智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造與無(wú)人值守輸氣站建設(shè)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著能源行業(yè)對(duì)智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求不斷增加，智能化技術(shù)在輸油站和無(wú)人值守輸氣站的應(yīng)用逐漸成為提升運(yùn)營(yíng)效率、安全性和管理水平的關(guān)鍵。圍繞智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造與無(wú)人值守輸氣站建設(shè)中的應(yīng)用展開(kāi)，探討了智能監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、自動(dòng)化巡檢、故障預(yù)測(cè)與應(yīng)急響應(yīng)等技術(shù)的集成與實(shí)踐。研究表明，通過(guò)智能化改造，能夠顯著提高設(shè)備故障診斷與維修效率，降低人工成本，減少設(shè)備故障率與停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提升安全保障能力。

關(guān)鍵詞：智能化技術(shù)；輸油站數(shù)字化改造；無(wú)人值守輸氣站建設(shè)

一、前言

隨著能源行業(yè)的快速發(fā)展，智能化技術(shù)在輸油站和輸氣站的應(yīng)用逐漸成為提升運(yùn)營(yíng)效率、安全性和降低人工成本的重要手段。特別是在輸油站的數(shù)字化改造和無(wú)人值守輸氣站建設(shè)中，智能化技術(shù)通過(guò)集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程操作的自動(dòng)化。通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，輸油站和輸氣站能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、預(yù)測(cè)故障風(fēng)險(xiǎn)，并優(yōu)化資源配置和能效管理，有效提高了系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。本文將探討智能化技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為推動(dòng)能源行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

二、輸油站數(shù)字化改造需求分析

（一）輸油站現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.設(shè)備老化與故障頻發(fā)

許多輸油站的設(shè)施和設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，存在老化和磨損問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備故障率上升。老舊設(shè)備在高負(fù)荷運(yùn)行下容易發(fā)生泄漏、腐蝕等安全隱患，增加了維護(hù)成本和設(shè)備停運(yùn)的頻率[1]。此外，傳統(tǒng)的檢修模式依賴人工檢查，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，影響了輸油系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2.信息化程度低

目前，部分輸油站的信息化建設(shè)尚不完善，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋面有限，信息化程度較低。生產(chǎn)數(shù)據(jù)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)缺乏有效的整合與分析，導(dǎo)致決策支持不足。數(shù)據(jù)的孤島化使得管理者難以全面掌握站區(qū)運(yùn)營(yíng)狀況，影響了資源調(diào)配和應(yīng)急響應(yīng)的效率。

3.安全管理體系薄弱

輸油站作為重要的能源基礎(chǔ)設(shè)施，面臨著火災(zāi)、爆炸、泄漏等安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，部分站點(diǎn)的安全管理體系尚不健全，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防控措施存在薄弱環(huán)節(jié)。應(yīng)急響應(yīng)能力不足，員工安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練頻次較低，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，導(dǎo)致安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)較高。

（二）數(shù)字化改造的目標(biāo)與需求

表1列出了智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造與無(wú)人值守輸氣站建設(shè)中的主要目標(biāo)及量化指標(biāo)，重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備運(yùn)行效率、安全性、能效、人工干預(yù)減少、數(shù)據(jù)管理等方面[2]。通過(guò)引入實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能調(diào)度和AI分析，預(yù)期可顯著降低故障率、事故率和能源消耗，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸效率和故障響應(yīng)速度，進(jìn)而減少人工操作、優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的運(yùn)營(yíng)。

（三）智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造中的應(yīng)用場(chǎng)景

智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造中的應(yīng)用涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵場(chǎng)景，主要體現(xiàn)在智能監(jiān)控、自動(dòng)化巡檢、故障預(yù)警和遠(yuǎn)程控制等方面。通過(guò)引入傳感器、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸油站的設(shè)備狀態(tài)、流量、壓力、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，確保運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的安全與穩(wěn)定。智能化巡檢系統(tǒng)替代傳統(tǒng)人工巡檢，通過(guò)無(wú)人機(jī)、機(jī)器人或自動(dòng)化巡檢設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油站設(shè)備的全天候監(jiān)控與維護(hù)，大幅提升了巡檢效率和精準(zhǔn)度。

