cè)系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)有效的結(jié)合起來(lái)，以此在基于SCADA系統(tǒng)原油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)原油管道的監(jiān)測(cè)和控制，促進(jìn)現(xiàn)代化信息科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

1 基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前，由于我國(guó)的信息化發(fā)展不斷提高，在原油管道輸送的過(guò)程中也開(kāi)始應(yīng)用了現(xiàn)代化的SCADA系統(tǒng)，使其其在應(yīng)用中帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但是其系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中還是存在一定的缺點(diǎn)和劣勢(shì)的，例如安裝使用的經(jīng)濟(jì)成本比較高，尤其是在數(shù)據(jù)管理的過(guò)程中，不能有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享的功能，往往會(huì)造成一定程度上的資源浪費(fèi)和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，從而會(huì)影響和制約原油管道的安全輸送。而本文建立在SCADA系統(tǒng)與原有的管道檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)SCADA系統(tǒng)的管理和設(shè)計(jì)，可以基于SCADA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和特色來(lái)探索建立一個(gè)可以?xún)?yōu)先檢測(cè)和定位原油管道泄漏問(wèn)題的技術(shù)管理系統(tǒng)。

1.1 原油管道泄漏的判斷

根據(jù)原油管道上的流量檢測(cè)儀器來(lái)對(duì)原油輸送量進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)將其瞬間的流量值和正常輸送的流量值進(jìn)行記錄和對(duì)比，以此對(duì)管道的流量變化情況來(lái)對(duì)管道是否發(fā)生泄漏作出分析和判別。此外，當(dāng)發(fā)生管道泄漏時(shí)，瞬間流量值應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)的是上升的趨勢(shì)，而壓力值下降，同時(shí)泄漏端的瞬間流量值和壓力值都呈現(xiàn)的是下降的情況。通過(guò)現(xiàn)象分析，與正常情況下的流量值的變化情況進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)判斷管道是否發(fā)生了泄漏的情況。

1.2 原油管道泄漏的定位

由于泄漏檢測(cè)系統(tǒng)是可以隨時(shí)隨地的接收到管道流量的數(shù)據(jù)值的，可以結(jié)合一些管道輸送結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來(lái)加以判斷出管道泄漏的位置，并結(jié)合以往的泄漏情況和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)以此排除管道泄漏可能出現(xiàn)的原油和位置，從而縮短找到泄漏位置的時(shí)間，避免出現(xiàn)或引發(fā)更大的損失和災(zāi)害。例如，當(dāng)管道發(fā)生泄漏情況時(shí)，根據(jù)警報(bào)提示的位置來(lái)擴(kuò)大搜索的范圍，并同時(shí)結(jié)合對(duì)報(bào)警發(fā)生的時(shí)間來(lái)推斷和分析出泄漏的數(shù)據(jù)，從而可以將管道泄漏的位置進(jìn)行定位，并進(jìn)行記錄，通過(guò)OPC的數(shù)據(jù)接口可以傳輸?shù)絊CADA服務(wù)器中，然后最后保存到終端的計(jì)算機(jī)中，以便下次數(shù)據(jù)的整理和分析。

2 泄漏檢測(cè)與定位對(duì)SCADA系統(tǒng)的要求

2.1 系統(tǒng)配置

對(duì)于現(xiàn)代SCADA的系統(tǒng)配置是基于SCADA系統(tǒng)的管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而組成的，其組成部分主要涉及的有數(shù)據(jù)的信息采集和接收，以及現(xiàn)代通信傳輸?shù)?。其中，基于SCADA系統(tǒng)自身的特性，需要結(jié)合4個(gè)輸油站、2個(gè)遠(yuǎn)控閥室進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)換后，并在中間加入原油泄漏的檢測(cè)的信號(hào)檢測(cè)器，輸出到PLC的終端，最后結(jié)合一些其他的輔助性檢測(cè)軟件來(lái)共同實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏的控制。

