現(xiàn)代通信及計算機技術(shù)在管道陰極保護上的應(yīng)用

【摘 要】對管道陰極保護電位的檢測、跟蹤和分析是判斷陰極保護系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況和保護效果的必要手段，應(yīng)用現(xiàn)代通信和計算機技術(shù)對陰極保護電位數(shù)據(jù)進行實時采集和傳輸，并將采集到的數(shù)據(jù)進行存儲和分析，既可提高數(shù)據(jù)的利用率、提高判斷保護效果的準確性，又能大大減輕工作人員的勞動強度，給管道安全平穩(wěn)運營增分。

【關(guān)鍵詞】管道陰極保護；遠程監(jiān)測；管理

到2015年我國擁有的油氣管道總里程將達到15萬公里，對于輸油氣管道管理而言，要求輸油氣管道運行具有百分之百的安全性、可靠性。影響管道運行安全性和可靠性的因素有管道的施工設(shè)計、管道的腐蝕、第三方破壞、地理環(huán)境以及誤操作等諸多因素，其中腐蝕是影響管道安全運行的主要因素，管道陰極保護是防止管道外防護層腐蝕的主要措施。

為了避免管道外腐蝕的發(fā)生，國內(nèi)外在90年代以后，基本上都采取外加涂層或電流的陰極保護技術(shù)。經(jīng)過長時間運行后，管道外防腐層老化問題也開始出現(xiàn)，而且在外防腐層施工和生產(chǎn)過程中不可避免要產(chǎn)生一些缺陷，因此外加電流陰極保護系統(tǒng)對于管道的安全穩(wěn)定運行比較關(guān)鍵。

一、現(xiàn)今輸油氣管線陰極保護管理面臨的主要問題

（1）數(shù)據(jù)量大，人工管理效益差

由于輸油氣管道覆蓋面廣，整條管線都需要定期地進行陰極保護電位數(shù)據(jù)的測量，陰極保護電位采集數(shù)據(jù)量極大，而陰極保護管理工作涉及面寬（包括圖文資料、工藝方法、設(shè)備參數(shù)等）、數(shù)據(jù)量大（包括輸油管線的陰極保護自然電位、斷電電位數(shù)據(jù)及其歷史運行數(shù)據(jù)等）?，F(xiàn)有的人工管理方式，存在著資料的存檔方式和處理手段不先進、不健全，分類、查詢困難，時間慢、效益差等不足，往往使管理工作不能很有效的進行，而這種局面的存在，不利于提高日常工作的效率和效益，不利于生產(chǎn)管理人員和維護人員的及時、準確、全面地了解輸油氣管道陰極保護的動態(tài)狀況，從而為其迅速、準確的決策提供有力幫助。

（2）無法直觀分析陰極保護效果動態(tài)變化情況

輸油氣管線陰極保護電位是一個不斷變化的參數(shù)，整條管線的參數(shù)在不同時期、同一位置的情況都不相同，依靠紙張方式的資料記錄不能對整條管線的陰極保護情況進行橫向、縱向的對比分析，從而不能掌握管線陰極保護效果的動態(tài)變化情況。

（3）管線可靠運行的要求

對于輸油氣管線管理而言，要求輸油氣管道運行具有百分之百的安全性、可靠性。輸油氣管線的陰極保護效果的本質(zhì)是電位測試方法的有效性以及數(shù)據(jù)分析方法的科學性。當能直接測試出管道極化電位或去極化電位，那么則容易控制管道電位。但在一些情況下，有陰極保護的管道上僅用管道對電解質(zhì)電位達到-0.85V來保護管道，仍會發(fā)生較為嚴重的腐蝕，其主要原因是陰極保護的失效。而且人工采集可能存在作弊行為，這是現(xiàn)今數(shù)據(jù)采集方式的一個致命的弱點。這些問題如果得不到有效的解決，一旦管線出現(xiàn)陰極保護效果差、管道腐蝕嚴重等問題，必將導致管線發(fā)生腐蝕穿孔、甚至爆管等，這不僅會給公司帶來經(jīng)濟上的重大損失，并帶來嚴重的安全隱患。

基于對現(xiàn)今輸油管氣線陰極保護工作的需要和目前存在問題的分析，為保證輸油氣管線的安全運營，急需要一套實時遠程監(jiān)測系統(tǒng)來對輸油氣管線陰極保護系統(tǒng)的各項參數(shù)進行掌握和分析，使管理者及時掌握管線陰極保護電位參數(shù)的變化，為管理層提供實時合理的決策依據(jù)。

二、遠程監(jiān)測系統(tǒng)