如圖1所示，基于大數(shù)據(jù)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)，故障預(yù)警系統(tǒng)能夠提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障或異常，減少停機(jī)時(shí)間和維修成本[3]。遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)使得操作人員可在遠(yuǎn)程平臺(tái)上對(duì)輸油站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，確保生產(chǎn)過(guò)程的靈活性與安全性。通過(guò)這些智能化應(yīng)用，輸油站的運(yùn)營(yíng)效率、可靠性和安全性得到顯著提升，推動(dòng)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展。

三、智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造與無(wú)人值守輸氣站建設(shè)應(yīng)用方案

（一）輸油站數(shù)字化改造方案

1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是輸油站數(shù)字化改造的核心技術(shù)之一，通過(guò)集成先進(jìn)的傳感器、執(zhí)行器和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油過(guò)程的全面自動(dòng)化管理。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控油品流量、壓力、溫度、濃度等重要參數(shù)，并通過(guò)閉環(huán)控制自動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥門(mén)、泵組、加熱設(shè)備等，確保輸油過(guò)程的高效和安全。此外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)還可與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)輸油站點(diǎn)的集中管理。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠識(shí)別潛在故障，自動(dòng)生成維護(hù)或檢修通知，提前采取措施，避免生產(chǎn)中斷和設(shè)備損壞。通過(guò)高度自動(dòng)化的操作，減少人工干預(yù)，優(yōu)化運(yùn)行效率，降低人為錯(cuò)誤和管理成本。

2.無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)與巡檢

無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)與巡檢是提升輸油站安全性和運(yùn)營(yíng)效率的重要手段。傳統(tǒng)的人工巡檢需要大量的時(shí)間和人力，并且存在高風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)人機(jī)可以高效、精準(zhǔn)地執(zhí)行巡檢任務(wù)。通過(guò)裝備高精度的攝像頭、紅外熱成像儀和氣體傳感器，無(wú)人機(jī)可以對(duì)輸油管道、儲(chǔ)罐及站區(qū)設(shè)備進(jìn)行全方位巡檢，實(shí)時(shí)捕捉設(shè)備狀態(tài)與環(huán)境變化。在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠迅速傳送高清圖像和數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，幫助運(yùn)維人員及時(shí)做出決策。同時(shí)，無(wú)人機(jī)可以在復(fù)雜環(huán)境和危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行巡檢任務(wù)，降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期使用無(wú)人機(jī)巡檢還可減少人工巡檢的頻率，降低運(yùn)營(yíng)成本，提升輸油站的監(jiān)控能力和應(yīng)急響應(yīng)速度。

3.智能數(shù)據(jù)分析與處理

智能數(shù)據(jù)分析與處理是輸油站數(shù)字化改造的核心組成部分，通過(guò)對(duì)大量實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，幫助運(yùn)營(yíng)方優(yōu)化管理決策。傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理平臺(tái)，利用人工智能（AI）算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和預(yù)測(cè)。例如，系統(tǒng)可以分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、識(shí)別潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，提前進(jìn)行維護(hù)或更換，還能優(yōu)化能源消耗和資源配置，提升效率。此外，智能分析還能夠幫助發(fā)現(xiàn)操作流程中的不規(guī)范之處，優(yōu)化調(diào)度方案，提升整體運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，輸油站可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，提升故障預(yù)警和處理能力，減少停工損失，確保生產(chǎn)環(huán)境安全穩(wěn)定。

