基于SCADA监控平台的温、湿度集中监控系统在输油站的运用

张胜红

摘 要：在成品油输送场站中，输油站点地域分布较散，对SCADA系统控制机房、通讯机房等区域的运行环境难以管理。在基于SCADA系统监控系统架构上提出输油站点环境温、湿度集中监控管理的方法，以实现延长输油站点各类设备生命周期，达到运行稳定和节能环保的目的，并为场站实现无人值守提供必要硬件保障。

关键词：机房；温湿度；节能环保；无人值守

1、概述

在成品油管道输送站点中，依靠各种配电、仪表、自动化、通信等设备组合成站点控制成品油管道稳定运行，但输送站点环境的温、湿度会影响设备的运行稳定性。随着输油站点自动化控制程度逐步提升，各类电气仪表设备对运行环境的要求越来越高，在输油站点开展环境温、湿度的规范化、标准化、直观化、高标准的管理，对降低设备故障率、延长设备的生命周期、保障生产稳定具有重要意义，同时，合理的温、湿度调控系统可以降低能耗，达到节能减排的目的。所以，在输油站点中，各区域环境温、湿度数据的集中监控是很有必要的。

2、现状

目前，贵州辖区内共有9个输油站点，输油站在机房、配电间、通讯室等区域对环境的温、湿度的管理较为薄弱，部分区域未纳入管理，未重视温、湿度管理对各类设备运行影响的重要性。一是依靠人工巡检，间隔时间较长，经常出现漏检和不检等问题；二是输油站空调系统温、湿度未按标准设定，没有季节性、地域性；三是空调系统依靠外部电源供电，雷雨季节经常出现晃电，供电稳定性较差，经常自动关机或故障导致机房温、湿度失控，不能及时发现温、湿度超标等问题；四是输油站空调长期运行，调节性能下降，导致能耗较高，达不到节能减排要求；五是在部分自动阀室的RTU室、电池间，空间狭小，没有空调系统，成为温、湿度自控盲区。

2.1输油站温、湿度的影响

输油站点的环境温、湿度对各类仪表、仪器会有影响。

温度偏高，易使机器设备散热不畅，影响设备运行的稳定性和可靠性，甚至造成宕机，影响系统运行；长期高温运行风险增加，温度升高将导致磁盘记录错误、传输误码率增高甚至失效、服务器自动保护停止工作、服务器硬盘损坏、计算机时钟主频降低及UPS铅酸密封免维护电池使用寿命急剧下降等危害。

湿度过大，易引起通信设备的金属部件和插接件锈蚀，并引起电路板、插接件和布线的绝缘下降，造成电路短路，空气太干燥又容易引起静电，危害设备安全。为保持通讯机房的相对湿度契合规范，可视具体情况在机房安装加湿器或抽湿机。

2.2输油站场区域环境温、湿度要求

按照《关于对〈国家管网集团华南公司电气管理暂行细则〉中电气设备运行环境管理要求的说明》和《国家管网集团华南公司电气管理暂行细则》，8.3.8条规定：高、低压变配电室的运行环境温度控制在10°C-30°C，相对湿度40%-70%为宜，达不到要求的应装设带有除湿功能的空调设备。

8.4.3 条规定：UPS应具备良好的运行环境，运行环境温度控制在10°C-30°C、相对湿度40%-70%为宜，并采取必要的降温、除湿、防潮、防尘措施。

8.10.2条规定：变频器间运行环境应为无尘、通风、无易燃易爆气体、无腐蚀性气体、无剧烈振动的室内环境，环境温度应控制在10°C-30°C，湿度控制在40%-70%之间，严禁阳光直射。