2.2 泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)

在整個(gè)原油管道泄漏的檢測(cè)過(guò)程中，最基礎(chǔ)和最重要的是對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集和管理，而這些所需要的數(shù)據(jù)和信息都是需要從SCADA系統(tǒng)中來(lái)接收和獲取，并借助SCADA系統(tǒng)自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，可以對(duì)已獲取的眾多信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和匯總，從中篩選出對(duì)檢測(cè)所需要的信息數(shù)據(jù)。一般情況下，篩選出的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要是出站壓力、出站的瞬間流量值、溫度、運(yùn)行狀態(tài)等。

3 基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)與定位關(guān)鍵技術(shù)

由于基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)與定位關(guān)鍵技術(shù)所涉及的內(nèi)容有許多，本文主要分析了其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸，以及噪聲處理等方面的技術(shù)和處理。

3.1 數(shù)據(jù)采集

通常情況下，SCADA系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的接受速度在1～2Hz，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)算，其對(duì)參數(shù)的速率需要達(dá)到10Hz才可以。因此為了簡(jiǎn)化整個(gè)管道檢測(cè)的程序，可以有效的提高SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，并結(jié)合PLC-5處理器，通過(guò)發(fā)出的BTW和BTR指令來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前期的整合和讀取，做到合理分工和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)提高SCADA系統(tǒng)對(duì)參數(shù)的速率的要求。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通信技術(shù)作為SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)與定位關(guān)鍵技術(shù)中主要功能成分，其通過(guò)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理，利用現(xiàn)代技術(shù)中的可編程控制器的DH+（DATA HIGHWAY PLUS）網(wǎng)有效的完成了整個(gè)數(shù)據(jù)鏈的有線(xiàn)運(yùn)行和傳輸，此外還可以利用無(wú)線(xiàn)通信站點(diǎn)，如泵站來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的調(diào)度和管理，從而實(shí)現(xiàn)了有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的有效結(jié)合，加強(qiáng)了局域網(wǎng)的信息互通，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蛿?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3 噪聲處理

在基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)與定位關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，需要充分發(fā)揮其對(duì)數(shù)值過(guò)濾的功能，有效的控制了壓力信號(hào)值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)噪聲的處理過(guò)程，正如下圖1、2所示，可以從中發(fā)現(xiàn)過(guò)濾前后的數(shù)值發(fā)生了明顯的改變。

圖1未過(guò)濾的信號(hào)波形

圖2過(guò)濾后的信號(hào)波形

另一方面，通過(guò)對(duì)SCADA檢測(cè)系統(tǒng)的完善可以有效的減少某一段范圍內(nèi)的噪聲頻率，盡可能的設(shè)計(jì)符合實(shí)際應(yīng)用的聲音過(guò)濾器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)干擾的屏蔽，從而避免其噪聲對(duì)管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的干擾。對(duì)此，需要對(duì)外來(lái)的信號(hào)源采取切實(shí)、可行的方案來(lái)解決問(wèn)題，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)環(huán)境的保護(hù)作用，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，SCADA系統(tǒng)在現(xiàn)代原油管道泄漏檢測(cè)中的作用是非常重要的，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和穩(wěn)定也具有非常深刻的含義，可以避免現(xiàn)代社會(huì)的環(huán)境免遭污染和破壞，可以最大程度的提高原油輸送的安全性和可靠性，同時(shí)也在一定程度上為社會(huì)發(fā)展的平穩(wěn)發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)。本文中基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測(cè)時(shí)所需要的一些關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了分析和探討，通過(guò)對(duì)SCADA系統(tǒng)在對(duì)管道檢測(cè)的過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理合模型對(duì)比，可以有效的降低原油管道泄漏的發(fā)生率，可以相對(duì)精確的分析出原油的輸送量和管道的輸送壓力等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道輸送的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，這樣有利于切實(shí)的保證管道原油輸送的安全性，最大程度的實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

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