基于SCADA監控平臺的溫、濕度集中監控系統在輸油站的運用

張勝紅

摘 要：在成品油輸送場站中，輸油站點地域分布較散，對SCADA系統控制機房、通訊機房等區域的運行環境難以管理。在基于SCADA系統監控系統架構上提出輸油站點環境溫、濕度集中監控管理的方法，以實現延長輸油站點各類設備生命周期，達到運行穩定和節能環保的目的，并為場站實現無人值守提供必要硬件保障。

關鍵詞：機房；溫濕度；節能環保；無人值守

1、概述

在成品油管道輸送站點中，依靠各種配電、儀表、自動化、通信等設備組合成站點控制成品油管道穩定運行，但輸送站點環境的溫、濕度會影響設備的運行穩定性。隨著輸油站點自動化控制程度逐步提升，各類電氣儀表設備對運行環境的要求越來越高，在輸油站點開展環境溫、濕度的規范化、標準化、直觀化、高標準的管理，對降低設備故障率、延長設備的生命周期、保障生產穩定具有重要意義，同時，合理的溫、濕度調控系統可以降低能耗，達到節能減排的目的。所以，在輸油站點中，各區域環境溫、濕度數據的集中監控是很有必要的。

2、現狀

目前，貴州轄區內共有9個輸油站點，輸油站在機房、配電間、通訊室等區域對環境的溫、濕度的管理較為薄弱，部分區域未納入管理，未重視溫、濕度管理對各類設備運行影響的重要性。一是依靠人工巡檢，間隔時間較長，經常出現漏檢和不檢等問題；二是輸油站空調系統溫、濕度未按標準設定，沒有季節性、地域性；三是空調系統依靠外部電源供電，雷雨季節經常出現晃電，供電穩定性較差，經常自動關機或故障導致機房溫、濕度失控，不能及時發現溫、濕度超標等問題；四是輸油站空調長期運行，調節性能下降，導致能耗較高，達不到節能減排要求；五是在部分自動閥室的RTU室、電池間，空間狹小，沒有空調系統，成為溫、濕度自控盲區。

2.1輸油站溫、濕度的影響

輸油站點的環境溫、濕度對各類儀表、儀器會有影響。

溫度偏高，易使機器設備散熱不暢，影響設備運行的穩定性和可靠性，甚至造成宕機，影響系統運行；長期高溫運行風險增加，溫度升高將導致磁盤記錄錯誤、傳輸誤碼率增高甚至失效、服務器自動保護停止工作、服務器硬盤損壞、計算機時鐘主頻降低及UPS鉛酸密封免維護電池使用壽命急劇下降等危害。

濕度過大，易引起通信設備的金屬部件和插接件銹蝕，并引起電路板、插接件和布線的絕緣下降，造成電路短路，空氣太干燥又容易引起靜電，危害設備安全。為保持通訊機房的相對濕度契合規范，可視具體情況在機房安裝加濕器或抽濕機。

2.2輸油站場區域環境溫、濕度要求

按照《關于對〈國家管網集團華南公司電氣管理暫行細則〉中電氣設備運行環境管理要求的說明》和《國家管網集團華南公司電氣管理暫行細則》，8.3.8條規定：高、低壓變配電室的運行環境溫度控制在10°C-30°C，相對濕度40%-70%為宜，達不到要求的應裝設帶有除濕功能的空調設備。

8.4.3 條規定：UPS應具備良好的運行環境，運行環境溫度控制在10°C-30°C、相對濕度40%-70%為宜，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

8.10.2條規定：變頻器間運行環境應為無塵、通風、無易燃易爆氣體、無腐蝕性氣體、無劇烈振動的室內環境，環境溫度應控制在10°C-30°C，濕度控制在40%-70%之間，嚴禁陽光直射。

依據《國家管網集團華南公司自動化管理細則》對自控機柜間溫、濕度要求：溫度為18℃-28℃，濕度為30%-70%，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

