基于SCADA系统的原油管道泄漏检测关键技术研究

2015-04-29孙新亮刘亭

工业设计 2015年10期

孙新亮刘亭

摘要：随着我国现代化的进程不断深入，科学信息技术也越来越发达，其中的自动化技术的应用也越来越广泛和普遍，并且在原油运输的管道中也逐渐的结合运用SCADA系统来实现对原油输送过程的监测和控制功能。此外，还利用先进的PLC 技术来对原油输送工程实行压力释放、温度控制、噪声处理，通过对信息数据收集等来直接管理和控制整个运输过程，实现远程监测的目的和作用，在一定程度上减少了人力、物力的消耗等情况。本文立足于当前我国已有的原油管道的检测技术的现状，针对管道泄漏的问题，分析了原有的管道泄漏检测的判断和定位方法，从而引出了泄漏检测与定位对SCADA系统的一系列要求。同时，在基于SCADA系统的原油管道泄漏检测中的关键技术进行深入的探讨和研究。

关键词：原油管道;泄漏;SCADA系统;技术

在如今的社会发展形势下，我国的原油管道输送方式主要采取的还是传统的方式，在土地下深处挖掘出管道来进行输送，其传统的管道传输的方式存在着众多的弊端。诸如其由于深埋在土地深入容易遭受到雨水的侵蚀、人为的管道破裂等行为，由此都会引起管道原油的泄漏问题，而发生泄漏问题不仅会造成严重的环境污染，还会造成社会恐慌的问题，因此需要对原油管道进行严格的检测和监管，以保住原油管道输送的安全，维护社会的稳定和和谐。同时，随着现代自动化技术的迅速发展，越来越多的原油输送管道开始采用SCADA系统技术，通过结合应用现代化的SCADA系统的优势，将对管道原有的检测系统和SCADA系统有效的结合起来，以此在基于SCADA系统原油管道泄漏检测技术的实际应用中，实现我国对原油管道的监测和控制，促进现代化信息科学技术的进步和发展。

1 基于SCADA系统的原油管道泄漏检测技术现状分析

目前，由于我国的信息化发展不断提高，在原油管道输送的过程中也开始应用了现代化的SCADA系统，使其其在应用中带来了巨大的经济效益和社会效益，但是其系统实际应用中还是存在一定的缺点和劣势的，例如安装使用的经济成本比较高，尤其是在数据管理的过程中，不能有效的实现数据资源共享的功能，往往会造成一定程度上的资源浪费和数据不准确的现象，从而会影响和制约原油管道的安全输送。而本文建立在SCADA系统与原有的管道检测系统相结合，通过加强对SCADA系统的管理和设计，可以基于SCADA系统的优势和特色来探索建立一个可以优先检测和定位原油管道泄漏问题的技术管理系统。

1.1 原油管道泄漏的判断

根据原油管道上的流量检测仪器来对原油输送量进行监控，同时将其瞬间的流量值和正常输送的流量值进行记录和对比，以此对管道的流量变化情况来对管道是否发生泄漏作出分析和判别。此外，当发生管道泄漏时，瞬间流量值应当呈现的是上升的趋势，而压力值下降，同时泄漏端的瞬间流量值和压力值都呈现的是下降的情况。通过现象分析，与正常情况下的流量值的变化情况进行对比，以此来判断管道是否发生了泄漏的情况。

1.2 原油管道泄漏的定位

由于泄漏检测系统是可以随时随地的接收到管道流量的数据值的，可以结合一些管道输送结构的特点来加以判断出管道泄漏的位置，并结合以往的泄漏情况和检测经验来以此排除管道泄漏可能出现的原油和位置，从而缩短找到泄漏位置的时间，避免出现或引发更大的损失和灾害。例如，当管道发生泄漏情况时，根据警报提示的位置来扩大搜索的范围，并同时结合对报警发生的时间来推断和分析出泄漏的数据，从而可以将管道泄漏的位置进行定位，并进行记录，通过OPC的数据接口可以传输到SCADA服务器中，然后最后保存到终端的计算机中，以便下次数据的整理和分析。

