海上CCS 項(xiàng)目CO2在線監(jiān)測技術(shù)研究*

田文爽 （中國海洋石油集團(tuán)有限公司節(jié)能減排監(jiān)測中心）

工業(yè)革命以來，大氣中溫室氣體濃度顯著增加，全球應(yīng)對(duì)氣候變化形勢日趨嚴(yán)峻，極端氣候事件對(duì)民眾生活的影響越來越大。全球變暖背景下，國際社會(huì)邁向碳中和的共識(shí)不斷增強(qiáng)。但近年來，國際環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，能源市場存在明顯的不穩(wěn)定性和不確定性，為全球溫升控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來負(fù)面影響。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC） 2021 年第六次評(píng)估報(bào)告，全球溫升已達(dá)1.1 ℃，導(dǎo)致極端氣候發(fā)生頻率明顯升高[1]。隨著時(shí)間推移，各國越來越需要采取更有力的手段來推動(dòng)減排。CO2捕集與封存（CCS） 作為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模降碳的技術(shù)，普遍被國際作為未來減少碳排放、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。中國海油深入貫徹落實(shí)國家“雙碳”戰(zhàn)略部署，于2021 年啟動(dòng)了我國首個(gè)海上CO2封存示范工程，全面推進(jìn)CCS 產(chǎn)業(yè)發(fā)展。CCS 項(xiàng)目運(yùn)營的關(guān)鍵是要確保CO2得到長期封存。隨著全球范圍內(nèi)越來越多的CCS 項(xiàng)目開發(fā)，由于CO2封存泄漏而給環(huán)境、人員安全帶來的風(fēng)險(xiǎn)逐漸受到關(guān)注。因此，從保障海上CCS 項(xiàng)目相關(guān)平臺(tái)人員作業(yè)環(huán)境安全性的角度出發(fā)，開展海上CCS 項(xiàng)目平臺(tái)環(huán)境CO2在線監(jiān)測技術(shù)研究。

1 CO2監(jiān)測現(xiàn)狀

CO2捕集、利用與封存項(xiàng)目全流程都涉及到CO2介質(zhì)，作為窒息性氣體，環(huán)境中CO2濃度超過一定限值，將對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。根據(jù)童朝陽等[2]的研究，人體吸入的空氣中CO2濃度超過2%（體積分?jǐn)?shù)）就會(huì)激活呼吸換氣的生理反應(yīng)，對(duì)周圍其他有害氣體的耐受性也將會(huì)大幅下降。美國政府工業(yè)衛(wèi)生專家協(xié)會(huì)（ACGIH）公布的職業(yè)接觸限值（OELs） 中，CO2的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度為9 000 mg/m3，短時(shí)間接觸容許濃度為54 000 mg/m3，我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CO2時(shí)間加權(quán)平均容許濃度為9 000 mg/m3，在數(shù)據(jù)上與ACGIH 要求一致，短時(shí)間接觸容許濃度為18 000 mg/m3，比ACGIH 要求更嚴(yán)格[3]。

雖然大多數(shù)CO2封存項(xiàng)目被驗(yàn)證是安全的，但潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。2010 年12 月與2011年2 月，美國丹伯里（Denbury）公司位于洛杉磯和德克薩斯州的CO2輸送管道因焊接缺陷發(fā)生泄漏[4]；2011 年8 月，丹伯里公司在密西西比開展的CO2強(qiáng)化驅(qū)油項(xiàng)目中發(fā)生井噴，大量CO2、原油和鉆井泥漿持續(xù)噴出，造成井口附近的鹿等動(dòng)物窒息[5]；2020 年2 月，丹伯里公司的一條CO2輸送管道再次發(fā)生故障，導(dǎo)致密西西比州Satartia 附近的49人生命安全受到威脅，約300 名居民被迫撤離[6]。因此，環(huán)境中CO2濃度是影響海上CCS 設(shè)施及周邊平臺(tái)人員作業(yè)環(huán)境的重要因素之一，在項(xiàng)目中對(duì)CO2進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測是十分必要的。

