淺談燃?xì)庵腔蹐稣局鲃宇A(yù)警模塊在生產(chǎn)運行中的應(yīng)用

趙盛開 劉國君

壽光實華天然氣有限公司 山東 壽光 262700

1 油氣行業(yè)現(xiàn)階段生產(chǎn)運行情況

1.1 介紹

隨著燃?xì)庑袠I(yè)迅猛發(fā)展和規(guī)模不斷擴大，燃?xì)獍踩芾砑半U情處置工作受到人民群眾與政府的高度重視。為做好燃?xì)獍踩ぷ?，我公司在天然氣場站、管道、閥室安裝了可燃?xì)怏w報警器、振動光纖、視頻監(jiān)控、周界報警等多個檢測預(yù)警系統(tǒng)。各系統(tǒng)獨立運行，不利于管道信息化、智能化建設(shè)。實華智慧場站應(yīng)急聯(lián)動平臺借助信息化科技手段，融合了GIS地圖、實時視頻、DAS振動光纖、可燃?xì)怏w報警器和周界圍欄、信息化管理等功能，將各系統(tǒng)有效整合，實現(xiàn)報警信息自動上傳至智慧場站應(yīng)急聯(lián)動平臺，利用地理信息數(shù)據(jù)、外部資源信息、其他業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)及以往事故資料，多級通知，分級響應(yīng)，數(shù)秒內(nèi)通知50～500人接警，平臺自動下發(fā)相應(yīng)的應(yīng)急處置任務(wù)，應(yīng)急人員依據(jù)對應(yīng)的角色、分工、步驟參與應(yīng)急處置與救援。電話漏接自動重?fù)埽蠓鶞p少應(yīng)急處置時間，增強判斷準(zhǔn)確度，提升協(xié)作效率與應(yīng)急處置能力。

1.2 研究背景

城市燃?xì)夤艿兰皥稣居捎诘谌绞┕て茐?、設(shè)備設(shè)施老化等安全隱患會導(dǎo)致燃?xì)庑孤?、燃燒、爆炸等險情發(fā)生。公司巡檢人員每天對管道、閥室、調(diào)壓柜進(jìn)行安全檢查，但仍存在漏檢漏報與23小時左右的燃?xì)庑孤r間窗。如此巨大的安全隱患勢必通過科技手段來提高防范，提示預(yù)警，避免災(zāi)害與損失的發(fā)生。

1.3 研究問題

隨著5G技術(shù)與人工智能的推廣應(yīng)用，我公司對重點部位及高后果區(qū)設(shè)置振動光纖、可燃?xì)怏w報警儀、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等電子傳感設(shè)備，實現(xiàn)24h不間斷監(jiān)控，并將實時監(jiān)控記錄回傳至監(jiān)控中心進(jìn)行綜合分析。監(jiān)控信號接入智慧場站系統(tǒng)，實現(xiàn)主動預(yù)警與應(yīng)急平臺聯(lián)動，提升應(yīng)急處置反應(yīng)速度與企業(yè)安全管控水平。

1.4 研究現(xiàn)狀

2016年，國家發(fā)改委、能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，將智能化作為基礎(chǔ)，促進(jìn)能源與信息深度融合，推動能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)發(fā)展[1]。公司巡檢人員每天對管道、閥室、調(diào)壓柜進(jìn)行一次安全檢查，但是兩次巡檢間有23小時以上的燃?xì)庑孤┦Э仄?。?018年開始有序地在管道、閥室安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)、分布式光纖防入侵振動檢測系統(tǒng)、可燃?xì)怏w報警器以及輸氣站周界防入侵系統(tǒng)，從技術(shù)上全面提升系統(tǒng)自動化水平，提高安全防范能力。

1.5 加裝設(shè)備要求

（1）分布式光纖DAS防入侵振動檢測系統(tǒng) 采用Φ-OTDR、相位干涉及解調(diào)技術(shù)，激光信號沿1芯傳感光纜傳輸，每時每刻都有瑞利散射光向后傳播，外界振動會改變散射回光相位發(fā)生變化并沿傳感光纜返回，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、采集解析之后得到有效入侵信號，同時計算萬分之一散射回光的傳輸時間乘以光在光纖中的傳播速度實現(xiàn)精確定位?？蓪崿F(xiàn)5公里范圍內(nèi)定位精度2米，50公里范圍內(nèi)定位精度20米的目標(biāo)。支持物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程上傳、聲音報警、短信報警等功能。