依据《国家管网集团华南公司自动化管理细则》对自控机柜间温、湿度要求：温度为18℃-28℃，湿度为30%-70%，并采取必要的降温、除湿、防潮、防尘措施。

2.3输油站温、湿度监控位置

因环境温、湿度对各类设备均有不同的影响，所以需对成品油管道输油站的室外环境、SCADA系统控制室等场所温、湿度进行有效的监控，对配电间、不间断电源UPS间、SCADA系统操作室、变频器室、阴极保护间、通讯机房、备件储存室及自动阀室等区域进行不间断的温、湿度监控。

2.4输油站环境温、湿度引起故障案例

在输油站也出现多次因为机房环境温、湿度超标运行导致设备异常问题发生，比如：2023年6月28日17：04分，尧龙山站出现SCADA系统数据通信中断，检查为SCADA系统服务器自动重启，核查为机柜间房间温、湿度器显示温度为31℃，服务器因为柜内温度超高，服务器自动停机。2023年6月28日13时28分发生西南北线SCADA数据闪断事件，通讯中断20S，经查明是河池中继站设备维护清理灰尘作业，光传输板卡因温度过高设备自动重启，导致路由重新计算，部分站点出现闪断情况。除了典型案例之外，很多设备的故障根源均间接性的与环境温、湿度管控不合理有关。

3、温、湿度集中监控系统

3.1 温、湿度信号采集

在SCADA系统信号采集时，依靠RS-485串口系统MODBUS通信协议进行信号采集读取温、湿度数据，每个区域的温、湿度控制器数据经过串口服务器24小时不间断采集，集中送PLC模块进行处理完成数据采集，如图1。

3.2数据传输监控

基于目前SCADA系统通讯网络，每个输油站使用了温、湿度系统后，通过内部生产网络将数据传输到公司调度服务器进行集中监控处理，通讯架构如图2。

3.3 集中监控

3.3.1站点监控数据表

在SCADA系统监控画面数据表内建立站场各区域温、湿度监控数据表，并在主监控画面上组态一个总报警点提示温湿度超標报警，便于站场巡检人员巡检查看，数据正常时为绿色，报警时为红色或者黄色。

3.3.2集中监控

在区域调度集中监控室操作站画面的数据表页面上，制作温、湿度集中监控数据表，采集辖区内各站点的温、湿度数据，集中在一个数据表内显示，当实时数据超过设定报警值时，数据闪烁且变色，在主监控画面上组态一个总报警点提示温、湿度超标报警。

集中监控画面也可以将门禁状态、机房灰尘检测等数据一同采集后进行集中监控运行。

3.3.3报警设置

报警阈值的设置在每个区域均不同，室外温、湿度只作为参考数据可以不设置报警阈值，有特别需求的可以按照站点需要进行设置；对其他区域根据公司和规范要求进行设置，可以根据站点位置和季节性不同而将报警阈值做出适当调整，将报警阈值适当缩小或者放宽，以适用于当地站点的管理需求。当温、湿度达到设定值时，系统自动发出报警信息提示监控人员某区域温、湿度不达标，需要人工现场处置，直到温、湿度恢复正常稳定后才消除报警提示信息。

3.4温、湿度运行记录

监控站点可以根据需求，将采集的温、湿度数据作为历史曲线进行保存，对于出现报警异常的信息录入报警事件信息保存至数据库，便于后期进行数据分析和问题调查研判。

4、PLC与调节系统的控制

4.1PLC与空调系统的通讯

空调控制可以与厂家开发，通过PLC与空调控制器进行RS485通讯或者其他通讯方式，根据输油站点区域配置，安装需要的控制命令写给空调控制器达到自动控制空调系统的目的。

4.2空调系统的监控与调节

4.2.1自动调节

根据地域不同和季节性区别编写匹配的控制逻辑，配合长期积累的经验值进行设定，在寒冷的季节，系统自动升高空调系统的控制温度，在炎热的季节，系统自动降低空调系统的控制温度。例如：控制机房要求温度控制在18℃-28℃之间，系统依据时钟辨别季节性并结合日平均溫度进行自动调整，冬季空调温度设定在20℃，夏季空调系统设定在26℃。带除湿功能的空调在湿度接近超标时，启动除湿或者补湿功能。