在已實(shí)施的眾多項(xiàng)目中，建設(shè)方或運(yùn)營方采取了多種監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測實(shí)踐，以確保CO2封存安全性，主要包括以地震監(jiān)測、測井技術(shù)等為代表的地球物理監(jiān)測技術(shù)，以井流體化學(xué)分析、示蹤劑技術(shù)、土壤氣體分析、大氣監(jiān)測等技術(shù)為代表的地球化學(xué)監(jiān)測技術(shù)以及地下模擬技術(shù)等[7]。如神華煤制油深部咸水層CO2地質(zhì)封存示范項(xiàng)目采用井下溫度壓力監(jiān)測和時(shí)移VSP 地震監(jiān)測技術(shù)，確認(rèn)了CO2運(yùn)移范圍。采用淺層地下水監(jiān)測、原位通量監(jiān)測、近地表CO2/SF6監(jiān)測等，從不同角度對(duì)CO2泄漏進(jìn)行了監(jiān)測[8]。挪威國家石油公司在Sleipner 項(xiàng)目中的地震監(jiān)測結(jié)果顯示了CO2層狀羽狀體在咸水層內(nèi)的發(fā)展和運(yùn)移狀況；加拿大Weyburn 項(xiàng)目中，定期取樣對(duì)pH 值、Ca2+、Mg2+、溶解固體（TDS）總量等進(jìn)行分析，監(jiān)測CO2與儲(chǔ)層流體及巖石基質(zhì)發(fā)生的短期化學(xué)反應(yīng)，而注入碳的同位素能監(jiān)測到CO2向儲(chǔ)層的運(yùn)移[9]。李琦等分析了SECARB、Otway、Lacq、Weyburn、 Gorgon、 Sleipner、 In Salah、 Sn?hvit、CO2SINK 等全球幾個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)測內(nèi)容，根據(jù)分析結(jié)果，所參考的各海外油氣田在監(jiān)測對(duì)象及監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用中僅有SECARB，Otway，Lacq 對(duì)大氣CO2濃度進(jìn)行了監(jiān)測[10]。

國內(nèi)外對(duì)CCS 項(xiàng)目的監(jiān)測以地面設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、地面管線完整性監(jiān)測、CO2注入流量監(jiān)測、井筒完整性監(jiān)測、羽流前沿跟蹤、封存箱體蓋層/斷層完整性監(jiān)測、地面/近地表土壤與水質(zhì)監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測等為重點(diǎn)，對(duì)大氣CO2濃度，特別是對(duì)人員活動(dòng)空間的CO2濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測重視程度相對(duì)較低，研究應(yīng)用涉及較少。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 監(jiān)測范圍

海上CCS 項(xiàng)目監(jiān)測范圍包含海平面以上、海洋水體及海底地質(zhì)多個(gè)維度，相比陸地項(xiàng)目監(jiān)測難度及成本更高。注入平臺(tái)及周邊油氣田生產(chǎn)設(shè)施具有空間緊湊、生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、有多種有毒有害氣體存在的可能等特點(diǎn)，加之受限空間較多，人員疏散的及時(shí)性也難以保障。因此，平臺(tái)環(huán)境CO2監(jiān)測是海上地質(zhì)封存監(jiān)測系統(tǒng)中的核心之一。建設(shè)適合海上CCS 項(xiàng)目的在線監(jiān)測系統(tǒng)，需要結(jié)合海上生產(chǎn)設(shè)施的特點(diǎn)并兼顧項(xiàng)目的監(jiān)測需求做好規(guī)劃。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

結(jié)合當(dāng)前海上CCS 項(xiàng)目的環(huán)境CO2監(jiān)測需求，系統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、系統(tǒng)平臺(tái)層以及應(yīng)用展示層。監(jiān)測系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖1。

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)功能架構(gòu)Fig.1 Functional architecture of the monitoring system

監(jiān)測系統(tǒng)通過上述功能架構(gòu)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)流、信息流集成統(tǒng)一的管控展示體系。監(jiān)測系統(tǒng)工作流程見圖2。