（2）視頻安防監(jiān)控系統(tǒng) 為預(yù)防管道沿線避免人為破壞，保障周邊環(huán)境、居民安全，依據(jù)《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》GA/T367-2001的相關(guān)規(guī)定，對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計綜合應(yīng)用視頻探測、圖像處理/控制/顯示/記錄、多媒體、有線/無線通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成等先進(jìn)而成熟的技術(shù)，配置可靠而適用的設(shè)備，構(gòu)成先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟、適用、配套的視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)。[2]公司安裝的海康威視視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)做到從設(shè)計到安裝源頭把控。

（3）可燃?xì)怏w報警器 工業(yè)用固定式可燃?xì)怏w報警器由放置在值班室內(nèi)的報警控制器和探測器組成，主要控制每個檢測點，在可燃?xì)怏w最易泄漏的地方安裝探測器，其核心部件是內(nèi)置檢測空氣中氣體濃度的可燃?xì)怏w傳感器。當(dāng)氣體濃度達(dá)到或超過報警控制器設(shè)置的報警點時，探測器將傳感器檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)化為電信號，氣體濃度越高、電信號越強，并可啟動外聯(lián)設(shè)備，如電磁閥、排氣扇等自動排除隱患。本公司安裝的固定式可燃?xì)怏w報警器，具有分辨率：1%LEL響應(yīng)時間：≤30S，檢測精度：≤±1%線性誤差：≤±1%。采用路由傳輸，可實現(xiàn)大批量儀器任意組網(wǎng)，現(xiàn)場聲光報警，遙控控制器報警，傳輸距離可達(dá)3公里接入值班室控制報警器。

（4）周界電子圍欄 根據(jù)GA 1551.1—2019，重點部位 油氣田企業(yè)治安反恐防范要求的重點部位包括但不限于以下部位：

a）周界；

b）周界出入口；

c）門衛(wèi)值班室；

d）安防監(jiān)控中心；

e）油氣處理核心裝置區(qū)

技術(shù)防范要求8.3.1周界應(yīng)設(shè)置入侵探測裝置，探測范圍應(yīng)能對周界實現(xiàn)有效覆蓋，不得有盲區(qū)[3]。我公司按照規(guī)范要求，在公司周界及輸氣站圍墻安裝了防爆張力圍欄，從技術(shù)上解決了周界安全問題。

2 現(xiàn)存問題和不足

（1）問題一：目前生產(chǎn)運行各系統(tǒng)間相對分散獨立，缺乏共享協(xié)同性，數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一利用，滿足安全運行需求的主動預(yù)警聯(lián)動狀態(tài)工作量很大。

（2）問題二：公司實現(xiàn)管道智能化升級改造缺少專業(yè)負(fù)責(zé)智能設(shè)備硬件操作、運維的技術(shù)人員和精通管道業(yè)務(wù)與人工智能的復(fù)合型專業(yè)人才。

（3）問題三：管線埋設(shè)一般都在野外，各類安全監(jiān)控設(shè)備安裝運行所需網(wǎng)絡(luò)連接和市電接入費用高，施工協(xié)調(diào)難度大。

（4）問題四：管道閥室和調(diào)壓柜存在燃?xì)庑孤┖屯鈦矸欠ㄟM(jìn)入風(fēng)險。

3 解決方案

（1）問題一解決方案 針對各類信息系統(tǒng)分散、獨立、共享性不夠、協(xié)同性不強的現(xiàn)狀，我公司與軟件公司合作開發(fā)了實華燃?xì)庵腔蹐稣竟芾硐到y(tǒng)，其主動預(yù)警模塊將視頻監(jiān)控、可燃?xì)怏w報警器、振動光纖、張力圍欄等安防設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動，險情發(fā)生一鍵上報至指揮部，指揮部綜合判斷現(xiàn)場實時視頻下發(fā)應(yīng)急任務(wù)，通過電話、短信、微信等多途徑通知相關(guān)責(zé)任人，精準(zhǔn)定位險情位置，提升險情響應(yīng)速度。相關(guān)責(zé)任人在APP上根據(jù)應(yīng)急預(yù)案要求，逐級完成各自的應(yīng)急任務(wù)，可實時跟蹤查看相關(guān)節(jié)點情況，快速與現(xiàn)場工作人員溝通、確認(rèn)險情狀況。在險情處置過程中，該系統(tǒng)可利用地理信息數(shù)據(jù)、外部資源信息、其他業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)和以往事故資料，采用多級應(yīng)急通知，以50～500人接警、秒通知救援人員方式，自動重?fù)芪唇与娫?，大大減少應(yīng)急響應(yīng)時間，提高事故判斷準(zhǔn)確率，提升維護(hù)搶修人員工作效率，具備快速處理突發(fā)事件的能力。

