▋應用背景

在我國經濟飛速發展的今天，管道運輸已成為社會進步的一環，廣泛應用于國防、工業、生產、國民經濟、人民日常生活中。隨著石油和天然氣產量和需求量的劇增，管道運輸已成為陸上油氣運輸的主要方式，以其運量大、占地小、封閉運輸損耗低等性而成為。管道是石油工業的命脈，所有的石油產品至少要經過一次管道輸送，通常經過多次輸送。同時天然氣、自來水管道等也已經成為國民經濟發展的命脈，但隨著城市管線的增多，管齡的增長，由于施工缺陷、管線腐蝕老化和人為破壞的存在，泄漏事故頻頻發生，給人們的生命財產和生存環境造成了巨大的威脅。

石油管道具有管徑大，壓力高及輸送量大的特點，由于管道防腐覆蓋層逐漸老化，突發性的自然災害，以及人為的打孔盜油現象，導致石油泄漏時有發生，嚴重地威脅了石油管道輸送線路的安全，并導致了原油損失，環境污染以及停產停輸等一系列嚴重后果。  

傳統的對石油管道泄漏進行檢測的方法往往是通過探測儀和人力的方法，由于依靠人力，不能實時對石油管道進行全面監控，所以并不能有效地保證管道線路的安全運輸，可采用基于無線通信終端的石油管道在線監測系統，使得泄漏能被及時發現，并采取補救措施，從而達到降低企業經濟損失，減少環境污染的目的。

▋系統概述

石油管道監測系統是結合了以往的一些監測方法而研發的一種可靠的比較容易操作的新型的管道監控系統。主要有精確定位和智能化監測。

(1)泄漏地點的精確定位

系統對管道運行狀況進行分類識別，迅速準確預報出管道運行情況，監測管道運行故障，具有較強的抗惡劣環境和抗噪聲干擾的能力，且能適應負責的工業現場。

(2)智能化監測

系統建立了一個詳盡的知識庫，知識庫中記錄了泄漏何各種狀況信息，對每種工作狀況提取若干特征點，這些特征點準確記錄了相關信息，當出行異常時，系統將狀況與知識庫中的原始狀況進行對比，從而確定當前是否存在潛在的問題。

系統采用了基于3G/4G網絡的遠程測控終端等硬件設備和工業監控組態軟件構成。系統大致分為中控室的服務器、工程師站和操作員站，各油田管道閥室的遠程測控終端DTU/RTU，通信網絡系統和現場一些測控儀表部分。其主要結構由中心服務器管理系統、通信系統、遠程測控終端DTU/RTU和采集終端等四級組成。系統框圖如下：

系統采用以計算機為核心的監控和數據采集系統。在調度中心設置控制系統，并設置了一套主站3G/4G DTU/RTU構成的油田管道遠程控制系統。可在調度中心完成對石油管道線路控制系統進行診斷、監控和數據采集的任務。

▋石油管道閥室的相關監測數據

閥室侵液報警和門禁開關等均為開關量的監控，管溫、管壓、地溫、可燃氣體濃度、蓄電池電量等一體化變送器的采集具有上下限限位保護、突發報警、定時上傳發送等功能。

（1）系統功能：

油田管線閥室遠程監控系統主要功能由供電、無線通信、數據監控、隔離保護、計算機集中監控五部分完成。

(2) 供電：

由于油田石油管線閥室位置比較特殊，都在荒郊野外且現場環境比較惡劣，均為無人值守的地方，且現場各閥室都沒有照明電路，所以閥室內儀表及控制柜電源均采用太陽能充電、蓄電池供電方式。

(3) 通信部分：

目前石油管線距離比較長。閥室分布比較分散，由于通信距離較遠，系統采用無線3G/4G網絡。實現了對現場設備運行狀態的實時監控，實現了數據在人員、控制中心和設備間的互通互傳，使技術人員和管理人員無論在任何地方都可以得到每個監控點的數據，并可以進行及時響應。

3G/4G DTU/RTU是一種安裝在遠程現場的測控單元裝置，負責對現場信號、工業設備的監測和控制。它將測得的狀態或信號轉換成可在通信媒體上發送的數據格式傳到中心服務器，同時還將從中心服務器發送來的數據轉換成命令，實現對設備的功能控制。在生產過程自動化裝置中，遠程測控終端DTU/RTU充分體現了“測控分散、管理集中”思路，它在提高信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節省安裝費用等方面的優點。

（4）數據采集和遠程控制：

油田石油管線閥室遠程監控系統選用3G/4G DTU/RTU系統，完成對閥室無人值守站數據采集、自動控制、參數存儲、實時通訊、故障報警等功能。可獨立完成本地控制，也可受控于監控中心。

（5）數據采集：

將各站的管道壓力、管道溫度、地溫、蓄電池電量、可燃氣體濃度及流量、閥室門禁和進水開關啟停狀態、報警參數、巡檢記錄等上傳至監控中心。

（6）監控部分：

接受監控中心的命令，可通過主站DTU/RTU對遠端閥室DTU/RTU進行時間、參數和程序的設定，主動數據上傳顯示等。

（7）參數存儲:

存儲累計流量、故障參數和其它管道壓力、溫度等重要參數，可導出歷史記錄。（8）故障報警:

完成運行參數的越限報警、防盜報警、以及設備的自診斷報警。

（9）歷史記錄：

用戶可以根據時間段來搜索歷史記錄；

歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設備運作狀態和相關趨勢；

同時查詢的歷史記錄可以導出為EXCEL表格。

▋結論

在油田管線閥室監控系統項目工程中，由于通信網絡數傳部分采用無線3G/4G DTU/RTU終端 ，傳感器采集到的數據和客戶端設備采集的圖像、視頻等參數通過3G/4G DTU/RTU 傳輸到服務器控制中心，控制中心負責對所有實時數據、歷史數據和報警信息進行保存、管理，經過分析判斷，將指令通過無線3G/4G DTU回傳給各個子監控點。通過這樣的監測技術，工作人員可及時發現泄漏、盜竊等情況，能迅速采取措施，從而大大減少利益損失。使得系統的閥室實現了無人職守監控自動化，提高了整個管線系統的安全性和自動化水平．減輕了工人巡查的勞動強度，計量更加準確，延長了設備運行周期。隨著科學技術的發展和環保等要求的提高，石油行業進一步改善集中控制效果，提高效率，實現集散控制是社會發展的必然趨勢。