2 泄漏检测与定位对SCADA系统的要求

2.1 系统配置

对于现代SCADA的系统配置是基于SCADA系统的管道泄漏监测系统而组成的，其组成部分主要涉及的有数据的信息采集和接收，以及现代通信传输等。其中，基于SCADA系统自身的特性，需要结合4个输油站、2个远控阀室进行压力转换后，并在中间加入原油泄漏的检测的信号检测器，输出到PLC的终端，最后结合一些其他的辅助性检测软件来共同实现对管道泄漏的控制。

2.2 泄漏监测系统所需的数据

在整个原油管道泄漏的检测过程中，最基础和最重要的是对数据信息的收集和管理，而这些所需要的数据和信息都是需要从SCADA系统中来接收和获取，并借助SCADA系统自身的优势和特点，可以对已获取的众多信息数据进行分类和汇总，从中筛选出对检测所需要的信息数据。一般情况下，筛选出的数据类型主要是出站压力、出站的瞬间流量值、温度、运行状态等。

3 基于SCADA系统的泄漏检测与定位关键技术

由于基于SCADA系统的泄漏检测与定位关键技术所涉及的内容有许多，本文主要分析了其数据采集、数据传输，以及噪声处理等方面的技术和处理。

3.1 数据采集

通常情况下，SCADA系统对数据的接受速度在1～2Hz，为了实现对管道泄漏数据的精准测算，其对参数的速率需要达到10Hz才可以。因此为了简化整个管道检测的程序，可以有效的提高SCADA系统的数据处理能力，并结合PLC-5处理器，通过发出的BTW和BTR指令来对数据进行前期的整合和读取，做到合理分工和数据转换，以此来实现提高SCADA系统对参数的速率的要求。

3.2 数据传输

数据通信技术作为SCADA系统的泄漏检测与定位关键技术中主要功能成分，其通过对各个监测点的终端的数据进行收集和管理，利用现代技术中的可编程控制器的DH+（DATA HIGHWAY PLUS）网有效的完成了整个数据链的有线运行和传输，此外还可以利用无线通信站点，如泵站来完成对数据信息的调度和管理，从而实现了有线和无线的有效结合，加强了局域网的信息互通，提高了数据传输的效率和数据的准确性。

3.3 噪声处理

在基于SCADA系统的泄漏检测与定位关键技术的实际应用中，需要充分发挥其对数值过滤的功能，有效的控制了压力信号值，从而实现了对噪声的处理过程，正如下图1、2所示，可以从中发现过滤前后的数值发生了明显的改变。

图1未过滤的信号波形

图2过滤后的信号波形

另一方面，通过对SCADA检测系统的完善可以有效的减少某一段范围内的噪声频率，尽可能的设计符合实际应用的声音过滤器，以此实现对信号干扰的屏蔽，从而避免其噪声对管道泄漏检测系统数据的干扰。对此，需要对外来的信号源采取切实、可行的方案来解决问题，有利于实现对社会环境的保护作用，促进社会和谐发展。

4 结语

综上所述，SCADA系统在现代原油管道泄漏检测中的作用是非常重要的，对现代社会的发展和稳定也具有非常深刻的含义，可以避免现代社会的环境免遭污染和破坏，可以最大程度的提高原油输送的安全性和可靠性，同时也在一定程度上为社会发展的平稳发展作出巨大的贡献。本文中基于SCADA系统的原油管道泄漏检测时所需要的一些关键性技术进行了分析和探讨，通过对SCADA系统在对管道检测的过程中收集的数据信息进行整理合模型对比，可以有效的降低原油管道泄漏的发生率，可以相对精确的分析出原油的输送量和管道的输送压力等数据，实现对管道输送的实时监测和控制，这样有利于切实的保证管道原油输送的安全性，最大程度的实现了经济效益和社会效益的统一。

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