圖2 監(jiān)測系統(tǒng)工作流程Fig.2 Workflow of the monitoring system

數(shù)據(jù)采集層由多個(gè)CO2氣體濃度監(jiān)測傳感器、氣象參數(shù)傳感器等監(jiān)測設(shè)備組成，根據(jù)海上平臺(tái)監(jiān)測場景，在注入設(shè)施泄漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)重點(diǎn)布置，可以對(duì)CO2濃度、氣象參數(shù)進(jìn)行連續(xù)、自動(dòng)在線監(jiān)測；同時(shí)預(yù)留第三方接口，滿足系統(tǒng)對(duì)海洋環(huán)境原位監(jiān)測、海底地質(zhì)監(jiān)測等的可擴(kuò)充性。數(shù)據(jù)傳輸層主要包括數(shù)據(jù)采集器及傳輸模塊等，接收到來自采集層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，通過傳輸模塊把監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)平臺(tái)層進(jìn)行進(jìn)一步存儲(chǔ)和處理。系統(tǒng)平臺(tái)層搭建數(shù)據(jù)接口，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合，滿足數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、計(jì)算、交換需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端監(jiān)測設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢分析、查詢比較，進(jìn)行信息的處理和歸集整理，提供給用戶實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)展現(xiàn)。應(yīng)用展示層包括根據(jù)系統(tǒng)具體需求實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能模塊，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化，提供豐富的界面展示（濃度云圖、GIS、BIM 模型等）和多維數(shù)據(jù)展示形式（監(jiān)控圖、報(bào)表、趨勢圖、統(tǒng)計(jì)圖）；直觀、形象的實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測點(diǎn)位和整個(gè)區(qū)域的CO2濃度情況，并提供異常報(bào)警、區(qū)域定位等多種服務(wù)，以方便管理人員使用。

2.3 系統(tǒng)安全性

系統(tǒng)安全性主要從網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全兩方面考慮。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，海上平臺(tái)生產(chǎn)設(shè)施的信息網(wǎng)絡(luò)相對(duì)封閉，因此系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的安全性能夠得到有效保障?？紤]未來在陸地建立監(jiān)測中心的需要，規(guī)劃利用公司已有的云平臺(tái)進(jìn)行部署。規(guī)劃利用公司已有的云平臺(tái)進(jìn)行部署，并通過網(wǎng)關(guān)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。特別是考慮到生產(chǎn)安全，在DCS 和PMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出口以及平臺(tái)與陸地通信數(shù)據(jù)出口分別設(shè)置界面防火墻和IT 防火墻，對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)實(shí)施隔離。

在數(shù)據(jù)安全方面，監(jiān)測系統(tǒng)采用嚴(yán)密的身份驗(yàn)證和訪問控制機(jī)制，從賬號(hào)管理、口令安全、認(rèn)證授權(quán)、日志配置、IP 協(xié)議安全、系統(tǒng)服務(wù)及端口、數(shù)據(jù)執(zhí)行保護(hù)、SNMP 服務(wù)管理等多方面考慮，并設(shè)計(jì)核心數(shù)據(jù)隔離功能，避免無關(guān)人員接觸這些數(shù)據(jù)，從而保障數(shù)據(jù)安全。

3 監(jiān)測傳感器原理及選擇

3.1 常用氣體監(jiān)測傳感器原理

環(huán)境CO2在線監(jiān)測工作的開展，最重要的工作內(nèi)容是監(jiān)測技術(shù)及傳感器的選取和應(yīng)用。在大氣環(huán)境氣體的監(jiān)測技術(shù)中，按照原理主要有化學(xué)法和光譜學(xué)方法。