隨著計算機和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，使得遠程監(jiān)測陰極保護數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時監(jiān)測成為可能。

（1）傳輸模式的選擇

數(shù)據(jù)通信方式分為有線通信和無線通信兩種。有線方式分為電話線、光纖和專線方式；無線方式有GPRS、GSM和無線電臺。

目前大部分新建的長輸管道在施工過程中已經(jīng)同溝敷設(shè)了光纜，光纖通信以其大容量和高可靠性著稱，后期擴容建設(shè)也十分方便，只需在遠端加入光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可連入光纖網(wǎng)絡(luò)，且后期無需交納其它額外的通信費用，故選光纖通信作為該系統(tǒng)的通信方式。

GPRS網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)過十多年的建設(shè)之后，基本上做到了無盲區(qū)覆蓋，而且資費和速率也在日趨合理。因此，GPRS作為重點地段的應(yīng)急通信方式。

（2）系統(tǒng)工作過程

1.集成在測試樁上的智能電位采集終端將采集到的電位數(shù)據(jù)發(fā)送到光端機的通信端口，然后通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送到遠端服務(wù)器，遠端服務(wù)器中的后臺服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)的存儲和處理。

2.恒電位儀數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制也采用光纖通信方式，恒電位儀通過有線數(shù)據(jù)通信終端，將恒電位儀數(shù)據(jù)發(fā)送到光端機的通信端口，數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器后，最后通過服務(wù)器中對應(yīng)的后臺服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)處理。服務(wù)器端對恒電位儀的控制信號傳輸也通過該通道進行。

3.后臺服務(wù)程序在數(shù)據(jù)處理時，同時完成數(shù)據(jù)的存儲、通信和與GIS系統(tǒng)的信息交換工作。在GIS系統(tǒng)不工作時，可以實現(xiàn)自動的數(shù)據(jù)接受和信息下發(fā)功能。滿足數(shù)據(jù)采集無人的要求。

4.用戶通過GIS應(yīng)用程序提供的電子地圖、圖表和報表，可以直觀的觀察到恒電位儀工作情況和管道沿線保護電位變化的情況，同時可以通過輔助決策系統(tǒng)，幫助用戶分析強制電流陰極保護系統(tǒng)中相關(guān)部分故障的原因和應(yīng)對措施。

三、該系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能

1.全線陰保數(shù)據(jù)準確、及時采集

智能電位采集模塊可以自動采集數(shù)據(jù)并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的結(jié)果發(fā)送至管理中心，同時可以對恒電位儀進行遠程監(jiān)控。

2.陰極保護的集中管理

將管道全線陰極保護運行數(shù)據(jù)及相關(guān)信息匯總（包括管道信息、干擾源、沿線土壤及周圍環(huán)境等），由管線陰極保護人員進行專門管理，提高管理的科學性。

3.數(shù)據(jù)匯總及輔助分析

自動存儲運行數(shù)據(jù)，并形成圖表和報表，方便用戶分析和評價。輔助分析系統(tǒng)可以協(xié)助用戶分析運行狀況，對故障的處理提供參考方法，有助于管道陰極保護的科學管理。

四、傳統(tǒng)模式到此監(jiān)控模式的過渡

該系統(tǒng)由三個部分組成：系統(tǒng)管理軟件、通訊平臺和終端（包括電位采集終端、恒電位儀）。

1.每個陰極保護站將現(xiàn)有恒電位儀升級為具有通信功能模塊能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控的恒電位儀。

2.長輸管道為了腐蝕防護，不管是犧牲陽極法還是強制電流法，在管道邊相隔一定間距均設(shè)置了保護電位測試樁。因此遙測系統(tǒng)只需對沿線原有測試樁進行更新升級，安裝新的智能采集儀、參比電極和測試樁。

3.增設(shè)通訊設(shè)備和監(jiān)控中心，用于將遠端采集到數(shù)據(jù)通過通訊終端傳到中心服務(wù)器，監(jiān)控中心對陰極保護數(shù)據(jù)進行分析處理。

五、結(jié)束語

基于現(xiàn)代通信和計算機技術(shù)的陰極保護在線監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)陰極保護系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的自動采集、檢測和存儲分析，同時，可以實現(xiàn)對恒電位儀的遠程監(jiān)控。該系統(tǒng)對管道安全運行提供了有效的保障，實現(xiàn)了管理的及時性和準確性。陰極保護遠程監(jiān)控系統(tǒng)投資少效益好，能夠及時發(fā)現(xiàn)管道腐蝕狀況，避免重大事故的發(fā)生。