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油气管道及站场综合监控解决方案

 

一、油气管道及站场综合监控需求概述

随着我国家经济的飞速发展,伴随中国经济的持续快速发展,石油短缺问题日益成为中国能源安全的核心和国家安全问题的一个重要方面。在坚持立足国内的同时,中国仍要坚持实施走出去战略,加强海外油气资源的合作开发。

中国石油经济技术研究院于2018116日在北京发布《2017年国内外油气行业发展报告》,2017年中国石油表观消费量达5.88亿吨,增速较上年提高3个百分点,达到2011年来的最高。

另据海关总署近日发布的数据显示,2017年中国石油进口量达4.2亿吨,同期国内石油产量约为1.9亿吨产量,合计约为6.1亿吨。一方面,中国原油对外依存度持续上升,已无限逼近70%;另一方面,除去小部分原油出口外,在国际原油价格依然处于中低位区间时,2017年我国原油储备速度明显加快。2017年,我国全年天然气消费量约2352亿立方米,同比增长17%,增速重回两位数,增量超过340亿立方米,刷新我国天然气消费增量历史。由于我国石油和天然气产量远远不能满足国内消费,必须要靠进口来满足,油气的安全、快捷、高效的运输成为可靠供应的关键环节之一。

目前大量的石油运输是海运完成的,但一则周期长、成本高,二则国家的能源安全,仅仅海运是不行的。中国三大石油公司甚至其他相关企业都投资修建了大量的输油输气的油气管道,用来作为必要的油气进口手段。跨国跨省的长输管道多采用埋地方式建设,露天或架空为辅。短输管道,例如:油气开采现场一遍管道都采用露天或者架空方式建设。为了便于石油和天然气及化工产品的生产加工和储运,在全国众多的石化作业区、石化码头、油气储备中心、燃气公司、化工厂等区域,建设有大量的露天油气管道,与油气管道一起建设的还有众多的站场(加压站、分输阀室、分配站等)、设备。

众多的油气管道有些已经年代久远,有的则位于高腐蚀等恶劣环境,其监控管理、日常维护对保证管道油气输送安全有着重要的意义。特别是输气管线,因很多输气管线输气中含有硫化氢、一氧化碳等危险气体,一旦泄露很可能会造成爆炸事故,甚至人员伤亡。同时,破坏油气管道,“油耗子”在管线上打孔偷油的犯罪行为每年都会见诸报端,造成了巨大的经济和财产损失。如何利用先进的技术手段,有效对油气管道及站场进行综合管控是当务之急。

新竹科技一直致力于石油石化行业的网络化、信息化、自动化系统的研发、设计、建设、维护和服务等,结合自身多年的石油行业企业等相关工作经验,归纳总结了以下一系列针对石油行业数字化建设的解决方案,核心就是“智慧”。新竹科技油气管道及站场综合监控解决方案不是多个系统的简单罗列,而是“融合后创新,集成后发展”的一体化综合集成方案。

二、油气管道及站场综合监控的方案设计

油气管道及站场的综合监控旨在保证安全,从常见的危险源属性来看,最常见的两大原因是人为破坏和老化破损(含自然灾害),这两个方面都必须能够解决。在系统建设上,突发事件报警预警必须及时可靠,还要兼顾日常代替人工对管道进行不间断巡检。

从前端的监控点部分,到网络通信,再到指挥中心监控平台,油气管道综合监控由多个层次、众多软硬件子系统构成,如下图所示:

油气管道及站场的综合监控智能指挥软件平台,需要整合GIS地理信息图、各种视频监控系统(含红外热成像)、各类传感器采集数据、告警预警信息等进行智能化的分析计算,还要有远程指挥与资源调度能力。所以,软件平台必然是根据具体用户的实际需求做定制化开发的系统,本方案不再赘述。

因为管道分为埋地和露天两种方式部署,我们的解决方案也要按照这两种方式进行针对性设计。

1、露天及架空管道监控

露天及架空管道综合监控相对比较容易,目前有成熟的双光谱成像技术可以满足人为破坏和老化破损的监控需要。所谓双光谱监控摄像机,就是集成了高清网络摄像机和红外热成像摄像机的一体化监控系统。

其中,网络摄像机IPC主要是通过可见光实现白天的高清数字视频监控,通过实时的流媒体图像及后端平台的智能视频分析运算,监控可能出现的人为破坏和管线泄漏,并自动发出告警信息让工作人员及时处理。

红外热成像镜头主要是通过接收不同物体散发的红外线进行成像。中高端的红外热成像系统技术来源于军工,可以实现几公里以内的物体温度感知,通过温度的差异感知,可识别管道的破损、漏气、漏油和周边人员的动作等,再结合后端平台的智能分析运算,从而满足管道昼夜监控的需求。特别是在晚上,用红外热成像技术比可见光的监控更可靠。

考虑到管道沿线建设监控点的供电、联网及征地等难度,为了降低系统的部署难度和投资费用,监控点要尽量监控更远的距离,点位总数量能减少就可以相应减少。但这种配置要红外热成像摄像机的镜头足够大,且机芯分辨率足够大才能够实现,根据目前技术发展现状,每1-3公里设置一个管道巡视监控点为宜,按照设定好的预制位对管道进行巡视监控。为了监控距离更远,双光谱监控点建设的高度就要更高,具体建设高度要因地制宜设计,推荐高度为30米以上。