1）化學(xué)法可以根據(jù)氣體的化學(xué)性質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行環(huán)境氣體測量，如以酸堿反應(yīng)為基礎(chǔ)的指示劑滴定法等，受限于檢測時(shí)間長等難以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，常用于實(shí)驗(yàn)室檢測?；瘜W(xué)法更多的應(yīng)用原理為電化學(xué)分析方法，主要包括色譜、質(zhì)譜分析和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等。氣相色譜法是利用氣體在不同物理化學(xué)條件下移動(dòng)速度不同導(dǎo)致分離的分析方法，常用檢測設(shè)備有火焰電離檢測器（FID）與熱導(dǎo)檢測器（TCD）等；質(zhì)譜分析是在高真空下將樣品離子化，通過測量離子的譜峰強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)分析目的，常與氣相色譜聯(lián)用，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離與鑒定，相比氣相色譜法靈敏度更高。氣相色譜、質(zhì)譜檢測設(shè)備對(duì)樣品預(yù)處理要求較高，完成一次檢測通常需要幾分鐘到幾十分鐘，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，用于連續(xù)監(jiān)測還受限于成本偏高、設(shè)備體積較大；電化學(xué)分析是將氣體在電極處進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，通過電流或電壓等信號(hào)反映被測氣體濃度。常見的傳感器有電解式氣體傳感器、伽伐尼電池式氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、半導(dǎo)體式傳感器等。電化學(xué)傳感器監(jiān)測精度容易受到溫度波動(dòng)及其他干擾氣體的影響，通常壽命只有六個(gè)月到一年。

2）光譜學(xué)方法基于不同氣體分子對(duì)特定波長光的吸收特性不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的準(zhǔn)確監(jiān)測。該方法具有快速、非破壞、高效、動(dòng)態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，適用于現(xiàn)場快速檢測以及實(shí)時(shí)在線分析，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)安全等領(lǐng)域。常用于氣體在線分析的光譜學(xué)方法主要有非分散紅外（NDIR）、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、 差分吸收激光雷達(dá)（DIAL）、差分光學(xué)吸收光譜（DOAS）和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS） 等。NDIR 技術(shù)基于氣體在紅外波段的特定吸收特性進(jìn)行檢測，通過計(jì)算光譜強(qiáng)度的變化量可以反演出氣體濃度；CO2氣體吸收光譜的峰值主要集中在4.3 μm 區(qū)域，且在此區(qū)域幾乎不受其他氣體干擾，因此在CO2氣體濃度檢測領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。FTIR 技術(shù)是使樣品路和參考路的光產(chǎn)生干涉，并通過傅立葉變換轉(zhuǎn)換為紅外光譜圖，具有掃描速度快、光通量大和靈敏度高等技術(shù)優(yōu)勢；但價(jià)格相對(duì)較高，容易受到水蒸氣等雜質(zhì)的干擾。DIAL 技術(shù)將兩束高能激光引導(dǎo)到大氣中，將散射回來的光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行比較分析，得到氣體的吸收量；但整套系統(tǒng)非常復(fù)雜，運(yùn)行成本高，占地面積大。DOAS 是在紫外和可見波段對(duì)氣體分子的特征吸收進(jìn)行檢測分析的技術(shù)，具有無需采樣、高時(shí)間分辨率及低檢測限等特點(diǎn)；但一般6個(gè)月需要更換一次氙燈，并進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，運(yùn)行維護(hù)成本較高。TDLAS 技術(shù)利用了半導(dǎo)體激光器可調(diào)諧和窄線寬的特性，進(jìn)而避開其他氣體吸收譜線，具有高選擇性和高靈敏度；但目前設(shè)備價(jià)格較高，不適用于大規(guī)模布置。

3.2 傳感器選擇與布置

海上平臺(tái)設(shè)施環(huán)境具有濕度大、干擾氣體成分復(fù)雜等特點(diǎn)。在傳感器選擇上應(yīng)當(dāng)注意幾個(gè)方面：一是靈敏度，靈敏度是保障檢測精度的重要依據(jù)；二是抗干擾能力及防腐、防爆能力，由于海上環(huán)境較為復(fù)雜，因此傳感器的干擾性以及應(yīng)對(duì)氯離子腐蝕、電氣防爆也是保障性能和安全性的重要部分；三是體積與價(jià)格，由于海上設(shè)施復(fù)雜性，往往需要網(wǎng)格化布置傳感器，因此便于布置和性價(jià)比也是需要綜合考慮的重要部分。根據(jù)不同類型傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，選取NDIR 傳感器作為海上CO2在線監(jiān)測系統(tǒng)主要傳感器，并進(jìn)行人員活動(dòng)區(qū)域網(wǎng)格化布置，TDLAS 傳感器在泄漏高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位進(jìn)行局部布置，同時(shí)做好防腐、防爆處理。