（二）無(wú)人值守輸氣站建設(shè)方案

1.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是無(wú)人值守輸氣站建設(shè)中的關(guān)鍵組成部分，通過(guò)集成先進(jìn)的傳感器、智能化設(shè)備和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸氣站的全天候遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集輸氣管道、氣體儲(chǔ)罐、泵站及其他關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如壓力、流量、溫度、泄漏檢測(cè)等信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心優(yōu)勢(shì)在于能夠打破空間限制，遠(yuǎn)程操作和查看輸氣站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，減少了人工巡檢的頻率和人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)配備了實(shí)時(shí)報(bào)警功能，當(dāng)某項(xiàng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時(shí)，能夠第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，通知運(yùn)維人員采取相應(yīng)的措施[4]。與此同時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)還具備歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析功能，便于運(yùn)維人員進(jìn)行故障診斷和設(shè)備維護(hù)優(yōu)化。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還支持與智能調(diào)度系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等其他智能系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與智能決策。通過(guò)集成先進(jìn)的通信技術(shù)，無(wú)論是在地理位置上遠(yuǎn)離輸氣站的辦公室，還是在其他遠(yuǎn)程控制中心，運(yùn)維人員都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)、平板或手機(jī)等終端設(shè)備隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，快速響應(yīng)各種突發(fā)事件，從而大大提升了輸氣站的管理效率與安全性。

2.預(yù)警與應(yīng)急處理系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)首先依靠氣體泄漏探測(cè)器、壓力傳感器、溫度傳感器等環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)輸氣站的各個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦監(jiān)測(cè)到某項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)超出設(shè)定的安全范圍，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，并將信息發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心。與此同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障類型自動(dòng)執(zhí)行應(yīng)急響應(yīng)措施，如啟動(dòng)緊急切斷閥、啟動(dòng)備用氣源等。預(yù)警信息還將通過(guò)短信、郵件或電話等多種方式及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員和管理人員。應(yīng)急處理系統(tǒng)不僅具備實(shí)時(shí)響應(yīng)功能，還具有自動(dòng)化應(yīng)急處置能力。在出現(xiàn)故障或危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)啟用備用設(shè)備、調(diào)整壓力或流量，甚至執(zhí)行自動(dòng)化的氣體泄漏控制措施，最大限度地減小事故帶來(lái)的影響。當(dāng)情況超出自動(dòng)應(yīng)急處理能力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)人工干預(yù)流程，通過(guò)遠(yuǎn)程指揮和現(xiàn)場(chǎng)人員配合，快速恢復(fù)正常運(yùn)行。通過(guò)建立高效的預(yù)警與應(yīng)急處理機(jī)制，輸氣站能夠大幅提升應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的能力，確保安全穩(wěn)定的氣源供應(yīng)。

3.智能維護(hù)與保養(yǎng)

智能維護(hù)與保養(yǎng)系統(tǒng)是無(wú)人值守輸氣站數(shù)字化管理的重要環(huán)節(jié)，能夠通過(guò)先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析，全面提升設(shè)備的維護(hù)效率和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的輸氣站維護(hù)往往依賴人工經(jīng)驗(yàn)和定期檢查，存在一定的滯后性和不可預(yù)見(jiàn)性，而智能維護(hù)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，確保設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，避免故障和停機(jī)的發(fā)生。

智能維護(hù)系統(tǒng)依托于傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸氣站設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，如氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、閥門(mén)的開(kāi)啟/關(guān)閉情況、管道的溫度和壓力等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備的健康狀況進(jìn)行全面評(píng)估，提前識(shí)別潛在的故障隱患。例如，系統(tǒng)可以通過(guò)分析設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)摩擦力增大、電流波動(dòng)、溫度異常等故障征兆，進(jìn)而推測(cè)出可能需要更換的零部件或進(jìn)行保養(yǎng)的設(shè)備[5]。該系統(tǒng)還具備自我學(xué)習(xí)能力，隨著數(shù)據(jù)積累和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的不斷優(yōu)化，智能維護(hù)系統(tǒng)可以越來(lái)越準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)設(shè)備的故障周期和最佳保養(yǎng)時(shí)機(jī)，甚至提前幾天或幾周生成維護(hù)提醒和維修計(jì)劃。通過(guò)這種方式，智能維護(hù)不僅能夠減少意外停機(jī)，還能降低維護(hù)成本和人工干預(yù)頻率，提升整體工作效率。智能維護(hù)系統(tǒng)還可以與設(shè)備供應(yīng)商和維修服務(wù)商的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，自動(dòng)生成零配件采購(gòu)和維修服務(wù)需求，簡(jiǎn)化后期的維護(hù)流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的全生命周期智能化管理。通過(guò)這種智能化的方式，輸氣站的運(yùn)營(yíng)將更加高效、安全，并且能夠延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

