基于SCADA系統(tǒng)的原油管道泄漏檢測關鍵技術研究

李正清

【摘要】自21世紀以來，科學技術空前發(fā)展，信息技術成了時代的主流，與此同時自動化技術也受到廣泛關注和應用。其中在原油管道運輸方面也開始使用SCADA系統(tǒng)對原油管道運輸過程進行監(jiān)控，與之相結合的還有PLC技術即通過該技術對原油輸送過程實時觀測壓力、溫度和噪聲數據信息，并通過一系列工程達到了對整個原油運輸進行監(jiān)測和管理。本文則是基于SCADA系統(tǒng)對原油管道泄漏檢測關鍵技術的進行研究分析。

【關鍵詞】SCADA系統(tǒng)泄漏檢測關鍵技術

在現如今的我國陸地原油管道運輸采用的運輸方式依然是管道運輸，即將管道建造好以后深埋。這種方式在我國依然是主要的原油運輸方式，管道運輸造價成本高、后期維護費用高、安全性低等特點引起了科學技術的研究。對已有大量成本的管道運輸方式顯然在短時間內無法改變，只有在這種方式上進行優(yōu)化升級。

隨著現代化信息技術的不斷發(fā)展，國內SCADA系統(tǒng)和原油管道泄漏檢測系統(tǒng)已經在實際中得到了運用。SCADA系統(tǒng)逐漸體現了它的優(yōu)勢，該系統(tǒng)與已有的檢測系統(tǒng)相結合，在自動化技術的運用下，實現對原油管道運輸遠程監(jiān)控。這不僅可以減少人工成本，也在一定程度下降低了管道運輸的潛在風險，基于SCADA系統(tǒng)的原油泄漏檢測技術越來越能發(fā)揮出它的優(yōu)勢和長處，也在一定程度上促進了我國在自動化技術方面的不斷研究和創(chuàng)新。

1國內外研究狀況

1.1國外研究

管道泄漏監(jiān)測方法在國外已經發(fā)展了很長時間。該方法早期側重對硬件設備的研究，如磁力探傷法、管內測球法等，這些硬件設備測試法都不能實時監(jiān)測管道泄漏狀況，導致泄漏事故不能及時報告，最終錯過有效的處理時間導致更大的事故發(fā)生。隨著嵌入式技術的發(fā)展，漸漸地將嵌入式技術運用到管道泄漏監(jiān)測中，如負壓力波法、基于參數估計的方法等等。

由于國外軟件技術的發(fā)達和起步較早。國外研究專家又分別提出了基于壓力梯度時間序列分析的管道泄漏檢測方法、故障模型濾波器、故障敏感濾波器法、PPA（壓力點分析法）等，隨著科技的發(fā)展，管道泄漏檢測技術不斷提高。

1.2國內研究

國內該項技術從改革開放以來也取得了許多成就?；趪獾难芯康幕A上，我國學者在研究成果上取得了國內外領先地位。在改革開放初期研制出了抗交串自適應噪聲對消系統(tǒng)、強噪聲環(huán)境下地下管道泄漏噪聲的檢測方法等等，現代化方法有輸油管道泄漏計算機實時監(jiān)測系統(tǒng)、統(tǒng)計方法檢測法、泄漏診斷專家系統(tǒng)等等。

雖然我國在管道泄漏技術上取得過一定成就，但是這方面的研究工作依然很欠缺，相關的研究工作少，很難促進科學技術的進步。

2原油管道泄漏檢測技術過程

（1）作用原理。在原油管道各個進出口安裝了各種設備來檢測原油流量、負壓波、溫度等一些重要性指標。通過這些指標跟其他進出口數據進行對比，如有異常便能知道管道有泄漏或者其他事故發(fā)生。

（2）泄漏判斷。通過各個管道口的流量檢測和其他儀器的實時檢測，并與其他管道口的數據進行對比。利用的原理則是原油管道正常變化的時候，壓力、流量和溫度等指標表現出同升同將的特點，一旦異常這些書也將發(fā)生變化。

（3）排除隱患。SCADA系統(tǒng)能夠實時采集并保存數據，通過端口將數據傳輸給計算機，泄漏監(jiān)測系統(tǒng)根據計算機所獲取的數據進行處理分析，得出原油泄漏的具體位置并告訴給工程人員，最后由工程人員進行并完成搶修。

3泄漏檢測與SCADA系統(tǒng)

泄漏檢測與SCADA是兩套不同的系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)是對原始數據的一個采集系統(tǒng)，可以記錄并傳輸原油管道實時運行的數據。在這兩套系統(tǒng)之間，SCADA系統(tǒng)通過終端與泄漏檢測系統(tǒng)相連接，泄漏檢測的原始數據不斷的傳送給SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)通過智能分析后將結論發(fā)送給計算機并提供工程人員。

