信息技術在石油管道運輸管理中的應用分析

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、沿線環(huán)境復雜，地理條件惡劣等特點，是維系原油產地與石油使用企業(yè)的一個重要傳輸渠道，對整個國民經濟的發(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，還包括相關的配套設備如罐區(qū)、泵房等。隨著信息技術的發(fā)展，石油輸油系統(tǒng)中逐漸將通信技術、計算機安全管理技術、控制技術等信息技術手段應用到管道的運輸管理中，將整個作業(yè)系統(tǒng)建立成為一個復雜的、功能完善的現(xiàn)代化輸油管理體系，特別是人工智能監(jiān)控技術的應用使得對石油管道運輸進行遠程在線管理成為了可能，可以不間斷對原油在管道運輸過程中的每一個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)檢測，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)和處理石油在管道運輸過程中出現(xiàn)的問題或異常，提升對管道管理的水平，節(jié)約運營和維護成本。

一、基于信息技術的輸油管道管理與監(jiān)控系統(tǒng)硬件結構分析

1.1、系統(tǒng)硬件構成與實現(xiàn)功能分析

GIS技術的應用特點與石油管道對信息技術的要求相匹配，可以對管道位置和其他信息等進行定位、分配和數(shù)據(jù)采集，進而結合其他硬件或系統(tǒng)構成一個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通信模塊以及遠程監(jiān)控中心部分構成。

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

整個系統(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)采集設備進行數(shù)據(jù)通信；RS232C接口用于與GSM等無線通信模塊進行通信和數(shù)據(jù)交換；內部中斷控制系統(tǒng)可以用于執(zhí)行預設指令或響應遠程監(jiān)控中心發(fā)送的操作指令。

整個系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：（1）對石油管道運輸過程中的數(shù)據(jù)進行采集，如流量、壓力等；（2）將傳感器、攝像頭等采集到的信號轉化為可被識別和處理的數(shù)據(jù)信息；（3）在本地進行基本信息處理，監(jiān)控輸油管道運行狀態(tài)；（4）定時與遠程監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)通信，響應控制請求等。

1.2、硬件模塊分析

分析圖1可知，整個系統(tǒng)分為多個模塊，每個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，可與傳感器模塊進行并行通信，與I/O接口模塊進行串/并通信，與GIS系統(tǒng)模塊進行串行通信，還可以外接存儲設備，便于對采集信息進行備份和管理。

GIS模塊主要由GSM數(shù)據(jù)收發(fā)模塊構成，包含GSM基帶處理器、射頻、供電、閃存、天線等多個部分，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)點的傳感器器件構成，可以實時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，便于實現(xiàn)智能化、自動化管道管理。

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

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

2.1、數(shù)據(jù)采集功能

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

2.2、輸油管道的管理與監(jiān)控

整個系統(tǒng)的功能流程為：當系統(tǒng)商店運行后，首先進行自檢，自檢無誤后進行初始化，開始對輸油管道進行狀態(tài)監(jiān)控和狀態(tài)管理。當檢測到某一狀態(tài)或接收到遠程控制指令時，進行數(shù)據(jù)采集并通過數(shù)據(jù)轉換變?yōu)榭杀蛔R別和處理的數(shù)據(jù)信息，中央處理器對該信息進行分析和判斷，若結果正常，則定時重復進行數(shù)據(jù)采集，若結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程監(jiān)控端供遠程監(jiān)控中心分析和判斷，信息發(fā)送完畢后重新進入數(shù)據(jù)采樣過程，同時等待遠程監(jiān)控中心的控制指令。當接收到控制指令時，系統(tǒng)進入中斷過程，優(yōu)先執(zhí)行控制指令。

通過上述流程即可實現(xiàn)對石油輸送管道的自動化、智能化管理。

總結

應用信息技術提升石油輸送管道的管理水平已經成為能源運輸管理的一種主流趨勢，具有非常實用的應用價值和推廣價值。

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