陳秀玲

摘? 要：加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)應(yīng)用研究，分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的人工智能和現(xiàn)代信息化技術(shù)，探尋需要研究的內(nèi)容和方向，通過(guò)分析加油站油氣回收系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)平臺(tái)的搭建、采用的協(xié)議，以及亟待解決的棘手問(wèn)題，從而確定油氣回收在線監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)采用的對(duì)策和方法，從而更好的為環(huán)保部門(mén)實(shí)現(xiàn)油氣污染的高效、全程、在線監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：智能;在線監(jiān)測(cè);油氣回收

中圖分類(lèi)號(hào)：TE85? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）36-0156-03

Abstract： This paper conducts a research on the application of intelligent system for oil and gas recovery on-line monitoring in gas stations， analyzing the current research situation at home and abroad， and adopting advanced artificial intelligence and modern information technology， so as to explore the contents and directions that need to be studied. Through the analysis of the working principle of the gas station oil and gas recovery system， the construction of the system platform， the protocols adopted， as well as the thorny problems to be solved， the countermeasures and methods adopted by the oil and gas recovery online monitoring intelligent system are determined， so as to better provide technical support for environmental protection departments to achieve efficient， full-process and online supervision of oil and gas pollution.

Keywords： intelligence; online monitoring; oil and gas recovery

1 概述

隨著人民生活水平的提高，汽車(chē)成了家家必備的交通出行工具，有的家庭有兩部汽車(chē)甚至更多。截至2019年6月，公安部交管局發(fā)布稱(chēng)：我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)3.4億輛，汽車(chē)2.5億輛。有車(chē)輛，就離不開(kāi)加油站，全國(guó)加油站的數(shù)量超過(guò)10萬(wàn)座，那么加油站在油品、儲(chǔ)存、銷(xiāo)售等各環(huán)節(jié)不可避免的存在油氣揮發(fā)、泄露、安全等問(wèn)題。不僅污染環(huán)境，而且石油屬于不可再生資源，同時(shí)降低安全隱患，那么加油站的油氣回收問(wèn)題就更是需要我們科學(xué)的利用當(dāng)前技術(shù)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。

油氣回收，是指汽油儲(chǔ)運(yùn)、銷(xiāo)售過(guò)程中所產(chǎn)生的油氣通過(guò)一定裝置進(jìn)行回收，將油罐車(chē)卸油、儲(chǔ)油罐儲(chǔ)油、加油機(jī)加油過(guò)程中揮發(fā)的油氣收集到地下儲(chǔ)油罐內(nèi)，因此，開(kāi)展油氣回收及長(zhǎng)效監(jiān)管是削減甲烷等有害氣體的排放量，進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量的一種有效措施。油氣回收自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是指在油氣回收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)油氣回收運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的一系列設(shè)備的組合。

加油站油氣回收在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于三次油氣回收的策略方法，借助智能終端設(shè)備方便監(jiān)管和檢測(cè)，使用原有流量計(jì)原理的技術(shù)依據(jù)，確?？梢栽谧x取加油機(jī)原有內(nèi)部數(shù)據(jù)為前提，盡可能的節(jié)約大面積改造造成的施工或者鋪設(shè)線纜等費(fèi)用，利用智能化和現(xiàn)代信息化技術(shù)為手段，使用溫控式和壓力式相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉油氣回收系統(tǒng)。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析

Edward A. Payne， Greensboro提出了加油站油氣回收系統(tǒng)需要完善的問(wèn)題，并且研發(fā)出一種由壓力傳感器和數(shù)字處理器等設(shè)備共同組成的油氣回收系統(tǒng)，數(shù)字處理器可以接收壓力傳感器檢測(cè)的壓力數(shù)值，與標(biāo)準(zhǔn)的壓力數(shù)值進(jìn)行比較，從而可以實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)油氣回收系統(tǒng)的性能。該監(jiān)測(cè)裝置對(duì)加油站油氣回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)效果，提高了工作人員的工作效率，大大降低了人工檢測(cè)等危險(xiǎn)系數(shù)。但該裝置存在不能確定加油站油氣回收系統(tǒng)漏油點(diǎn)的位置，也不能存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)等缺陷。

