5G通信技術(shù)在高含硫天然氣生產(chǎn)場站的推廣應(yīng)用研究

張莉 冉波

【摘要】? ? 隨著我國社會的不斷發(fā)展，對于天然氣等能源的需求不斷增加，天然氣作為一種清潔能源，在日常的生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用，因此天然氣的開發(fā)非常重要。天然氣開發(fā)是一項強度和風(fēng)險都非常高的工作，在開采過程中需要面臨很多風(fēng)險，特別是高含硫天然氣，由于具有較強的腐蝕性和毒性，開發(fā)的風(fēng)險更高，需要更完善的安全防控技術(shù)和管理措施來保證生產(chǎn)的安全性。通過在高含硫天然氣生產(chǎn)場站應(yīng)用5G通信技術(shù)，建立智慧生產(chǎn)系統(tǒng)，可以更好地保障工作人員的安全，提高生產(chǎn)的效率，基于此本文對5G通信技術(shù)在高含硫天然氣生產(chǎn)場站的推廣應(yīng)用進(jìn)行了探究。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G通信技術(shù)? ? 高含硫天然氣生產(chǎn)場站? ? 生產(chǎn)安全? ? 智能化

一、高含硫天然氣開發(fā)面臨的風(fēng)險和難度

高含硫天然氣中硫化氫的含量較高，這增加了其開發(fā)的難度和風(fēng)險，具體來說體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1人員面臨較大的安全風(fēng)險

硫化氫是一種有毒氣體，如果長時間暴露在含有硫化氫的環(huán)境中，對導(dǎo)致人體呼吸系統(tǒng)受到損傷，甚至威脅生命。除此之外，硫化氫還會對環(huán)境造成巨大的破壞，因此在高含硫天然氣場生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)天然氣泄漏，可能會造成非常可怕的后果。除了開發(fā)環(huán)節(jié)外，在運輸和使用任何一個環(huán)節(jié)都不能夠松懈，一旦出現(xiàn)泄漏都會給人體和自然環(huán)境造成較大的危害。

1.2硫化氫具有腐蝕性，增大了運輸風(fēng)險

對于高含硫天然氣來說，其中含有大量的硫化物雜質(zhì)，這些硫化物雜質(zhì)呈現(xiàn)酸性，管道、設(shè)備等長期接觸高含硫天然氣，處于酸性條件下，會加劇腐蝕，縮短其使用壽命，增加安全事故的風(fēng)險。因此在進(jìn)行高含硫天然氣的開發(fā)時，需要加強相關(guān)設(shè)備和管道的防護水平。

1.3質(zhì)量安全和環(huán)境管理的難度大

在高含硫天然氣的開采工作中，由于其具有較高的腐蝕性，因此可能會導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備和管道出現(xiàn)焊縫開裂的問題，導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故。因此高含硫天然氣開發(fā)中，需要加強原材料、施工質(zhì)量和過程質(zhì)量控制，強化質(zhì)量安全和環(huán)境管理，保證生產(chǎn)過程的安全性。

在高含硫氣田的開發(fā)過程中，面臨的安全風(fēng)險較多，而且一旦出現(xiàn)安全事故，可能會造成極大的損失，威脅生產(chǎn)人員的生命安全，因此對于高含硫天然氣生產(chǎn)場所，必須要加強安全管理工作，消除安全隱患。應(yīng)用5G通信技術(shù)來構(gòu)建高含硫天然氣生產(chǎn)場站智慧系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)來進(jìn)行生產(chǎn)管理，能夠有效的提高生產(chǎn)的安全性，避免事故的發(fā)生，在保證生產(chǎn)人員安全的同時，降低高含硫天然氣場開發(fā)過程中對于環(huán)境的破壞。

