物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的生產(chǎn)評估監(jiān)控系統(tǒng)

李月+王彩霞+崔海明

摘要：文章對國內(nèi)外輸油生產(chǎn)評估檢測方法進(jìn)行了分析，對油田輸油管道防盜監(jiān)測的方法進(jìn)行了探討。針對油田輸油管道防盜監(jiān)測問題，指出了油田輸油管道防盜監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是生產(chǎn)評估檢測報(bào)警及泄漏點(diǎn)的精確定位，并介紹了華北油田輸油生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：輸油；管道；泄漏；監(jiān)測；防盜

近年來，受利益的驅(qū)動不法分子在輸油管線打孔盜油，加上管道腐蝕穿孔威脅，生產(chǎn)評估事件時有發(fā)生一旦引起大的火災(zāi)爆炸環(huán)保事故，后果不堪設(shè)想。為努力維護(hù)管道安全，已經(jīng)投入了大量的人力物力，但形勢仍十分嚴(yán)峻。采用合適的生產(chǎn)評估在線監(jiān)測系統(tǒng)，則能夠?qū)崟r細(xì)致了解管線輸油工況變化，便于及時發(fā)現(xiàn)泄漏位置，以便及時發(fā)現(xiàn)泄漏，盡早采取相應(yīng)的措施，將損失危險降到最小程度；同時減少了巡線壓力，降低了職工勞動強(qiáng)度。

因此，輸油生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用成為油田亟待解決的問題。先進(jìn)的生產(chǎn)評估自動監(jiān)測技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)泄漏，迅速采取措施，從而大大減少盜油案件發(fā)生，減少漏油損失，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1. 國內(nèi)外輸油生產(chǎn)評估監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

輸油生產(chǎn)評估自動監(jiān)測技術(shù)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，美國等發(fā)達(dá)國家立法要求管道必須采取有效的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。

輸油管道檢漏方法主要有三類：生物方法、硬件方法和軟件方法。

1.1 生物方法

這是一種傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，主要是用人或經(jīng)過訓(xùn)練的動物（狗）沿管線行走查看管道附件的異常情況、聞管道中釋放出的氣味、聽聲音等，這種方法直接準(zhǔn)確，但實(shí)時性差，耗費(fèi)大量的人力。

1.2 硬件方法

主要有直觀檢測器、聲學(xué)檢測器、氣體檢測器、壓力檢測器等，直觀檢測器是利用溫度傳感器測定泄漏處的溫度變化，如用沿管道鋪設(shè)的多傳感器電纜。聲學(xué)檢測器是當(dāng)泄漏發(fā)生時流體流出管道會發(fā)出聲音，聲波按照管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)決定的速度傳播，聲音檢測器檢測出這種波而發(fā)現(xiàn)泄漏。如美國休斯頓聲學(xué)系統(tǒng)公司（ASI）根據(jù)此原理研制的聲學(xué)檢漏系統(tǒng)（wavealert），由多組傳感器、譯碼器、無線發(fā)射器等組成，天線伸出地面和控制中心聯(lián)系，這種方法受檢測范圍的限制必須沿管道安裝很多聲音傳感器。氣體檢測器則需使用便攜式氣體采樣器沿管道行走，對泄漏的氣體進(jìn)行檢測。

1.3 軟件方法

它采用由SCADA系統(tǒng)提供的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過流量或壓力變化、質(zhì)量或體積平衡、動力模型和壓力點(diǎn)分析軟件的方法檢測泄漏。國外公司非常重視輸油管道的安全運(yùn)行，生產(chǎn)評估監(jiān)測技術(shù)比較成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。殼牌公司經(jīng)過長期的研究開發(fā)生產(chǎn)出了一種商標(biāo)名稱為ATMOS Pine的新型生產(chǎn)評估檢測系統(tǒng)，ATMOS Pine是基于統(tǒng)計(jì)分析原理而設(shè)計(jì)出來的，利用優(yōu)化序列分析法（序列概率比試驗(yàn)法）測定管道進(jìn)出口流量和壓力總體行為變化以檢測泄漏，同時兼有先進(jìn)的圖形識別功能。該系統(tǒng)能夠檢測出1.6kg/s的泄漏而不發(fā)生誤報(bào)警。

目前國內(nèi)油田長距離輸油管道大都沒有安裝泄漏自動檢測系統(tǒng)，主要靠人工沿管線巡視，管線運(yùn)行數(shù)據(jù)靠人工讀取，這種情況對管道的安全運(yùn)行十分不利。我國長距離輸油生產(chǎn)評估監(jiān)測技術(shù)的研究從九十年代開始已有相關(guān)報(bào)道，但只是近兩年才真正取得突破，在生產(chǎn)中發(fā)揮作用。清華大學(xué)自動化系、天津大學(xué)精密儀器學(xué)院、北京大學(xué)、石油大學(xué)等都在這一方面做過研究。如：中洛線（中原—洛陽）濮陽首站到滑縣段安裝了天津大學(xué)研制的管道運(yùn)行狀態(tài)及泄漏監(jiān)測系統(tǒng)（壓力波法），東北管道局1993年應(yīng)用清華大學(xué)研制的檢漏系統(tǒng)（以負(fù)壓波法為主，結(jié)合壓力梯度法）進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。