2.3輸油站溫、濕度監控位置

因環境溫、濕度對各類設備均有不同的影響，所以需對成品油管道輸油站的室外環境、SCADA系統控制室等場所溫、濕度進行有效的監控，對配電間、不間斷電源UPS間、SCADA系統操作室、變頻器室、陰極保護間、通訊機房、備件儲存室及自動閥室等區域進行不間斷的溫、濕度監控。

2.4輸油站環境溫、濕度引起故障案例

在輸油站也出現多次因為機房環境溫、濕度超標運行導致設備異常問題發生，比如：2023年6月28日17：04分，堯龍山站出現SCADA系統數據通信中斷，檢查為SCADA系統服務器自動重啟，核查為機柜間房間溫、濕度器顯示溫度為31℃，服務器因為柜內溫度超高，服務器自動停機。2023年6月28日13時28分發生西南北線SCADA數據閃斷事件，通訊中斷20S，經查明是河池中繼站設備維護清理灰塵作業，光傳輸板卡因溫度過高設備自動重啟，導致路由重新計算，部分站點出現閃斷情況。除了典型案例之外，很多設備的故障根源均間接性的與環境溫、濕度管控不合理有關。

3、溫、濕度集中監控系統

3.1 溫、濕度信號采集

在SCADA系統信號采集時，依靠RS-485串口系統MODBUS通信協議進行信號采集讀取溫、濕度數據，每個區域的溫、濕度控制器數據經過串口服務器24小時不間斷采集，集中送PLC模塊進行處理完成數據采集，如圖1。

3.2數據傳輸監控

基于目前SCADA系統通訊網絡，每個輸油站使用了溫、濕度系統后，通過內部生產網絡將數據傳輸到公司調度服務器進行集中監控處理，通訊架構如圖2。

3.3 集中監控

3.3.1站點監控數據表

在SCADA系統監控畫面數據表內建立站場各區域溫、濕度監控數據表，并在主監控畫面上組態一個總報警點提示溫濕度超標報警，便于站場巡檢人員巡檢查看，數據正常時為綠色，報警時為紅色或者黃色。

3.3.2集中監控

在區域調度集中監控室操作站畫面的數據表頁面上，制作溫、濕度集中監控數據表，采集轄區內各站點的溫、濕度數據，集中在一個數據表內顯示，當實時數據超過設定報警值時，數據閃爍且變色，在主監控畫面上組態一個總報警點提示溫、濕度超標報警。

集中監控畫面也可以將門禁狀態、機房灰塵檢測等數據一同采集后進行集中監控運行。

3.3.3報警設置

報警閾值的設置在每個區域均不同，室外溫、濕度只作為參考數據可以不設置報警閾值，有特別需求的可以按照站點需要進行設置；對其他區域根據公司和規范要求進行設置，可以根據站點位置和季節性不同而將報警閾值做出適當調整，將報警閾值適當縮小或者放寬，以適用于當地站點的管理需求。當溫、濕度達到設定值時，系統自動發出報警信息提示監控人員某區域溫、濕度不達標，需要人工現場處置，直到溫、濕度恢復正常穩定后才消除報警提示信息。

3.4溫、濕度運行記錄

監控站點可以根據需求，將采集的溫、濕度數據作為歷史曲線進行保存，對于出現報警異常的信息錄入報警事件信息保存至數據庫，便于后期進行數據分析和問題調查研判。

4、PLC與調節系統的控制

4.1PLC與空調系統的通訊

空調控制可以與廠家開發，通過PLC與空調控制器進行RS485通訊或者其他通訊方式，根據輸油站點區域配置，安裝需要的控制命令寫給空調控制器達到自動控制空調系統的目的。

4.2空調系統的監控與調節

4.2.1自動調節

根據地域不同和季節性區別編寫匹配的控制邏輯，配合長期積累的經驗值進行設定，在寒冷的季節，系統自動升高空調系統的控制溫度，在炎熱的季節，系統自動降低空調系統的控制溫度。例如：控制機房要求溫度控制在18℃-28℃之間，系統依據時鐘辨別季節性并結合日平均溫度進行自動調整，冬季空調溫度設定在20℃，夏季空調系統設定在26℃。帶除濕功能的空調在濕度接近超標時，啟動除濕或者補濕功能。