（2）問題二解決方案：外聘專業(yè)運維人員解決網(wǎng)絡(luò)安全和運行維護(hù)問題。使用簡單易用、穩(wěn)定可靠、自動宕機遷移、自動快照備份、更方便恢復(fù)數(shù)據(jù)的騰訊云服務(wù)器，實現(xiàn)更便捷的操作，解決主機24小時在線安全運行。網(wǎng)絡(luò)安全采用HTTPS和SSL技術(shù)，SSL以40位關(guān)鍵詞作為保證網(wǎng)絡(luò)傳輸安全的RC4流加密算法。

1）SQL安全：系統(tǒng)在防SQL注入方面，設(shè)置四道安全防護(hù)：

系統(tǒng)級SQL防注入檢測。

程序級安全防SQL注入系統(tǒng)。

禁止外部提交表單。

數(shù)據(jù)庫運行避免SQL字符串的組裝使用存儲過程

2）主機安全 架設(shè)安全防火墻，防DDOS攻擊，保證系統(tǒng)可用性。主機安全系統(tǒng)架構(gòu)采用SLB技術(shù)，可屏蔽真實的服務(wù)器IP地址，防止黑客入侵。

3）數(shù)據(jù)安全：在內(nèi)網(wǎng)搭建數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)安全，只需服務(wù)器即可訪問。數(shù)據(jù)庫采用雙機熱備模式，且會定時自動備份全量數(shù)據(jù)，有效防止數(shù)據(jù)丟失。

4）信息安全：重要數(shù)據(jù)采用安全性非常高的加密算法MD5加密，由于這種加密具有不可逆性，破解的可能性幾乎為零。

5）日志安全：所有的創(chuàng)建、編輯記錄行為，均記錄此操作發(fā)生的IP、用戶名、操作時間、操作內(nèi)容等，在發(fā)現(xiàn)安全問題時，可提供系統(tǒng)操作的追溯服務(wù)。

（3）問題三解決方案：①具備接入條件時優(yōu)先考慮接入農(nóng)電和寬帶網(wǎng)絡(luò)。②在無法接入農(nóng)電和寬帶網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，通過太陽能與風(fēng)電一體的方式，解決野外供電難題，所有供電增設(shè)24V、5A的ups電源，實現(xiàn)斷電保供，升降壓模塊能夠滿足視頻監(jiān)控和網(wǎng)橋的不同電壓需求。在無線數(shù)據(jù)傳輸方面，我們設(shè)置了工業(yè)級有線無線雙接入4G上網(wǎng)設(shè)備，構(gòu)建智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷網(wǎng)互為備用，能及時地回傳現(xiàn)場圖像等數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)橋的特點是功率大、傳輸距離遠(yuǎn)（最大可達(dá)50公里左右）、抗干擾強?？梢杂脕磉B接通常相隔幾百米到幾十公里的兩個或多個獨立的網(wǎng)段。

（4）問題四解決方案：針對高風(fēng)險與高后果區(qū)，做了如下工作

1）安裝DAS分布式光纖預(yù)警系統(tǒng)

分布式光纖聲波傳感器DAS系統(tǒng)，通過相位解調(diào)技術(shù)，可以實時準(zhǔn)確識別出外界振動源的頻率和時域波形，能精準(zhǔn)分析出振動源時頻特性，繪制距離、振動頻率、振動強度三維譜圖，實現(xiàn)入侵實時監(jiān)測，有效地降低高后果區(qū)由于第三方施工或泄露導(dǎo)致的安全風(fēng)險。沿管道走向埋設(shè)光纜與主機連接，當(dāng)振動強度高于預(yù)警值時報警，并確定報警位置，在地圖上標(biāo)注管道的預(yù)警點。實現(xiàn)了DAS與監(jiān)控聯(lián)動進(jìn)行抓拍并記錄取證。 GIS地圖顯示能夠加載整個管道沿線的衛(wèi)星地圖，.能識別光纜正上方，距離光纜1m，2m的挖掘，最遠(yuǎn)識別到離光纜10m外的挖掘信號。