Castronovo， Cynthia L等人發(fā)明出一種適用于加油站油氣回收系統(tǒng)性能的在線監(jiān)控設(shè)備，對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)的壓力、溫度等參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)、完善，實(shí)現(xiàn)可以在線監(jiān)測(cè)加油站油氣回收系統(tǒng)的多個(gè)參數(shù)，可以通過(guò)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油氣回收系統(tǒng)中的加油機(jī)的氣液比、油罐壓力、卸油區(qū)的油氣濃度，實(shí)時(shí)判斷加油站油氣回收系統(tǒng)回氣量、油罐密閉性等多個(gè)參數(shù)的性能、分析、評(píng)價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警等。

佛山市南海區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，為探究油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確性、適配性和穩(wěn)定性， 2016年開(kāi)展了油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試點(diǎn)研究。試點(diǎn)結(jié)果顯示， 油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、適應(yīng)各類(lèi)油氣回收設(shè)備， 是強(qiáng)化油氣回收監(jiān)管的有效手段。

國(guó)內(nèi)學(xué)者石力針對(duì)北京市油庫(kù)加油站油氣回收進(jìn)行分析與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的現(xiàn)狀，參考加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[GB1629-1996]中對(duì)北京市油庫(kù)油氣回收系統(tǒng)中儲(chǔ)油罐的改造、油氣回收裝置建設(shè)、裝油方式改進(jìn)以及油庫(kù)油氣回收案例分析等方面，對(duì)加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行分析對(duì)比，探索出當(dāng)前油氣回收系統(tǒng)試點(diǎn)使用技術(shù)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。

國(guó)內(nèi)浙江科技學(xué)院學(xué)者張紅星等人也研發(fā)了基于紅外視頻的加油槍油氣泄露檢測(cè)，包括系統(tǒng)壓力變送器、加油機(jī)采集單元、數(shù)據(jù)接收單元和數(shù)據(jù)處理單元四部分。其中，壓力變送器的作用是檢測(cè)油氣回收系統(tǒng)是否具有良好的密閉性;加油機(jī)采集單元用來(lái)采集加油機(jī)工作時(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)，并傳輸給接收單元;數(shù)據(jù)接收單元的作用是首先接收數(shù)據(jù)，然后傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，最終進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

3 需要研究?jī)?nèi)容

3.1 油氣回收系統(tǒng)原理

油氣回收研究的系統(tǒng)向下直接面向?qū)嶋H的加油站，并且需要與加油站的各種設(shè)備融合為一體，所以必須要了解加油車(chē)運(yùn)輸、汽油存儲(chǔ)和加油設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程。掌握具體的檢測(cè)裝置的工作模式，包括測(cè)量原理、精度以及傳輸協(xié)議等，油氣回收系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)框架

油氣回收監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)，借助人工智能技術(shù)，結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別控制，圖像識(shí)別油氣濃度提醒等技術(shù)。加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)框架如圖2所示。

3.3 嵌入式平臺(tái)的搭建

整個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)載體是工業(yè)級(jí)的嵌入式平臺(tái)，以德州儀器AM335X主芯片的嵌入式開(kāi)發(fā)板為平臺(tái)，具體實(shí)現(xiàn)信息的多方式收集、智能化處理和標(biāo)準(zhǔn)可靠上報(bào)。系統(tǒng)需要做到將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一方面?zhèn)鬟f給系統(tǒng)終端，監(jiān)測(cè)油氣回收的總量、設(shè)備的故障、設(shè)備的老化等問(wèn)題，另一方面?zhèn)鬟f給環(huán)保監(jiān)管部門(mén)，做到可以不間斷的監(jiān)管油氣回收的運(yùn)行狀態(tài)、油氣排量等。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的研究

由于不同的油氣回收設(shè)備的原理大不相同，檢測(cè)設(shè)備也型號(hào)各異，所有要求系統(tǒng)對(duì)不同的設(shè)備都應(yīng)該有較好的支持，比如常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)量、高精度模擬量、RS232/RS485和網(wǎng)絡(luò)接口等。上報(bào)給監(jiān)管機(jī)構(gòu)或者公示屏幕的信息，應(yīng)該在處理完信息的基礎(chǔ)上按照一定的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，交互式、嚴(yán)謹(jǐn)式的可靠傳輸。在這一點(diǎn)上，國(guó)家加油站油氣排放標(biāo)準(zhǔn)和大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB20952-2007）對(duì)加油站油氣排放限值、重要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)原理、相關(guān)檢測(cè)儀器的性能指標(biāo)和規(guī)定都做出了具體而規(guī)范說(shuō)明。