二、基于5G通信技術(shù)的高含硫天然氣生產(chǎn)場站智慧系統(tǒng)組建

相較于4G、3G等移動通信技術(shù)，5G通信技術(shù)具有明顯的優(yōu)點，帶寬更高、延遲更低，因此具有更重要的應(yīng)用?；?G通信技術(shù)的特點，使其能夠構(gòu)建分布式核心網(wǎng)絡(luò)，能夠同時構(gòu)建出多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，并且對網(wǎng)絡(luò)資源的分配進(jìn)行優(yōu)化，從而能夠使多元化的需求得到滿足。基于5G通信技術(shù)，可以提高通信速率，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)的技術(shù)手段，可以及時發(fā)現(xiàn)、判斷安全風(fēng)險，從而更好地保證生產(chǎn)活動的安全性。如通過5G技術(shù)能夠建立油氣水井的物聯(lián)網(wǎng)解決方案以及場站無人值守、管線監(jiān)測等，通過應(yīng)用這些先進(jìn)技術(shù)，以及5G通信技術(shù)作為支撐，能夠?qū)馓锷a(chǎn)動態(tài)進(jìn)行全面的感知，對氣田變化趨勢進(jìn)行預(yù)測，智能化的操控氣田行為，優(yōu)化氣田管理，為氣田的決策提供信息支持，實現(xiàn)氣田的智能化管理，提高高含硫氣田生產(chǎn)的安全性。

三、高含硫天然氣生產(chǎn)場所5G通信系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

3.1高清視頻監(jiān)控及回傳系統(tǒng)

在高含硫天然氣生產(chǎn)場站，對于大門、泵房、加熱爐以及罐區(qū)重點區(qū)域，都應(yīng)設(shè)置高清攝像頭進(jìn)行全方位、無死角、全天候的監(jiān)控，通過應(yīng)用5G通信技術(shù)，能夠?qū)⑦@些視頻信息實時的傳輸給服務(wù)器，工作人員可以實時查看，并且可以進(jìn)行調(diào)閱和回放，從而確保管理人員可以掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的實時情況。

利用人工智能技術(shù)，對高清視頻圖像進(jìn)行實時的分析，若發(fā)現(xiàn)存在跑、冒、滴、漏或者是其它各種危險情況時，系統(tǒng)能夠智能檢測到并且進(jìn)行報警。此外，高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)進(jìn)行區(qū)域入侵監(jiān)測、絆線檢測、遺失檢測、遺留檢測、方向檢測、徘徊檢測、人群流量統(tǒng)計等，為管理人員提供現(xiàn)場的信息支持，輔助其進(jìn)行管理工作。

3.2? VR/AR輔助控制

VR/AR作業(yè)輔助控制的載體是計算機，利用這一載體，其能夠提供人工智能服務(wù)。由于其具有智能感知、智能交互等功能，因此能夠適配企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，為場站運行提供標(biāo)準(zhǔn)化信息支持，能夠使工作人員在工作過程中有依據(jù)可以遵循。

此外，VR/AR輔助控制在生產(chǎn)巡檢方面也有重要應(yīng)用，通過應(yīng)用機器深度學(xué)習(xí)、人工智能識別、圖像學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)手段，將這些技術(shù)和VR/AR技術(shù)結(jié)合起來，將反饋的信息疊加顯示到眼鏡上，為工作人員提供信息幫助，推動生產(chǎn)的智能化。

AR智能作業(yè)輔助系統(tǒng)具有語音識別、作業(yè)輔導(dǎo)、設(shè)備工藝擬合和人臉識別等方面的功能。通過利用語音降噪算法，能夠降低噪音，在噪音中實現(xiàn)語音指令的準(zhǔn)確識別，根據(jù)語音指令進(jìn)行操作;通過頭戴式計算機來替換手持終端，可以將作業(yè)指導(dǎo)的多維信息實時疊加到操作部位，實現(xiàn)“可視化”的作業(yè)指導(dǎo)，提高作業(yè)的準(zhǔn)確性和效率。設(shè)備工藝擬合是指，將設(shè)備3D工藝動畫匹配到設(shè)備實景中，通過理論和實踐結(jié)合的方式來進(jìn)行作業(yè)要求的宣講以及指導(dǎo)，使工作人員更容易理解，從而更好地掌握關(guān)鍵和復(fù)雜操作，提高操作的安全性。通過AR人臉識別，可以進(jìn)行進(jìn)出站驗證，效率和準(zhǔn)確性都更高。

3.3? 機器人站內(nèi)巡檢

應(yīng)用機器人可以實現(xiàn)自動巡檢，機器人的巡檢路徑可以通過激光導(dǎo)航來引導(dǎo)，這樣可以更好地適應(yīng)不同的現(xiàn)場環(huán)境，保證機器人按照規(guī)劃路徑來進(jìn)行巡檢，從而提高巡檢的針對性。