2.生產(chǎn)評估監(jiān)測技術(shù)難點(diǎn)

生產(chǎn)評估監(jiān)測說到家只有一個難題：就是“狼沒來系統(tǒng)卻老是喊狼來了，狼真的來了他又不說話了”，為什么會這樣？因?yàn)椴恢朗裁词切孤?/p>

HKH生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)是一種量身定做的監(jiān)測系統(tǒng)。因?yàn)楣艿拦ぷ鬟^程千差萬別，沒有一個固定不變的模型可以套用。這種技術(shù)不是讓所有不同工況的管道去適應(yīng)一種固定的泄漏監(jiān)測程序，而是讓監(jiān)測系統(tǒng)去學(xué)習(xí)管道的特征，讓監(jiān)測系統(tǒng)去適應(yīng)去認(rèn)識每一條具體的管道。這一特點(diǎn)決定了開發(fā)調(diào)試工作的難度很大，也決定了每一條管道最終都會有一套最適應(yīng)其工藝特點(diǎn)的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。這也是HKH系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)評估監(jiān)測而幾乎不誤報(bào)警的原因。

3.生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)各種方法及特點(diǎn)

因監(jiān)測方法應(yīng)用原理不同使其在實(shí)際生產(chǎn)過程中的漏點(diǎn)監(jiān)測、定位方法有較大差異。

質(zhì)量分析法和體積分析法都是針對管道內(nèi)流體的量來確定管道是否發(fā)生泄漏，其缺點(diǎn)是只有管道內(nèi)的流體發(fā)生一定量的泄漏后才能確認(rèn)管道出現(xiàn)泄漏工況。

電磁監(jiān)測法在管道測漏應(yīng)用過程中其屬于非在線實(shí)時監(jiān)測，監(jiān)測過程需要巡線人員攜帶信號監(jiān)測器進(jìn)行監(jiān)測，其突出的特點(diǎn)是在管道未發(fā)生泄漏的情況下可以發(fā)現(xiàn)管道載閥位置，確定載閥或穿孔位置較為準(zhǔn)確，并進(jìn)行及時處理，其不足是：

3.1 需要兩名巡線人員操作監(jiān)測器沿管線進(jìn)行檢測。

3.2 電磁信號與管道的保溫層、防腐層、絕緣層的破損情況以及載閥的現(xiàn)場情況有關(guān)，保溫層、防腐層、絕緣層的破損情況越嚴(yán)重，電磁信號衰減越迅速，管道測漏的有效距離將縮短。

3.3 有效檢測距離較短，一般在5km左右，如增加檢測距離需要借助管線陰極保護(hù)樁或在管道上增加信號點(diǎn)。

3.4 電磁監(jiān)測法屬于非實(shí)時監(jiān)測，其不能實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時生產(chǎn)評估監(jiān)測。

3.5而常規(guī)負(fù)壓力波法，需人工設(shè)定一個壓力差（流量差）值，利用管道壓力差（流量差）進(jìn)行判斷，每年數(shù)百次以上誤報(bào)警或漏報(bào)（小泄漏報(bào)不了警）。

HKH系統(tǒng)是一套全自動實(shí)時管道監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它與同類產(chǎn)品相比具有每年無誤報(bào)警或幾次誤報(bào)警的低誤報(bào)警率，無漏報(bào)，定位精度高，監(jiān)測范圍大，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

4. HKH生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)介紹

HKH系統(tǒng)是一套基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能型生產(chǎn)評估監(jiān)測系統(tǒng)軟件。它克服了傳統(tǒng)方法的不足之處，能夠在多種復(fù)雜情況下對各種管道大小泄漏進(jìn)行及時報(bào)警和準(zhǔn)確定位。這是學(xué)習(xí)型系統(tǒng)，它通過短期的試運(yùn)行就可以對管道的情況有一個全面的了解，試運(yùn)行后系統(tǒng)可以識別什么是管道正常工作（如站內(nèi)進(jìn)行啟泵，停泵，調(diào)節(jié)輸出量大小等操作），什么是泄漏。如果管道發(fā)生的是少量的滲油，只要到達(dá)瞬時流量的0.5%系統(tǒng)就會報(bào)警，以上這些都是系統(tǒng)自動完成的，不需要人工設(shè)定。

HKH系統(tǒng)采用國家專利的誤差消除技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了泄漏量大于瞬時流量的0.5%時準(zhǔn)確報(bào)警，不僅實(shí)現(xiàn)了同類技術(shù)做不到的自動報(bào)警、自動定位，而且比同類技術(shù)手工定位精度還要高的多。系統(tǒng)在大于3%以上的泄漏時定位誤差僅幾十米，在泄漏量大于瞬時流量的0.5%時定位誤差范圍在+/-100m，而負(fù)壓力波法在這個區(qū)間連泄漏都發(fā)現(xiàn)不了，更談不上定位了。負(fù)壓力波法在較大泄漏條件下手工定位精度小于管道長度×0.5% + 100m，也就是說管道越長誤差就越大。