對(duì)于傳感器布置點(diǎn)位的選擇，一般在海上設(shè)施各個(gè)甲板層上布設(shè)的傳感器越多，監(jiān)測系統(tǒng)就能夠獲得越多的數(shù)據(jù)，但實(shí)際的監(jiān)測中需要考慮功能與成本最優(yōu)原則。因此，在實(shí)際監(jiān)測環(huán)境中，應(yīng)在滿足監(jiān)測系統(tǒng)功能的前提下，利用有限的傳感器獲取最有價(jià)值的數(shù)據(jù)。布點(diǎn)的選擇遵循下列原則：一是范圍覆蓋，在人員重點(diǎn)活動(dòng)區(qū)域如生活甲板層和外操活動(dòng)區(qū)域等開展網(wǎng)格化布置；二是重點(diǎn)監(jiān)測，在CO2壓縮機(jī)房和管路沿線封閉環(huán)境等點(diǎn)位加強(qiáng)監(jiān)測。

4 數(shù)據(jù)傳輸模式

數(shù)據(jù)傳輸主要是通過不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與監(jiān)測設(shè)備之間的通信。數(shù)據(jù)傳輸層接收到來自分布式數(shù)據(jù)采集設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)平臺(tái)層進(jìn)行進(jìn)一步存儲(chǔ)和處理。綜合多方面因素考慮，海上平臺(tái)環(huán)境CO2在線監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸部分采用有線傳輸和無線傳輸兩種形式。

1）有線傳輸。對(duì)于新建平臺(tái)設(shè)施部署監(jiān)測系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)階段做好規(guī)劃，盡量采取有線傳輸模式?？紤]到傳輸距離，選用RS485 串口通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的有線傳輸，減少數(shù)據(jù)傳輸過程的丟失。監(jiān)測終端的表頭式傳感器通過RS485 通信協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)采儀中，數(shù)采儀整合數(shù)據(jù)后再通過TCP/IP 協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。其他箱體式監(jiān)測儀如TDLAS 氣體傳感器、CO2紅外線氣體分析儀直接采用TCP/IP 協(xié)議，將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，平臺(tái)分析服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)并于前端展示。在平臺(tái)間及平臺(tái)到陸地的數(shù)據(jù)傳輸過程中，可以使用海油海底光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并在陸地機(jī)房中部署服務(wù)器、操作平臺(tái)。

2）無線傳輸。無線傳輸具有不依賴現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、擴(kuò)容能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，既有平臺(tái)設(shè)施增設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，對(duì)海上平臺(tái)設(shè)施無法布線的局部區(qū)域，在就近區(qū)域的數(shù)據(jù)采集儀與服務(wù)器之間采用無線LoRa（Long Range Radio）傳輸?shù)男问?。LoRa 通過無線射頻進(jìn)行通信，能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)一步傳輸?shù)椒?wù)器，在同樣的功耗下比其他無線方式通信的距離更遠(yuǎn)，對(duì)平臺(tái)內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)位的數(shù)據(jù)傳輸有較強(qiáng)適用性。對(duì)于超遠(yuǎn)距離傳輸，可以采用衛(wèi)星通信的形式，但考慮到衛(wèi)星通信延時(shí)高、帶寬低、成本高的缺點(diǎn)，只有未來在遠(yuǎn)離平臺(tái)的海床、海洋中的原位傳感器采用衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸方式。

5 應(yīng)用與展示層

監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用主流B/S 框架結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮拈_發(fā)理念，系統(tǒng)規(guī)劃有平臺(tái)概覽、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警管理、報(bào)表管理、基礎(chǔ)配置、系統(tǒng)配置等主要功能模塊。監(jiān)測系統(tǒng)功能界面見圖3。

