基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測關鍵技術研究

孫新亮 劉亭

摘 要：隨著我國現(xiàn)代化的進程不斷深入，科學信息技術也越來越發(fā)達，其中的自動化技術的應用也越來越廣泛和普遍，并且在原油運輸?shù)墓艿乐幸仓饾u的結合運用SCADA系統(tǒng)來實現(xiàn)對原油輸送過程的監(jiān)測和控制功能。此外，還利用先進的PLC 技術來對原油輸送工程實行壓力釋放、溫度控制、噪聲處理，通過對信息數(shù)據(jù)收集等來直接管理和控制整個運輸過程，實現(xiàn)遠程監(jiān)測的目的和作用，在一定程度上減少了人力、物力的消耗等情況。本文立足于當前我國已有的原油管道的檢測技術的現(xiàn)狀，針對管道泄漏的問題，分析了原有的管道泄漏檢測的判斷和定位方法，從而引出了泄漏檢測與定位對SCADA系統(tǒng)的一系列要求。同時，在基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測中的關鍵技術進行深入的探討和研究。

關鍵詞：原油管道;泄漏;SCADA系統(tǒng);技術

在如今的社會發(fā)展形勢下，我國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進行輸送，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，由此都會引起管道原油的泄漏問題，而發(fā)生泄漏問題不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，還會造成社會恐慌的問題，因此需要對原油管道進行嚴格的檢測和監(jiān)管，以保住原油管道輸送的安全，維護社會的穩(wěn)定和和諧。同時，隨著現(xiàn)代自動化技術的迅速發(fā)展，越來越多的原油輸送管道開始采用SCADA系統(tǒng)技術，通過結合應用現(xiàn)代化的SCADA系統(tǒng)的優(yōu)勢，將對管道原有的檢測系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)有效的結合起來，以此在基于SCADA系統(tǒng)原油管道泄漏檢測技術的實際應用中，實現(xiàn)我國對原油管道的監(jiān)測和控制，促進現(xiàn)代化信息科學技術的進步和發(fā)展。

1 基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測技術現(xiàn)狀分析

目前，由于我國的信息化發(fā)展不斷提高，在原油管道輸送的過程中也開始應用了現(xiàn)代化的SCADA系統(tǒng)，使其其在應用中帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但是其系統(tǒng)實際應用中還是存在一定的缺點和劣勢的，例如安裝使用的經(jīng)濟成本比較高，尤其是在數(shù)據(jù)管理的過程中，不能有效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享的功能，往往會造成一定程度上的資源浪費和數(shù)據(jù)不準確的現(xiàn)象，從而會影響和制約原油管道的安全輸送。而本文建立在SCADA系統(tǒng)與原有的管道檢測系統(tǒng)相結合，通過加強對SCADA系統(tǒng)的管理和設計，可以基于SCADA系統(tǒng)的優(yōu)勢和特色來探索建立一個可以優(yōu)先檢測和定位原油管道泄漏問題的技術管理系統(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儀器來對原油輸送量進行監(jiān)控，同時將其瞬間的流量值和正常輸送的流量值進行記錄和對比，以此對管道的流量變化情況來對管道是否發(fā)生泄漏作出分析和判別。此外，當發(fā)生管道泄漏時，瞬間流量值應當呈現(xiàn)的是上升的趨勢，而壓力值下降，同時泄漏端的瞬間流量值和壓力值都呈現(xiàn)的是下降的情況。通過現(xiàn)象分析，與正常情況下的流量值的變化情況進行對比，以此來判斷管道是否發(fā)生了泄漏的情況。

1.2 原油管道泄漏的定位

由于泄漏檢測系統(tǒng)是可以隨時隨地的接收到管道流量的數(shù)據(jù)值的，可以結合一些管道輸送結構的特點來加以判斷出管道泄漏的位置，并結合以往的泄漏情況和檢測經(jīng)驗來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間，避免出現(xiàn)或引發(fā)更大的損失和災害。例如，當管道發(fā)生泄漏情況時，根據(jù)警報提示的位置來擴大搜索的范圍，并同時結合對報警發(fā)生的時間來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行定位，并進行記錄，通過OPC的數(shù)據(jù)接口可以傳輸?shù)絊CADA服務器中，然后最后保存到終端的計算機中，以便下次數(shù)據(jù)的整理和分析。

2 泄漏檢測與定位對SCADA系統(tǒng)的要求

2.1 系統(tǒng)配置

對于現(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，需要結合4個輸油站、2個遠控閥室進行壓力轉換后，并在中間加入原油泄漏的檢測的信號檢測器，輸出到PLC的終端，最后結合一些其他的輔助性檢測軟件來共同實現(xiàn)對管道泄漏的控制。

2.2 泄漏監(jiān)測系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)

在整個原油管道泄漏的檢測過程中，最基礎和最重要的是對數(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)中來接收和獲取，并借助SCADA系統(tǒng)自身的優(yōu)勢和特點，可以對已獲取的眾多信息數(shù)據(jù)進行分類和匯總，從中篩選出對檢測所需要的信息數(shù)據(jù)。一般情況下，篩選出的數(shù)據(jù)類型主要是出站壓力、出站的瞬間流量值、溫度、運行狀態(tài)等。