四、案例分析

（一）輸油站數(shù)字化改造案例分析

在某無(wú)人值守輸氣站的數(shù)字化改造中，智能化技術(shù)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、預(yù)警與應(yīng)急處理系統(tǒng)和智能維護(hù)系統(tǒng)，提升了運(yùn)營(yíng)效率和安全性。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如壓力、流量和溫度，通過(guò)傳感器傳輸至中央平臺(tái)，進(jìn)行智能分析與故障預(yù)警，確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。預(yù)警系統(tǒng)可自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)，減少人為干預(yù)，防止突發(fā)事故。智能維護(hù)系統(tǒng)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障，優(yōu)化維修調(diào)度，降低成本并延長(zhǎng)設(shè)備壽命。該改造顯著提高了輸氣站的自動(dòng)化和安全管理水平。

（二）應(yīng)用效果

根據(jù)表2分析，智能化改造顯著提升了輸氣站的運(yùn)行效率與安全性，故障率下降了80%，停機(jī)時(shí)間減少了75%，應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間縮短了83%，實(shí)現(xiàn)了更高的自動(dòng)化水平。智能維護(hù)系統(tǒng)預(yù)測(cè)故障，降低了維修成本和停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命[6]。安全事故率降至零，能源消耗與運(yùn)營(yíng)成本分別減少了20%和30%。整體看，數(shù)字化改造大幅提升了輸氣站的運(yùn)營(yíng)效率、成本效益與安全性。

五、結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)在輸油站數(shù)字化改造中的應(yīng)用，顯著提升了運(yùn)營(yíng)效率、安全性和管理水平。通過(guò)智能監(jiān)控、自動(dòng)化巡檢、故障預(yù)測(cè)等技術(shù)的融合，推動(dòng)了設(shè)備維護(hù)的精準(zhǔn)化與自動(dòng)化，降低了人工成本與設(shè)備故障率，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。此外，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)優(yōu)化了資源配置，提升了生產(chǎn)安全和可靠性。總體來(lái)看，智能化技術(shù)為輸油站的高效、可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]朱治國(guó)，苗彥平，薛李強(qiáng)，等.油田多相流密閉混輸技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2024，43（06）：26-31.

[2]沈楠，趙宏濤，蘆濤，等.簡(jiǎn)談\"三抓兩優(yōu)一提升\"管理法實(shí)踐與效果[J].油氣田地面工程，2023，42（03）：11-16.

[3]池坤，朱國(guó)承，張平，等.一種油田三相脫水密閉輸油站場(chǎng)無(wú)人值守改造系統(tǒng)[P].中國(guó)：215722582U，2024-12-19.

[4]易邦國(guó).淺談卸油臺(tái)的信息化改造[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，36（05）：66-68.

[5]祁曉嬌.天津石化越長(zhǎng)越聰明[J].中國(guó)石油石化，2024（08）：60-61.

[6]葛志強(qiáng)，喬軍，彭彥軍，等.一種基于變壓器有載開(kāi)關(guān)的濾油系統(tǒng)及方法[P].中國(guó)：202111286626.X，2024-12-19.

作者單位：遼寧榮大實(shí)業(yè)有限公司

責(zé)任編輯：張津平 尚丹