基于SCADA系統的原油管道泄漏檢測關鍵技術研究

孫新亮 劉亭

摘 要：隨著我國現代化的進程不斷深入，科學信息技術也越來越發達，其中的自動化技術的應用也越來越廣泛和普遍，并且在原油運輸的管道中也逐漸的結合運用SCADA系統來實現對原油輸送過程的監測和控制功能。此外，還利用先進的PLC 技術來對原油輸送工程實行壓力釋放、溫度控制、噪聲處理，通過對信息數據收集等來直接管理和控制整個運輸過程，實現遠程監測的目的和作用，在一定程度上減少了人力、物力的消耗等情況。本文立足于當前我國已有的原油管道的檢測技術的現狀，針對管道泄漏的問題，分析了原有的管道泄漏檢測的判斷和定位方法，從而引出了泄漏檢測與定位對SCADA系統的一系列要求。同時，在基于SCADA系統的原油管道泄漏檢測中的關鍵技術進行深入的探討和研究。

關鍵詞：原油管道;泄漏;SCADA系統;技術

在如今的社會發展形勢下，我國的原油管道輸送方式主要采取的還是傳統的方式，在土地下深處挖掘出管道來進行輸送，其傳統的管道傳輸的方式存在著眾多的弊端。諸如其由于深埋在土地深入容易遭受到雨水的侵蝕、人為的管道破裂等行為，由此都會引起管道原油的泄漏問題，而發生泄漏問題不僅會造成嚴重的環境污染，還會造成社會恐慌的問題，因此需要對原油管道進行嚴格的檢測和監管，以保住原油管道輸送的安全，維護社會的穩定和和諧。同時，隨著現代自動化技術的迅速發展，越來越多的原油輸送管道開始采用SCADA系統技術，通過結合應用現代化的SCADA系統的優勢，將對管道原有的檢測系統和SCADA系統有效的結合起來，以此在基于SCADA系統原油管道泄漏檢測技術的實際應用中，實現我國對原油管道的監測和控制，促進現代化信息科學技術的進步和發展。

1 基于SCADA系統的原油管道泄漏檢測技術現狀分析

目前，由于我國的信息化發展不斷提高，在原油管道輸送的過程中也開始應用了現代化的SCADA系統，使其其在應用中帶來了巨大的經濟效益和社會效益，但是其系統實際應用中還是存在一定的缺點和劣勢的，例如安裝使用的經濟成本比較高，尤其是在數據管理的過程中，不能有效的實現數據資源共享的功能，往往會造成一定程度上的資源浪費和數據不準確的現象，從而會影響和制約原油管道的安全輸送。而本文建立在SCADA系統與原有的管道檢測系統相結合，通過加強對SCADA系統的管理和設計，可以基于SCADA系統的優勢和特色來探索建立一個可以優先檢測和定位原油管道泄漏問題的技術管理系統。

1.1 原油管道泄漏的判斷

根據原油管道上的流量檢測儀器來對原油輸送量進行監控，同時將其瞬間的流量值和正常輸送的流量值進行記錄和對比，以此對管道的流量變化情況來對管道是否發生泄漏作出分析和判別。此外，當發生管道泄漏時，瞬間流量值應當呈現的是上升的趨勢，而壓力值下降，同時泄漏端的瞬間流量值和壓力值都呈現的是下降的情況。通過現象分析，與正常情況下的流量值的變化情況進行對比，以此來判斷管道是否發生了泄漏的情況。

1.2 原油管道泄漏的定位

由于泄漏檢測系統是可以隨時隨地的接收到管道流量的數據值的，可以結合一些管道輸送結構的特點來加以判斷出管道泄漏的位置，并結合以往的泄漏情況和檢測經驗來以此排除管道泄漏可能出現的原油和位置，從而縮短找到泄漏位置的時間，避免出現或引發更大的損失和災害。例如，當管道發生泄漏情況時，根據警報提示的位置來擴大搜索的范圍，并同時結合對報警發生的時間來推斷和分析出泄漏的數據，從而可以將管道泄漏的位置進行定位，并進行記錄，通過OPC的數據接口可以傳輸到SCADA服務器中，然后最后保存到終端的計算機中，以便下次數據的整理和分析。

