管道泄漏监测信息集成应用的实现

2014-08-15龙涛庞道红邓莉张艳春

网络空间安全 2014年6期

龙涛+++庞道红++++邓莉++++张艳春

【摘要】管道泄漏监测不仅是油田企业生产要求，也是安全环保的需要，油田企业越来越重视对管道泄漏动态监测管理。本文以大港油田为实例，分别从管道泄漏监测技术发展、系统框架、功能组成、应用效果等方面，描述了基于不同泄漏监测技术的、分布式部署的管道泄漏监测系统的集成管理与应用的实现，并对应用效果进行了描述。

【关键词】大港油田；管道；管道泄漏；监测

1引言

管道监测的技术体系存在很大差异，除了仪表等硬件设备不同外，其他方面差异有：使用的数据模型标准不同，底层数据管理方式不同，包括SQL数据库管理、Access数据库管理、文件方式存储，数据计算方法不同，系统采用的技术不同，各自有自己的功能特点。此外，油田之前部署的监测系统都是C/S客户端模式的，这种运行模式有管理困难、数据无法共享、信息报送不及时、软件维护成本高等弊端。基于上述原因，需要从整体出发、综合考虑建设一套适用于全油田的管道泄漏监测系统管理平台，实现信息共享、降低运维成本、对管道有效管理。

2技术发展情况

大港油田近年来已经安装过的监控系统均采用负压波监测定位技术，随着管道的建设，各种监测技术也在不断发展，管道泄漏的监测方法很多，但其中很多方法都有成本高、操作难的缺点。次声波技术用于监测管内流体在突破管壁束缚时产生的次声波。实践中，该波特性受管内的杂波影响极小，传播速度恒定，信号能够非常清晰地传递到远端接收单元，为准确定位创造了条件。

近几年来，GIS（地理信息系统）信息技术已经成功应用于油田的地面工程和钻井工程系统，国内外已经出现成功地将次声波管道泄漏监测定位技术和GIS技术结合并应用在一起的综合管理平台。以GIS为基础，建立可视化的管道监测管理平台，构成完整的管道安全管理体；直观的人机界面方便了管理人员的操作和对泄漏发生地信息的即时了解；精确快速的报警系统确保泄漏在最短时间被发现，系统保证了有关部门和单位能在最短时间到达事发现场，借用通信网络和信息化技术，管理人员可以对管道情况进行监视，实现集中管理和数据信息共享，符合管道管理中对生产运营管理和安全管理要求。

3建设框架

基于信息共享、统一管理原则来规划系统总体建设方案：取消目前各管道部署的客户端监测系统改为用户终端，集中部署B/S模式的管道泄漏监测分析系统并建立一个中心数据库存储所有管道监测结果数据，并与GIS集成。系统架构如图1所示。

4功能组成

4.1数据库模型建设

依据目前使用的管道监测系统的结果数据构建基于Oracle的关系型数据库，主要存储管道信息、监测点的时间、温度、流量、压力、位置距离等信息，实现数据集中存储、统一管理。数据集中有利于保证数据的完整性和安全性，数据共享有利于支持其他信息系统的建设。

4.2管道泄漏监测分析系统的建设

管道泄漏监测分析系统为B/S结构，主要由数据采集分析系统、数据通信系统、数据监视处理系统三大部分组成。

1）数据采集分析系统数据采集分析系统对次声波信号和流量信号进行采集和处理。

2）通讯系统通讯系统通过网络通讯方式将分析结果数据传输到信息中心数据库。

3）数据监视处理系统数据监视处理系统安装在信息中心的虚拟服务器上，实现分路采集集中监控的目的。中心处理软件主要有参数设定模块、报警模块、处理系统分析模块、处理系统计算模块、处理系统滤波模块、处理系统脉冲信号处理模块、处理系统译码模块、地图数据库模块、故障诊断模块、管道数据库模型模块、应急中断管理软件、历史数据查询模块、模拟信号处理模块、识别软件、同步计时模块、同步显示模块、远程数据控制模块等软件。

主要功能是对各种数据进行分析、计算以曲线和数字两种形式显示负压波、流量的瞬时值，声光报警及定位，以及自学习、设备故障自我诊断功能、自适应、自识别、自纠错等功能。系统还可采用GPS授时解决上下游检测设备的时间同步问题。

可以将报警信号进行分级：A级为确认报警、B级为疑似报警，给管理人员提供参考。

4.3基于GIS的的综合监测管理平台的建立

在大港油田原卫星图片和矢量地图的基础上，构建基于GIS图形化的综合展示平台，以.NET FrameWork 为开发平台通过图的方式给人直观的展示界面。

1）系统安全认证方式中油AD域用户认证模式和系统认证模式相结合，确保系统数据访问的安全性。

2）系统主要功能模块系统除了具有一般的图形操作功能外根据用户的需求增加八个功能模块。

实时数据及曲线显示：可以实时显示首站、末站所监测管道的流量、压力、温度等数据并以曲线方式跟踪显示。

历史数据及曲线显示：可以查询指定时间范围内的首站、末站监测记录数据并以曲线方式显示，可以选择时间范围，曲线画面可任意构成。

数据查询：以列表方式显示首、末站小时数据和分钟数据，并提供数据下载。

简单报表：以表格方式显示指定时间范围内的工况参数，表中各位号点可由用户任意构成。数据提供下载。

报警信息查询：可以查询指定时间范围内历史报警情况。

报警信息图形化显示：系统正常运行时，显示管道首、末两端的运行数据，使人一目了然。发生泄漏时，可以通过闪烁、声音报警等方式在电子地图上标示出具体位置，报警内容包括管线名称、报警级别、泄露点距首、末站距离、里程数、大地经纬度坐标、泄漏持续时间、流量、温度、压力等数据，让人根据数据进一步判断。另外，报警信息可以以手机短信的方式发送到管理员指定的手机号中。

流程图显示：显示带有实时工况参数的工艺图，并可以拖动位号（即某一设备）以改变数据点的位置。由两部分构成：底图和位号。底图根据实际的工艺流程绘制，位号可根据需要添加或删除。

网络状态图：网络状态图可以对整个系统的网络状态进行实时监视。如果某一处发生网络异常，会在网络状态图中实时显示。

5结束语

（1）采集数据集中管理，有利于保证数据的完整性和安全性。数据全部传输到信息中心的数据库中，数据库管理人员方便对数据进行安全管理，避免因为各个站点的计算机损坏而造成数据丢失，同时信息中心的服务器有更加完备的安全措施，能够更好地保证数据的安全性。

（2）后期维护成本降低。将计算处理软件放于信息中心服务器中，使得项目实施后的维护工作难度大大降低，由于各个站点只是作为客户端浏览，不需要再进行后期维护，所有的维护工作都将在信息中心服务器上完成，大大减少了维护成本。

（3）能够更好地做到数据共享。随着油田信息技术的发展，系统的整合是一个大趋势，而数据共享就要发挥很大的作用。改进后的系统将各个站点的数据集中，方便与其他系统或其他项目共享数据，避免重复开发。

参考文献

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[2] 李炜等.基于负压波的输气管道泄漏检测与定位方法.中南工业大学学报（自然科学版），2003 34（z1）.

[3] 武伟强等.次声波法输气管道泄漏检测系统的信号处理.油气储运，2012 31（5）.

[4] 周鹏.管道泄漏监测的传感器网络中数据存取算法实现.小型微型计算机系统，2010 31（1）.

[5] 周德新等.管道泄漏监测与控制技术的研究.计算机测量与控制，2005 13（3）.