當PLC系統給空調設定一個溫度點后，空調系統自動運行調節室內溫度，經過10分鐘后空調沒有將環境溫度調整到設定點溫度，PLC再次將當前溫度設定值降低或者升高一個梯度，再次進行檢測，調整依舊不能調節到設定值，PLC將自動發出空調系統異常需要檢查維護報警信息。

4.2.2手動調節

除了PLC可以通過自動調節功能外，還可以通過操作員遠程對空調系統進行手動調節，從監控畫面遠程發出控制指令，啟停空調系統、給定溫度值、啟動除濕功能等使環境溫、濕度符合使用要求。

4.2.3空調系統自診斷

PLC與空調系統通訊后，可以監控空調系統的健康狀態，當出現系統掉電、故障等問題時，PLC將發出預警信息，達到系統自診斷的目的。

5、集中監控效果分析

輸油站場實現了溫、濕度數據自動采集集中監控后，對輸油站數字化、智能化、自動化、人工成本、綠色能效及設備穩定運行管理等多方面都有較好的改善和提升。

5.1提升輸油場站自動化水平

輸油站場的環境溫、濕度數據自動采集集中監控后，系統提供自動調節和報警提示，比如自動設定溫、濕度值、自動啟動風機等，為實現輸油站場無人值守提供硬件支撐，降低人工成本，間接提升了輸油站的數字化、智能化、自動化水平。

5.2增加設備運行環境穩定性

系統將檢測空調系統的運行情況，及時提示站場維保人員對故障進行排查，避免因為空調系統掉電、故障等原因導致溫、濕度調控失控，導致生產運行設備異常；將溫、濕度與空調系統進行融合運行后，將環境溫、濕度嚴格控制在運行范圍內，有效防止了設備運行環境溫度不達標情況，為設備運行穩定性提供了有效保障，延長了輸油站點設備運行生命周期。

5.3能效分析

目前，空調系統均是以固定值設置方式運行，不能根據自然環境溫、濕度和機房內溫、濕度進行自動調節，降低空調系統的負荷，當PLC與空調系統結合后，根據環境需要設置合理的溫、濕度值，有效地減小空調系統的負荷，從而達到節能減排的效果。

5.4做到有據可查

按照目前國家管網的管理要求，做到凡事有章可依，凡事有據可查，SCADA系統對采集的環境溫、濕度數據進行曲線記錄，歷史報警信息記錄，當出現關聯性事故事件后，可以有效地開展數據查詢和分析，彌補了人工記錄數據不全、不完整、容易丟失的問題。

5.5為設備管理提供數據分析

根據調查研究，環境溫、濕度會直接影響設備的運行穩定性和可靠性，在不達標的環境中，設備運行的故障率往往較高，PLC采集設備運行環境數據后，結合設備故障率進行大數據分析，為提升生產設備管理提供良好的數據分析基礎。

5.6為火災提供報警

當區域內部分設備或者區域發生火災時，環境溫度會迅速上升，濕度隨著火災的消耗也會出現對應的變化，系統檢測環境溫、濕度超標后會發出報警，提示人工進行檢查，間接為火災等問題提供預警信息，防止火災進一步擴大。

總結

針對目前輸油站場各區域環境溫、濕度管理均處于粗放管理模式，站點分布廣和分散不易管理的特點，本文以提升成品油輸油站場整體設備運行穩定性的角度，根據年度季節性不同、區域性差別、地域差異等因素按照個區域空間環境溫、濕度要求，提供了基于SCADA監控平臺的溫、濕度數據連續采集、自動監控、報警、自動調節的功能系統管理，也可將門禁管理、灰塵監控、電源參數等輔助設備納入系統化管理，有效提升輸油站的數字化、智能化和自動化水平，為輸油站場的設備運行管理水平和無人值守需求提供有效的保證，同時為綠色環保節能減排提供有效支撐。

作者單位：國家石油天然氣管網集團有限公司華南公司貴州輸油部