当PLC系统给空调设定一个温度点后，空调系统自动运行调节室内温度，经过10分钟后空调没有将环境温度调整到设定点温度，PLC再次将当前温度设定值降低或者升高一个梯度，再次进行检测，调整依旧不能调节到设定值，PLC将自动发出空调系统异常需要检查维护报警信息。

4.2.2手动调节

除了PLC可以通过自动调节功能外，还可以通过操作员远程对空调系统进行手动调节，从监控画面远程发出控制指令，启停空调系统、给定温度值、启动除湿功能等使环境温、湿度符合使用要求。

4.2.3空调系统自诊断

PLC与空调系统通讯后，可以监控空调系统的健康状态，当出现系统掉电、故障等问题时，PLC将发出预警信息，达到系统自诊断的目的。

5、集中监控效果分析

输油站场实现了温、湿度数据自动采集集中监控后，对输油站数字化、智能化、自动化、人工成本、绿色能效及设备稳定运行管理等多方面都有较好的改善和提升。

5.1提升输油场站自动化水平

输油站场的环境温、湿度数据自动采集集中监控后，系统提供自动调节和报警提示，比如自动设定温、湿度值、自动启动风机等，为实现输油站场无人值守提供硬件支撑，降低人工成本，间接提升了输油站的数字化、智能化、自动化水平。

5.2增加设备运行环境稳定性

系统将检测空调系统的运行情况，及时提示站场维保人员对故障进行排查，避免因为空调系统掉电、故障等原因导致温、湿度调控失控，导致生产运行设备异常；将温、湿度与空调系统进行融合运行后，将环境温、湿度严格控制在运行范围内，有效防止了设备运行环境温度不达标情况，为设备运行稳定性提供了有效保障，延长了输油站点设备运行生命周期。

5.3能效分析

目前，空调系统均是以固定值设置方式运行，不能根据自然环境温、湿度和机房内温、湿度进行自动调节，降低空调系统的负荷，当PLC与空调系统结合后，根据环境需要设置合理的温、湿度值，有效地减小空调系统的负荷，从而达到节能减排的效果。

5.4做到有据可查

按照目前国家管网的管理要求，做到凡事有章可依，凡事有据可查，SCADA系统对采集的环境温、湿度数据进行曲线记录，历史报警信息记录，当出现关联性事故事件后，可以有效地开展数据查询和分析，弥补了人工记录数据不全、不完整、容易丢失的问题。

5.5为设备管理提供数据分析

根据调查研究，环境温、湿度会直接影响设备的运行稳定性和可靠性，在不达标的环境中，设备运行的故障率往往较高，PLC采集设备运行环境数据后，结合设备故障率进行大数据分析，为提升生产设备管理提供良好的数据分析基础。

5.6为火灾提供报警

当区域内部分设备或者区域发生火灾时，环境温度会迅速上升，湿度随着火灾的消耗也会出现对应的变化，系统检测环境温、湿度超标后会发出报警，提示人工进行检查，间接为火灾等问题提供预警信息，防止火灾进一步扩大。

总结

针对目前输油站场各区域环境温、湿度管理均处于粗放管理模式，站点分布广和分散不易管理的特点，本文以提升成品油输油站场整体设备运行稳定性的角度，根据年度季节性不同、区域性差别、地域差异等因素按照个区域空间环境温、湿度要求，提供了基于SCADA监控平台的温、湿度数据连续采集、自动监控、报警、自动调节的功能系统管理，也可将门禁管理、灰尘监控、电源参数等辅助设备纳入系统化管理，有效提升输油站的数字化、智能化和自动化水平，为输油站场的设备运行管理水平和无人值守需求提供有效的保证，同时为绿色环保节能减排提供有效支撑。

作者单位：国家石油天然气管网集团有限公司华南公司贵州输油部