（1）SCADA系統(tǒng)的要求。首先SCADA的最重要也是最基本的工作是對原油運輸方式管道口進行實時的數據采集并將數據傳輸給終端。需要SCADA系統(tǒng)高效、及時、準確的將數據傳輸給計算機。根據SCADA的自身的特點，需要結合4個輸油站和2個遠控閥室進行壓力轉換，并在其中添加信號接受儀器對其他信號進行監(jiān)測，最后通過檢測技術對原油管道進行實時監(jiān)控。

（2）泄漏檢測。整個過程中所有的數據都是通過SCADA系統(tǒng)采集，SCADA系統(tǒng)具有高效、準確、及時的特點，將原始數據進行分類，最后信息一并傳輸給計算機。其中的數據包括了，管道進出口壓力水平、瞬時流量單位、溫度以及對比數值等。而檢測系統(tǒng)通過計算機遴選出需要的一些數據進行分析對比，最后得出管道有無泄漏的情況。一旦發(fā)生異常，將會發(fā)出警報提醒有關工作人員。SCADA系統(tǒng)和泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的一致性和連貫性，極大地提高了管道運輸的安全維護和降低了事故發(fā)生的可能性。

（3）泄漏方位的判斷。通過由SCADA系統(tǒng)提供的數據，泄漏檢測系統(tǒng)泄漏檢測技術對數據進行處理，根據壓力測試、溫度等綜合因素，并結合定位技術找到原油發(fā)生泄漏的地方，最后工作人員由檢測系統(tǒng)得到具體方位。

（4）數據接收和傳輸。根據實際的情況，可以知道SCADA系統(tǒng)接收數據的頻率在1～2Hz，隨著管道原油的運輸量的增大對整個檢測系統(tǒng)的要求越來越高，要高效也要準確，因此對該系統(tǒng)提出了更高的要求。因此需要對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化，在接收數據時通過對數據的整合和分類，并對影響傳輸效率低的數據進行轉換，主要通過BTW和BTW指令完成上述過程。

在數據傳輸時，同樣需要保證數據的傳輸速率，在保證速率的基礎上可以通過DH+網有效的把整個數據通過有線技術將其傳輸給計算機。除此之外，還可以通過無線電技術，完成對數據的傳輸。數據的傳輸和接收是通過局域網進行實現的，目的就是提高傳輸和接收速率，準確高效的傳輸給計算機，再通過泄漏監(jiān)測技術對數據進行進一步處理。

（5）排除有害信號干擾。在采集數據中，由于SCADA并沒有對數據進行篩選和排除外來干擾的能力，SCADA只會將所有的數據高效的準確的反映給計算機。作為最后的泄漏監(jiān)測系統(tǒng)需要排除外來信號檢測時的干擾，在對數據進行處理時，要進行數據過濾，將有害信號剔除，提高檢測的準確性。在采集數據中還會雜夾著噪聲感染，泄漏檢測系統(tǒng)同樣可以有效的減少噪聲的頻率。

4 SCADA檢測系統(tǒng)的意義

（1）國家角度：原油在被稱為國家經濟發(fā)展的血液，在原油運輸過程中使用現代化SCADA檢測系統(tǒng)技術，保障原油合理、安全、有序供應，一定程度上也可以保證國家的穩(wěn)定，同時可以減少安全事故的發(fā)生，從而保障了人民的安全，促進了社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。保證了生產和安全，避免出現大災大難。

（2）社會角度：SCADA檢測系統(tǒng)可以高效的找出原油泄漏的地點，眾所周知，原油本身對生態(tài)環(huán)境有很大的破壞作用。原油泄漏事故的發(fā)生，是對當地生態(tài)環(huán)境一次重要的破壞，如美國大西洋原油泄漏事件、中國渤海灣原油泄漏事件等都是對當地生態(tài)系統(tǒng)一次重大破壞。如果引入SCADA檢測系統(tǒng)，可以及時發(fā)現危險事故的發(fā)生，同時加強了原油運輸對環(huán)境的監(jiān)控。

（3）企業(yè)角度：SCADA系統(tǒng)可以減少企業(yè)的運營成本和人力成本，更能高效的促進原油運輸問題和解決生產運輸中的隱患。企業(yè)運用SCADA檢測系統(tǒng)對自身、對社會、對國家都具有重大意義。企業(yè)生產，安全當先，在保證環(huán)境、生命安全的基礎上才能更好的獲得企業(yè)利潤。

5結語

SCADA檢測系統(tǒng)在陸地原油管道運輸中有著舉足輕重的作用，該系統(tǒng)的應用可以有效的避免原油管道的破壞，從而減少了原油泄漏對生態(tài)環(huán)境、人類健康的威脅。

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