2 泄漏檢測與定位對SCADA系統的要求

2.1 系統配置

對于現代SCADA的系統配置是基于SCADA系統的管道泄漏監測系統而組成的，其組成部分主要涉及的有數據的信息采集和接收，以及現代通信傳輸等。其中，基于SCADA系統自身的特性，需要結合4個輸油站、2個遠控閥室進行壓力轉換后，并在中間加入原油泄漏的檢測的信號檢測器，輸出到PLC的終端，最后結合一些其他的輔助性檢測軟件來共同實現對管道泄漏的控制。

2.2 泄漏監測系統所需的數據

在整個原油管道泄漏的檢測過程中，最基礎和最重要的是對數據信息的收集和管理，而這些所需要的數據和信息都是需要從SCADA系統中來接收和獲取，并借助SCADA系統自身的優勢和特點，可以對已獲取的眾多信息數據進行分類和匯總，從中篩選出對檢測所需要的信息數據。一般情況下，篩選出的數據類型主要是出站壓力、出站的瞬間流量值、溫度、運行狀態等。

3 基于SCADA系統的泄漏檢測與定位關鍵技術

由于基于SCADA系統的泄漏檢測與定位關鍵技術所涉及的內容有許多，本文主要分析了其數據采集、數據傳輸，以及噪聲處理等方面的技術和處理。

3.1 數據采集

通常情況下，SCADA系統對數據的接受速度在1～2Hz，為了實現對管道泄漏數據的精準測算，其對參數的速率需要達到10Hz才可以。因此為了簡化整個管道檢測的程序，可以有效的提高SCADA系統的數據處理能力，并結合PLC-5處理器，通過發出的BTW和BTR指令來對數據進行前期的整合和讀取，做到合理分工和數據轉換，以此來實現提高SCADA系統對參數的速率的要求。

3.2 數據傳輸

數據通信技術作為SCADA系統的泄漏檢測與定位關鍵技術中主要功能成分，其通過對各個監測點的終端的數據進行收集和管理，利用現代技術中的可編程控制器的DH+（DATA HIGHWAY PLUS）網有效的完成了整個數據鏈的有線運行和傳輸，此外還可以利用無線通信站點，如泵站來完成對數據信息的調度和管理，從而實現了有線和無線的有效結合，加強了局域網的信息互通，提高了數據傳輸的效率和數據的準確性。

3.3 噪聲處理

在基于SCADA系統的泄漏檢測與定位關鍵技術的實際應用中，需要充分發揮其對數值過濾的功能，有效的控制了壓力信號值，從而實現了對噪聲的處理過程，正如下圖1、2所示，可以從中發現過濾前后的數值發生了明顯的改變。

圖1未過濾的信號波形

圖2過濾后的信號波形

另一方面，通過對SCADA檢測系統的完善可以有效的減少某一段范圍內的噪聲頻率，盡可能的設計符合實際應用的聲音過濾器，以此實現對信號干擾的屏蔽，從而避免其噪聲對管道泄漏檢測系統數據的干擾。對此，需要對外來的信號源采取切實、可行的方案來解決問題，有利于實現對社會環境的保護作用，促進社會和諧發展。

4 結語

綜上所述，SCADA系統在現代原油管道泄漏檢測中的作用是非常重要的，對現代社會的發展和穩定也具有非常深刻的含義，可以避免現代社會的環境免遭污染和破壞，可以最大程度的提高原油輸送的安全性和可靠性，同時也在一定程度上為社會發展的平穩發展作出巨大的貢獻。本文中基于SCADA系統的原油管道泄漏檢測時所需要的一些關鍵性技術進行了分析和探討，通過對SCADA系統在對管道檢測的過程中收集的數據信息進行整理合模型對比，可以有效的降低原油管道泄漏的發生率，可以相對精確的分析出原油的輸送量和管道的輸送壓力等數據，實現對管道輸送的實時監測和控制，這樣有利于切實的保證管道原油輸送的安全性，最大程度的實現了經濟效益和社會效益的統一。

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