除此之外，智能機器人還能夠自主巡檢，即在不人工設(shè)定路徑和目標(biāo)地點的情況下，由機器人自主確定路線，對生產(chǎn)場所進(jìn)行檢查。在自主巡檢工作中，機器人能夠智能的循跡避障，并且實現(xiàn)路徑的自主規(guī)劃。智能機器人上搭載了多種傳感器，如高清攝像頭、熱成像攝像頭等，通過這些傳感器，其能夠?qū)訜釥t、泵體和管線等溫度敏感區(qū)域的溫度進(jìn)行測量，若發(fā)現(xiàn)溫度過高則會自動報警，并且完成過熱部分的智能讀表和故障分析等。

機器人搭載的高清攝像頭能夠?qū)囟瘸瑯?biāo)的部分進(jìn)行詳細(xì)的觀察，并且將視頻和探測到的數(shù)據(jù)信息實時傳輸給后臺，并且進(jìn)行保存，為事后的計算分析提供數(shù)據(jù)支持，提高運行維護管理水平。若需要人工排除故障，機器人能夠引領(lǐng)運維人員到達(dá)事故地點，來排除故障，并提供其搜集到的信息，為排除故障提供支持。

在環(huán)境不允許人工作業(yè)的情況下，也可以利用機器人來排除故障，通過應(yīng)用5G通信技術(shù)，利用其低時延的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的實時控制，這樣可以采用控制排險機器人的方式對故障、險情等進(jìn)行處理。

高溫、毒氣等對人體安全造成巨大威脅的因素，不會影響到機器人的正常工作，機器人可以在這些條件下近距離拍攝故障情況，并將高清視頻傳輸給指揮中心，使工作人員對實際情況進(jìn)行更加準(zhǔn)確的判斷，從而對排險工作進(jìn)行指導(dǎo)，更快、更準(zhǔn)確的排除險情。

此外，還可以通過控制機器人的方式進(jìn)行排險操作，通過搭載機械臂，機器人可以進(jìn)行關(guān)閉閥門、撲滅火源等操作，從而在人無法靠近的情況下，排除問題。通過應(yīng)用機器人來代替人工進(jìn)行排險，能夠更好地保證人員安全，提高搶險的安全系數(shù)。機器人還能夠?qū)崿F(xiàn)歷史巡檢錄像、內(nèi)網(wǎng)遠(yuǎn)程操控和指定地點巡邏等多方面的功能。

3.4? 無人機巡檢研究

通過利用無人機可以實現(xiàn)高含硫天然氣場站的快速巡檢，利用5G通信技術(shù)可以將無人機捕獲的信息實時傳遞給地面工作人員，從而使工作人員可以實時掌握場站的工作情況。無人機巡檢主要分為巡檢無人機、云端控制系統(tǒng)和本地飛行控制端等三部分。其中巡檢無人機的作用是在生產(chǎn)場站上飛行并且采集數(shù)據(jù)，通過讓無人機搭載不同的設(shè)備，可以采集不同類型的信息，如通過在無人機上搭載可見光相機，能夠拍攝出高清圖片，其能夠?qū)⑿畔鬏斀o地面，通過內(nèi)業(yè)處理軟件，能夠合成全景，對生產(chǎn)的實時情況進(jìn)行檢查;搭載可見光相機的無人機還能夠拍攝高清視頻，從而全面掌握地面的實時情況，視頻可以保存，方便后續(xù)進(jìn)行分析;云端控制系統(tǒng)的功能是任務(wù)處理和數(shù)據(jù)加密及處理等，通過其可以向無人機下發(fā)指令，無人機獲取的影像可以在云端儲存儲;本地飛行控制端具有飛行控制、任務(wù)管理和航線規(guī)劃等功能，可以保存巡檢得到的視頻和圖片等成果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在生產(chǎn)問題后，系統(tǒng)會通知工作人員，對問題進(jìn)行處理，從而更好地保證生產(chǎn)的安全性。

四、結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，5G技術(shù)以其具有的高帶寬、大連接和低延遲等方面的特點，在工業(yè)生產(chǎn)中具有越來越重要的作用，通過應(yīng)用5G技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)各生產(chǎn)要素之間的聯(lián)通，通過和智能化、自動化等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)各生產(chǎn)要素之間的協(xié)同配合，進(jìn)而使生產(chǎn)效率得到有效提升，并且更好地保障生產(chǎn)的安全。在高含硫天然氣生產(chǎn)場站中應(yīng)用5G通信技術(shù)，構(gòu)建“5G+邊緣云計算+大數(shù)據(jù)+人工智能”新架構(gòu)，能夠推動生產(chǎn)過程全方位、全天候的監(jiān)督，對生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險進(jìn)行有效管控，保證生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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