淺談5G通訊技術在天然氣長輸管道智能化控制上的應用

陳帥

（中海廣東天然氣有限責任公司，廣東 珠海 519000）

5G通訊技術相較于4G通訊技術，其特點是有更廣的連接、更快的反應速度、更低的時延。作為萬物互聯的重要基礎，隨著5G技術的逐漸商用，其在天然氣長輸管道智能化控制中必將發揮關鍵作用。使天然氣長輸管道生產數據的收集、處理、反饋都將更加高效，能夠推動天然氣長輸管道智能化控制技術不斷進步并走向成熟。

1 5G技術與智能化控制的內涵

5G技術即第五代移動通信技術的簡稱，其具有強大的網絡制式。5G技術發展的基礎是社會爆炸式增長的移動數據，這種通訊網絡技術如今受到了廣泛關注。不過，“物聯網”、“萬物互聯”等互聯網升級的代名詞，如今其還只是作為一句口號，并未完全得到應用。隨著5G通訊技術的發展，無疑推動了萬物互聯的發展。5G技術作為天然氣長輸管道智能化控制的基礎，使得智能化控制得以實現。天然氣智能化控制技術是電子感應技術、云計算、物聯網、大數據、智能分析等智能化技術的糅合應用。通過感知長輸管道上的傳感器，對收集數據進行大數據分析，從而判斷管輸情況，為生產運營提供數據支撐。如發現數據異常，系統報警后可通過遠程控制，實現應急處置，避免事態擴大。

國際電信聯盟定義5G技術的主要特點為：增強移動寬帶（eMBB）、超高可靠低時延通信(uRLLC)和海量機器類通信(mMTC），簡單來說就是更快的網絡、更低時延、更廣連接。其特點均是強化天然氣長輸管道智能化控制手段的措施。具體表現為：增強移動寬帶，創造出更快的網絡速率，滿足了高清視頻、大數據傳輸，讓天然氣長輸管道智能化控制的在線管理、跟蹤、查詢、監測等功能更完善，傳輸更多樣的數字量信號，實現多用戶、多點、大量數據的協同組網；其次更低時延，則是讓天然氣控制的自動運行、執行命令更加高效；最后是更廣連接，對于天然氣長輸管道來說，其具有多面廣的特點，只有具備足夠強的連接能力，將眾多設備等連接成整體，才能真正實現人與人、物與物、人與物的互聯。

2 5G技術在天然氣長輸管道智能化控制的應用

天然氣長輸管道業務中，5G技術不管是數據采集的設備，還是數據處理的設備，或是接受指令執行操作的設備，都有極高的精密度和極強的性能。同時5G技術可以應用在生產數據的傳輸、處理、反饋、控制等諸多領域。下面以廣東某長輸管道為例，介紹5G技術在長輸管道領域的應用案例。

2.1 數據采集與控制的應用

天然氣長輸管道的數據采集與控制一般設有自動控制系統系統，即SCADA系統。廣東某長輸管道調控中心與輸氣站場、閥室之間原通訊方式為：主網為自主建設光纖或租用電信專線，備網采用無線4G傳輸。因廣東地區經濟發展較為活躍，管道周邊第三方施工較多。主網自主建設光纖或租用電信專線經常被第三方施工挖斷。光纖反復挖斷后多次熔接，數據傳輸的質量受到嚴重影響。這樣很容易使得海下天然氣輸送管道，發生泄露產生嚴重后果。備網因受天氣和地理位置的影響，網絡傳輸不穩定。

基于以上原因，目前應用最多的就是SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統，廣東某長輸管道對SCADA系統傳輸方式進行改造，采用5G技術實現自控系統數據傳輸與控制。改造后，網絡傳輸不受第三方施工的影響，自控系統的數據采集速率明顯提高，控制反饋時間明顯縮短，提升了管道自動化控制水平。讓天然氣運輸數據的收集更加健全、更加精準，實現燃氣用戶、天然氣管道、城市管網三位一體的智慧管理系統。

2.2 大數據傳輸應用

為掌握管道高后果區及其周邊動態變化狀況，有效的預警危險事件的發生，以保證全天候的區域的安全可視，2020年廣東某輸氣公司計劃在原有視頻監控平臺基礎上新增190路高清視頻監控系統。新建視頻監控系統由于線路多且為高清畫質，對數據傳輸帶寬要求極高。另外，管道長達300公里，沿線情況復雜，新建監控點無法保證有專線到達。鑒于5G技術傳輸數據帶寬高特點，項目選定利用5G技術實施應用。項目實施后，解決了高清畫質延長、操作卡段等問題，全面提升管道管理裝備水平，加強管道高后果區管理機制的建設，為企業數字化轉型提供基礎支持。

2.3 數據及時性應用

為實時記錄并傳輸管道一線突發情況視頻，利用無線傳輸網絡，將音視頻圖像實時傳輸到監控中心，結合GIS/GPS系統，實現統一管理和指揮，廣東某輸氣公司計劃應用單兵作戰系統。考慮的5G技術數據傳輸及時、準確，選定無線傳輸網絡為5G技術實施。如圖1。

圖1 5G數據的傳達

5G技術延遲低的特性讓收集的數據能實時上傳，通過AI智能軟件系統進行分析處理，及時發現異常的數據。

2.4 覆蓋范圍廣應用

長輸管道一般設有閥井，閥井為密閉空間。如若閥井內發生可燃氣體泄漏，不能及時發現，對管道運行有較大風險。為了保障生產安全，廣東某長輸管道計劃在閥井內安裝可燃氣體監測終端設備，對閥井內氣體泄漏情況進行遠程監測，監測信號通過無線信號傳輸至可燃氣體在線監測平臺實現對閥井泄漏情況的實時監控。閥室地處偏遠，無相應供電系統，檢測系統選裝至地表下方。如圖2。

圖2 長輸管道的遠程檢測

鑒于5G技術信息好強、覆蓋范圍廣的特性，項目選定利用5個技術開展無線信號傳輸方式。構建了壓縮機組遠程監控與故障診斷技術服務平臺，利用全機電組織的運行數據同時發送到管理中心，再以5G服務運營商提供了數據傳輸。提現了5G通訊技術的廣泛應用，實現了技術的改革，得到了很大的提升革新。

5G通訊技術的革新發展，讓人們看到了5G應用在機器人領域，廣連接、低延時、大帶寬的天然優勢，遠程操控和技術診斷能確保迅速反應、可靠應對。不僅如此，5G網絡提供的移動寬帶網，也能夠支撐天然氣實景視頻直播的實時回傳和共享，滿足對現場設備的運行狀態監視，根據計算機軟件技術構建3D可視化視圖，生動形象的展示天然氣輸送的運行狀況，能讓長輸天然氣管道的保養和管理一目了然，實現24h實時接收現場視頻信號。讓工作效率得到了很大提升。

3 結語

總之，智能化控制是工業時代的發展趨勢，是國家先進生產力的體現，但在傳統網絡基礎上，智能化控制技術卻存在難點，可靠性和安全性難以保證，而隨著5G技術的飛速發展，在其影響下，會不斷深化天然氣輸送業務進程的自動化、信息化、智能化，實現多用戶、多點、大量數據的協同組網，實現數據更快、更全收集，更快處理，實現遠程操作，智能化控制將變得更具有“智慧”，提升了安全管理水平，前景一片光明。