3 基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測與定位關鍵技術

由于基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測與定位關鍵技術所涉及的內(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和處理。

3.1 數(shù)據(jù)采集

通常情況下，SCADA系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的接受速度在1～2Hz，為了實現(xiàn)對管道泄漏數(shù)據(jù)的精準測算，其對參數(shù)的速率需要達到10Hz才可以。因此為了簡化整個管道檢測的程序，可以有效的提高SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，并結合PLC-5處理器，通過發(fā)出的BTW和BTR指令來對數(shù)據(jù)進行前期的整合和讀取，做到合理分工和數(shù)據(jù)轉換，以此來實現(xiàn)提高SCADA系統(tǒng)對參數(shù)的速率的要求。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通信技術作為SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測與定位關鍵技術中主要功能成分，其通過對各個監(jiān)測點的終端的數(shù)據(jù)進行收集和管理，利用現(xiàn)代技術中的可編程控制器的DH+（DATA HIGHWAY PLUS）網(wǎng)有效的完成了整個數(shù)據(jù)鏈的有線運行和傳輸，此外還可以利用無線通信站點，如泵站來完成對數(shù)據(jù)信息的調(diào)度和管理，從而實現(xiàn)了有線和無線的有效結合，加強了局域網(wǎng)的信息互通，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蛿?shù)據(jù)的準確性。

3.3 噪聲處理

在基于SCADA系統(tǒng)的泄漏檢測與定位關鍵技術的實際應用中，需要充分發(fā)揮其對數(shù)值過濾的功能，有效的控制了壓力信號值，從而實現(xiàn)了對噪聲的處理過程，正如下圖1、2所示，可以從中發(fā)現(xiàn)過濾前后的數(shù)值發(fā)生了明顯的改變。

圖1未過濾的信號波形

圖2過濾后的信號波形

另一方面，通過對SCADA檢測系統(tǒng)的完善可以有效的減少某一段范圍內(nèi)的噪聲頻率，盡可能的設計符合實際應用的聲音過濾器，以此實現(xiàn)對信號干擾的屏蔽，從而避免其噪聲對管道泄漏檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的干擾。對此，需要對外來的信號源采取切實、可行的方案來解決問題，有利于實現(xiàn)對社會環(huán)境的保護作用，促進社會和諧發(fā)展。

4 結語

綜上所述，SCADA系統(tǒng)在現(xiàn)代原油管道泄漏檢測中的作用是非常重要的，對現(xiàn)代社會的發(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，同時也在一定程度上為社會發(fā)展的平穩(wěn)發(fā)展作出巨大的貢獻。本文中基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測時所需要的一些關鍵性技術進行了分析和探討，通過對SCADA系統(tǒng)在對管道檢測的過程中收集的數(shù)據(jù)信息進行整理合模型對比，可以有效的降低原油管道泄漏的發(fā)生率，可以相對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)，實現(xiàn)對管道輸送的實時監(jiān)測和控制，這樣有利于切實的保證管道原油輸送的安全性，最大程度的實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

參考文獻：

[1] 張繼光，王鳳琴.輸油管道SCADA系統(tǒng)雷擊防護問題探討[J].科技致富向?qū)?2012（35）：246.

[2] 孫偉，葉建華，張宇.基于SCADA的原油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)[J].油氣儲運.2010（12）：957-959.

[3] 薛廣民，陳明，沈亮.基于長輸管道SCADA運行數(shù)據(jù)的調(diào)控操作分析與研究[J].自動化博覽.2013（10）：92-95.

[4] 王金柱，王澤根，張丙辰，等.基于SCADA和GIS的油氣調(diào)控運行系統(tǒng)[J].油氣儲運.2011（12）：902-906.

[5] 宋春花.東營—臨邑輸油管線SCADA系統(tǒng)[J].石油化工自動化.

2002（03）：42-45.

[6] 王海生，張布悅，王桂增，等.輸油管道實時泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用[J].油氣儲運.2001（12）：17-22.

[7] 彭艦，劉玉生.基于SCADA系統(tǒng)應用DDE技術開發(fā)并行應用程序[J].工業(yè)控制計算機.2001（10）：11-12.

[8] 李莊，王立坤，周琰.基于虛擬儀器的原油管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)[J].電子產(chǎn)品世界.2001（15）：8-10.

[9] 鄭杰，吳荔清，劉潤華，等.輸油管道泄漏檢測信號的統(tǒng)計處理方法[J].石油大學學報： 自然科學版.2001（03）：84-85.

[10] 夏海波，張來斌，王朝輝.國內(nèi)外油氣管道泄漏檢測技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J].油氣儲運.2001（01）：1-5.

[11] 王琴琴.監(jiān)測監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)及其應用[J].勝利油田職工大學學報.2007，（03）：79-80.

[12] 晏江，程光.摩托羅拉新一代SCADA系統(tǒng)及其應用（一）[J].測控技術.1998（02）：59-61.

[13] 王立寧，李健，靳世久.熱輸原油管道瞬態(tài)壓力波法泄漏點定位研究[J].石油學報.2000（04）：93-96.

[14] 常景龍，李鐵.輸氣管道泄漏檢測技術的選擇和優(yōu)化[J].油氣儲運.

2000（05）：9-13.