圖3 監(jiān)測系統(tǒng)功能界面Fig.3 Functional interface of the monitoring system

在平臺(tái)概覽展示方面，結(jié)合監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)空間及點(diǎn)位監(jiān)測的需求，將BIM+GIS 技術(shù)應(yīng)用于在線監(jiān)測系統(tǒng)中。該模塊能夠在界面上顯示海上平臺(tái)分布及實(shí)時(shí)監(jiān)測信息，包含設(shè)備編號(hào)、經(jīng)緯度、負(fù)責(zé)人等；通過對(duì)海上平臺(tái)的三維建模和監(jiān)測數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)擬合，繪制濃度云圖，實(shí)現(xiàn)BIM 數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)的融合及三維可視化展示。

數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計(jì)分析模塊能夠通過自定義搜索選擇平臺(tái)和點(diǎn)位名稱，并實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)，滿足用戶根據(jù)需求進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)篩選；支持以天、月及自定義等方式進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢和同比、環(huán)比趨勢分析，從時(shí)間和空間的角度進(jìn)行多樣化監(jiān)測數(shù)據(jù)展示和分析對(duì)比。

在報(bào)警管理中的報(bào)警限值模塊可以對(duì)環(huán)境CO2濃度的報(bào)警值進(jìn)行增、改、查、刪操作，除了常規(guī)超值報(bào)警外，監(jiān)測值短期波動(dòng)值過大時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。報(bào)警查詢模塊可以展示報(bào)警信息情況，以列表的形式顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)、報(bào)警點(diǎn)位、記錄時(shí)間等信息，用戶能夠便捷的對(duì)監(jiān)測指標(biāo)異常的報(bào)警信息進(jìn)行查看。

報(bào)表管理模塊能夠在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，顯示海上平臺(tái)各個(gè)點(diǎn)位環(huán)境CO2濃度監(jiān)測的信息，可以通過自定義搜索選擇平臺(tái)和點(diǎn)位名稱，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)查詢時(shí)間段進(jìn)行選擇，并以列表的形式顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)、時(shí)間、氣象參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，使用戶能夠以時(shí)間、位置、指標(biāo)為基本統(tǒng)計(jì)維度，直觀、清楚地查看及導(dǎo)出報(bào)表。

基礎(chǔ)配置與系統(tǒng)配置模塊可以對(duì)監(jiān)測指標(biāo)、監(jiān)測點(diǎn)位、用戶信息、用戶權(quán)限等信息進(jìn)行管理，以列表的形式顯示對(duì)應(yīng)信息，并進(jìn)行增、改、查、刪操作。

6 結(jié)論及展望

CCS 技術(shù)在碳減排領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，但其潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)也在一定程度上制約著技術(shù)的發(fā)展。結(jié)合“雙碳”背景以及海上CCS 項(xiàng)目的發(fā)展，介紹了海上平臺(tái)CO2在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)研究情況，重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)安全性、監(jiān)測傳感器的原理及選擇，以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模式和應(yīng)用與展示功能。該系統(tǒng)以CO2監(jiān)測傳感器為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海上平臺(tái)環(huán)境CO2的實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有同比和環(huán)比分析、趨勢分析、報(bào)表管理、報(bào)警管理以及基礎(chǔ)配置和系統(tǒng)配置等功能，為海上CCS 項(xiàng)目順利開展提供了平臺(tái)環(huán)境CO2監(jiān)測的解決方案。

現(xiàn)階段，由于技術(shù)和成本問題，海上平臺(tái)環(huán)境CO2在線監(jiān)測的布點(diǎn)仍局限在平臺(tái)及周邊區(qū)域，對(duì)于遠(yuǎn)離平臺(tái)的區(qū)域開展連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測仍面臨設(shè)備供電、數(shù)據(jù)傳輸、點(diǎn)位選擇及固定、傳感器回收維護(hù)等諸多問題。未來海上CCS 項(xiàng)目CO2在線監(jiān)測仍有很大發(fā)展空間，引入更多先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和多維度的監(jiān)測參數(shù)，建設(shè)集成更先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備與通信設(shè)備的海陸空一體的CCS 項(xiàng)目綜合監(jiān)測中心，優(yōu)化監(jiān)測布點(diǎn)的選擇，實(shí)現(xiàn)覆蓋整個(gè)封存區(qū)域的連續(xù)、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測，對(duì)于了解海上CCS 項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境影響狀況、量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和進(jìn)行泄漏預(yù)警等具有重要的意義。