除了用光学的监控手段外,管道沿线还可以考虑增加适当的智控传感器及仪表,对管道的压力等参数进行测量,进一步保证系统的可靠性。

上述监控点的供电因为地理环境特殊,大都人迹罕至,采用锂电风光互补供电系统iMT-iPower1600来建设是最合适的方案。新竹科技iMT-iPower1600Li是集成化的新能源离网独立供电系统,基于锂离子电池为核心的主机系统与高性能单晶硅太阳能电池板、永磁风力发电机,与普通的铅酸或胶体电池风光互补供电系统比较,具备结构简单、体积较小、重量较轻、反复充放电次数多等优点,为野外环境中IT系统建设的理想之选。

监控点的联网应采用可靠的高容量、长距离专用网络,但跨越崇山峻岭、江河湖泊的管道周边布线十分不便,采用无线城域网技术是最佳选择,5G iMAX无线专网系统最理想的解决方案。该系统通信距离非常远,可靠性高,保密性好,专网多用,是野外专网组建的首选。

新竹科技iMAX无线系统是专门用于构建室外超远距离、大容量专网系统的,以其独特的技术优势和卓越的性能,如:支持多种组网模式、IP67防护标准、大容量高清视频承载能力等,其超长距离组网、高带宽、强大的抗干扰能力、高可靠性、安装简单、维护方便等,是其他无线宽带设备无法比拟的优势。iMAX无线通信系统具备高带宽和多业务混合组网能力,全面采用TCP/IP协议标准,非常适合传输电力在线监测系统与视频监控管理视频、语音、网络、数据多种媒体的“多网融合”,保证了多系统的使用效果。

需要强调指出的是,指挥监控中心部署的视频智能分析平台对于该系统的使用很重要,且必须根据用户的实地情况量身定制进行开发和部署,以保证系统的告警及时而有效。

露天及架空管道综合监控的拓扑示意图如下:

2、埋地的管道综合监控

埋地的管道综合监控建设起来更困难一些。除了在加压站、监测站部署压力等监测外,比较好的监控方式是在管道沿线一定间隔修建一个监测竖井,专门用于管道的实时监测和故障检修。竖井内管道是裸露的,其上可以加装压力、温度等传感器,供电采用竖井外侧立杆上的锂电风光互补供电系统iMT-iPower1600来完成;为了保证竖井和相关设备的安全,取代人工实时巡检,立杆上加装视频监控摄像机。联网采用无线城域网iMAX无线系统来组建专网,实现与指挥中心的互联。

埋地管道综合监控的拓扑示意图如下:

这种方案虽然实施难度较大,费用较高,但却可以将泄露问题区间化定位,大大降低定位检修的难度,缩短故障处理时间,是目前埋地条件下较为可行的方案。

与管道监控相比,站场(无人值守或有人值守)的综合监控相对较容易,甚至在建设前期规划的时候已经形成了国标。但是,实际使用时,单纯采用气体传感器或其他单一手段的监控报警方案并不可靠,漏报或者误报频繁大大降低了系统的实用性。与上述管道监控方案比较,通过加装红外夜视巡检及智能分析系统,将极大提高泄露预警可靠性,保证站场的安全运行。

除了以上常规的管道综合监控方式外,还可以扩展如下两套补充系统:

1)、红外夜视无人机飞行巡线

目前摄像无人机的发展速度非常快,日渐成熟。采用配备了红外夜视摄像悬挂系统的四旋翼无人机,可以实现昼夜巡线。

无人机可搭载于专用的巡线车辆上,一次完成一段区域的空中巡检,及时发现安全隐患。无人机与巡线车辆之间的通信可选用iMAX-8000AI系统,而如果管道沿线建设了iMAX无线城域网系统与监控指挥中心已经互联,在iMAX基站的有效覆盖区域内,巡线车辆亦可实时连入该网络,实现后端指挥中心对无人机图像的实时调取。

2)、可拆卸式监控点做应急监控

对于突发事件或者管道应急抢修,为了方便现场指挥,可按需部署可拆卸式监控点系统做临时监控点。通过iMAX无线城域网系统可以将现场实时高清图像回传,并且监控指挥中心可以远程下发处置命令,指导现场抢修工作。

新竹科技iCMVS可拆卸式监控点系统由IP高清视频监控摄像机、iMAX无线城域网终端、高性能UPS电源及支撑脚架等部分构成,虽然复杂,但却可以简洁装箱、方便安装、随时拆卸搬迁。通过集成专业化设计,该系统可以适应室外环境工作要求(防雨、高低温等),同时解决了高清视频监控、供电及IP网络联网,是临时、应急架设视频监控点的理想选择。

以上方案整合了多个厂家的产品和技术,需要各相关方通力协作,新竹科技与友商将一起为用户定制做解决方案。

本方案中更多产品和系统的详细资料,可浏览新竹科技公司官网http://www.nbvvv.com,具体的需求需要量身定做系统解决方案,可电话联系新竹科技专业人员,我们将结合需求实际提供最适合的解决方案!