2）安裝視頻監(jiān)控

管道沿線安裝視頻監(jiān)控，可實時監(jiān)控管道安全。利用網(wǎng)絡(luò)球機智能識別技術(shù)，對管道高后果區(qū)、閥室、調(diào)壓箱、場站周界進(jìn)行全時段視頻巡更，劃定警戒區(qū)域，對進(jìn)入?yún)^(qū)域的人員實施人臉偵測、越界偵測、徘徊偵測、物品遺留取走偵測等；對可疑人員進(jìn)行喊話驅(qū)離，確保對管道重點位置的可疑人、可疑物、違法行為及時驅(qū)離制止，保證生產(chǎn)運行安全。同時控制室會發(fā)出報警信號，值班人員會通過遠(yuǎn)程喊話進(jìn)行警告驅(qū)離，錄像鎖定證據(jù)。

3）燃?xì)鈭缶髀?lián)動報警

管道閥室、調(diào)壓柜、計量箱安裝防爆可燃?xì)怏w報警器，實現(xiàn)與實華智慧場站應(yīng)急平臺聯(lián)動。如發(fā)生泄漏報警，實華應(yīng)急處置平臺自動通知總指揮，員工會接到平臺應(yīng)急任務(wù)報警電話，根據(jù)應(yīng)急預(yù)案分工及步驟，做好應(yīng)急搶險工作。解決燃?xì)庑孤o法第一時間處理的隱患問題，增強安全保障。

4）安裝周界報警電子圍欄

張力式電子圍欄是一種安全、可靠、智能的周界防入侵報警系統(tǒng)，是防止非法逾越的障礙物和感應(yīng)、傳遞報警、拉壓報警、剪斷障礙物信息的機電裝置集合體。系統(tǒng)與視頻監(jiān)控實現(xiàn)聯(lián)動，對闖入者脈沖主機會發(fā)出聲光報警信號，啟動監(jiān)控抓拍功能，徹底改變了以往周界報警探測器環(huán)境適應(yīng)性差、易誤報的缺點。張力式電子圍欄全天候穩(wěn)定可靠，它集威懾、阻隔、報警三重功能于一身，是安防系統(tǒng)的第一道防線。

4 應(yīng)用案例

（1）計量柜漏氣應(yīng)急處置 公司安全員接到應(yīng)急平臺報警電話，通知墨龍計量柜可燃?xì)怏w報警儀發(fā)出天然氣泄漏預(yù)警。應(yīng)急處置人員經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)孔板閥下閥腔提升軸填料密封處泄漏，后用防爆工具對孔板閥下閥腔提升軸螺帽壓蓋進(jìn)行緊固，密閉檢測合格后應(yīng)急處置結(jié)束。

（2）第三方施工應(yīng)急處置 22年3月26日晚22點14分，安全員接到應(yīng)急平臺報警電話，紀(jì)臺線6號里程樁南100米附近振動光纜報警，隨后實時視頻監(jiān)控捕捉到在管道西側(cè)15米處挖掘機進(jìn)行取土挖沙作業(yè)。站長立即趕到現(xiàn)場進(jìn)行險情確認(rèn)并對施工隊進(jìn)行了安全教育、管道保護(hù)法宣傳、安全告知。施工隊停止作業(yè)，對挖掘處進(jìn)行回填，直至本次隱患徹底消除。

（3）暴力耕種應(yīng)急處置 22年4月13日晚23時許，應(yīng)急平臺報警，險情位置為紀(jì)臺線釣魚臺村魚塘附近，站長與值班人員趕往現(xiàn)場處置。發(fā)現(xiàn)村民在管道附近耕種，觸及管道伴行振動光纜。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)挖掘未及管道埋深但振動光纜被挖斷，數(shù)據(jù)已無法傳輸。該村民意識到后果嚴(yán)重，承諾將現(xiàn)場恢復(fù)原貌，不再耕種。次日，重新熔接光纜，恢復(fù)正常工作。

（4）異常工況提醒

場站工作人員設(shè)備巡查、檢查、維護(hù)保養(yǎng)等不到位，后臺通知提醒。逾期未完成短信通知分管領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行督促考核，防止超期造成生產(chǎn)隱患。

5 結(jié)束語

隨著國家進(jìn)一步推動燃?xì)庑袠I(yè)向精細(xì)化、智慧化方向發(fā)展，推進(jìn)各燃?xì)馄髽I(yè)由粗放式管理向由數(shù)據(jù)驅(qū)動的精細(xì)化管理轉(zhuǎn)型的要求，智慧場站系統(tǒng)主動預(yù)警與應(yīng)急聯(lián)動的應(yīng)用可以從技術(shù)層面有效的提升系統(tǒng)自動化水平，提高燃?xì)庑袠I(yè)安全防范能力。