3.5 亟待解決的問(wèn)題

檢測(cè)數(shù)據(jù)需要考慮油氣回收裝置的檢測(cè)氣液比、密閉性和液阻等參數(shù)，并且為了使回收系統(tǒng)能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則需要解決如下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）羅茨流量計(jì)堵塞問(wèn)題

羅茨流量計(jì)又稱(chēng)為腰輪流量計(jì)，具有壓力損失小、量程范圍大、精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但液路中的固體雜質(zhì)容易使流量計(jì)堵塞，因此需要加裝過(guò)濾網(wǎng)并經(jīng)常清洗。

（2）液阻測(cè)量問(wèn)題

液阻需要在固定流量且打開(kāi)卸油口回氣閥門(mén)的情況下測(cè)量，但加油站運(yùn)行過(guò)程中卸油口回氣閥門(mén)是處于關(guān)閉的狀態(tài)，并且在測(cè)量時(shí)的時(shí)間不同，測(cè)量效果也存在著很大的偏差，因此需要考慮液阻測(cè)量以及偏差問(wèn)題。

（3）加油脈沖采集問(wèn)題

針對(duì)柴油機(jī)、汽油機(jī)的不同，以及不同加油站的加油槍等問(wèn)題，需要考慮加油脈沖采集問(wèn)題。

4 具體實(shí)現(xiàn)

油氣回收在線監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油氣回收過(guò)程中的氣液比（A/L），采取油氣流量控制調(diào)節(jié)閥模式或變頻控制模式，油氣存儲(chǔ)空間的壓力和加油站可燃?xì)怏w濃度等指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的有效性，并將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、以移動(dòng)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)上傳到監(jiān)測(cè)中心，工作人員在終端查看各個(gè)加油站現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及模擬圖形，方便實(shí)時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)并監(jiān)控各級(jí)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

4.1 冷凝+吸附

本系統(tǒng)在油氣一次、二次回收系統(tǒng)中采用冷凝+吸附相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用連續(xù)冷凝、多批方法降低油氣的溫度，使大部分油氣冷凝為液體實(shí)現(xiàn)回收，而沒(méi)有被冷凝為液態(tài)，少部分濃度較低的油氣再通過(guò)加裝一個(gè)吸附系統(tǒng)，對(duì)油氣進(jìn)行富集，從而使油氣濃度大大提高，并且啟動(dòng)吸附系統(tǒng)，減小了油氣的體積，實(shí)現(xiàn)冷凝和吸附并舉的效果。

4.2 改良加油槍

在二次回收系統(tǒng)中，將加油槍進(jìn)行改良。對(duì)加油槍增加同軸膠管和收集油氣的吸氣孔，大大提高回收油氣的吸氣率。同時(shí)增加吸氣孔，更加便于收集油氣，達(dá)到回收油氣的最佳效果。（如圖3）

4.3 使用智能液阻測(cè)量設(shè)備

借助密閉液阻綜合測(cè)試儀， 通過(guò)管線依次連接的氮?dú)馊肟诳焖俳宇^，限壓調(diào)節(jié)閥，流量調(diào)節(jié)閥，浮子流量計(jì)，壓力緩沖腔和氮?dú)獬隹诳焖俳宇^，限壓調(diào)節(jié)閥連接限壓壓力表，系統(tǒng)壓力表，密閉壓力表，液阻壓力表并聯(lián)后連接壓力緩沖腔，并聯(lián)后的管線還連接泄壓閥，測(cè)試油氣回收系統(tǒng)的正負(fù)壓狀態(tài)，密閉性和地下油氣管道的液阻。

5 結(jié)論

油氣回收在線監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)，借助智能化和現(xiàn)代信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和設(shè)備智能化操作和監(jiān)管，有效解決油氣回收應(yīng)用率低和油氣回收率低等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油氣回收再利用問(wèn)題，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)加油站各汽油加油槍氣液比、油氣回收系統(tǒng)密閉性和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)浇K端，實(shí)現(xiàn)顯示、存儲(chǔ)、打印、傳輸?shù)裙δ艿谋O(jiān)控功能。真正有效的起到在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)管作用;節(jié)約了資源（實(shí)現(xiàn)油氣回收再利用）、改善環(huán)境，又可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備老化、泄露等潛在的危險(xiǎn)，是一項(xiàng)長(zhǎng)治久安的系統(tǒng)工程。

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