基于SCADA系统的原油管道泄漏检测关键技术研究

李正清

【摘要】自21世纪以来，科学技术空前发展，信息技术成了时代的主流，与此同时自动化技术也受到广泛关注和应用。其中在原油管道运输方面也开始使用SCADA系统对原油管道运输过程进行监控，与之相结合的还有PLC技术即通过该技术对原油输送过程实时观测压力、温度和噪声数据信息，并通过一系列工程达到了对整个原油运输进行监测和管理。本文则是基于SCADA系统对原油管道泄漏检测关键技术的进行研究分析。

【关键词】SCADA系统泄漏检测关键技术

在现如今的我国陆地原油管道运输采用的运输方式依然是管道运输，即将管道建造好以后深埋。这种方式在我国依然是主要的原油运输方式，管道运输造价成本高、后期维护费用高、安全性低等特点引起了科学技术的研究。对已有大量成本的管道运输方式显然在短时间内无法改变，只有在这种方式上进行优化升级。

随着现代化信息技术的不断发展，国内SCADA系统和原油管道泄漏检测系统已经在实际中得到了运用。SCADA系统逐渐体现了它的优势，该系统与已有的检测系统相结合，在自动化技术的运用下，实现对原油管道运输远程监控。这不仅可以减少人工成本，也在一定程度下降低了管道运输的潜在风险，基于SCADA系统的原油泄漏检测技术越来越能发挥出它的优势和长处，也在一定程度上促进了我国在自动化技术方面的不断研究和创新。

1国内外研究状况

1.1国外研究

管道泄漏监测方法在国外已经发展了很长时间。该方法早期侧重对硬件设备的研究，如磁力探伤法、管内测球法等，这些硬件设备测试法都不能实时监测管道泄漏状况，导致泄漏事故不能及时报告，最终错过有效的处理时间导致更大的事故发生。随着嵌入式技术的发展，渐渐地将嵌入式技术运用到管道泄漏监测中，如负压力波法、基于参数估计的方法等等。

由于国外软件技术的发达和起步较早。国外研究专家又分别提出了基于压力梯度时间序列分析的管道泄漏检测方法、故障模型滤波器、故障敏感滤波器法、PPA（压力点分析法）等，随着科技的发展，管道泄漏检测技术不断提高。

1.2国内研究

国内该项技术从改革开放以来也取得了许多成就。基于国外的研究的基础上，我国学者在研究成果上取得了国内外领先地位。在改革开放初期研制出了抗交串自适应噪声对消系统、强噪声环境下地下管道泄漏噪声的检测方法等等，现代化方法有输油管道泄漏计算机实时监测系统、统计方法检测法、泄漏诊断专家系统等等。

虽然我国在管道泄漏技术上取得过一定成就，但是这方面的研究工作依然很欠缺，相关的研究工作少，很难促进科学技术的进步。

2原油管道泄漏检测技术过程

（1）作用原理。在原油管道各个进出口安装了各种设备来检测原油流量、负压波、温度等一些重要性指标。通过这些指标跟其他进出口数据进行对比，如有异常便能知道管道有泄漏或者其他事故发生。

（2）泄漏判断。通过各个管道口的流量检测和其他仪器的实时检测，并与其他管道口的数据进行对比。利用的原理则是原油管道正常变化的时候，压力、流量和温度等指标表现出同升同将的特点，一旦异常这些书也将发生变化。

（3）排除隐患。SCADA系统能够实时采集并保存数据，通过端口将数据传输给计算机，泄漏监测系统根据计算机所获取的数据进行处理分析，得出原油泄漏的具体位置并告诉给工程人员，最后由工程人员进行并完成抢修。

3泄漏检测与SCADA系统

泄漏检测与SCADA是两套不同的系统，SCADA系统是对原始数据的一个采集系统，可以记录并传输原油管道实时运行的数据。在这两套系统之间，SCADA系统通过终端与泄漏检测系统相连接，泄漏检测的原始数据不断的传送给SCADA系统，SCADA系统通过智能分析后将结论发送给计算机并提供工程人员。

（1）SCADA系统的要求。首先SCADA的最重要也是最基本的工作是对原油运输方式管道口进行实时的数据采集并将数据传输给终端。需要SCADA系统高效、及时、准确的将数据传输给计算机。根据SCADA的自身的特点，需要结合4个输油站和2个远控阀室进行压力转换，并在其中添加信号接受仪器对其他信号进行监测，最后通过检测技术对原油管道进行实时监控。

（2）泄漏检测。整个过程中所有的数据都是通过SCADA系统采集，SCADA系统具有高效、准确、及时的特点，将原始数据进行分类，最后信息一并传输给计算机。其中的数据包括了，管道进出口压力水平、瞬时流量单位、温度以及对比数值等。而检测系统通过计算机遴选出需要的一些数据进行分析对比，最后得出管道有无泄漏的情况。一旦發生异常，将会发出警报提醒有关工作人员。SCADA系统和泄漏监测系统的一致性和连贯性，极大地提高了管道运输的安全维护和降低了事故发生的可能性。

（3）泄漏方位的判断。通过由SCADA系统提供的数据，泄漏检测系统泄漏检测技术对数据进行处理，根据压力测试、温度等综合因素，并结合定位技术找到原油发生泄漏的地方，最后工作人员由检测系统得到具体方位。

（4）数据接收和传输。根据实际的情况，可以知道SCADA系统接收数据的频率在1～2Hz，随着管道原油的运输量的增大对整个检测系统的要求越来越高，要高效也要准确，因此对该系统提出了更高的要求。因此需要对整个系统进行优化，在接收数据时通过对数据的整合和分类，并对影响传输效率低的数据进行转换，主要通过BTW和BTW指令完成上述过程。

在数据传输时，同样需要保证数据的传输速率，在保证速率的基础上可以通过DH+网有效的把整个数据通过有线技术将其传输给计算机。除此之外，还可以通过无线电技术，完成对数据的传输。数据的传输和接收是通过局域网进行实现的，目的就是提高传输和接收速率，准确高效的传输给计算机，再通过泄漏监测技术对数据进行进一步处理。

（5）排除有害信号干扰。在采集数据中，由于SCADA并没有对数据进行筛选和排除外来干扰的能力，SCADA只会将所有的数据高效的准确的反映给计算机。作为最后的泄漏监测系统需要排除外来信号检测时的干扰，在对数据进行处理时，要进行数据过滤，将有害信号剔除，提高检测的准确性。在采集数据中还会杂夹着噪声感染，泄漏检测系统同样可以有效的减少噪声的频率。

4 SCADA检测系统的意义

（1）国家角度：原油在被称为国家经济发展的血液，在原油运输过程中使用现代化SCADA检测系统技术，保障原油合理、安全、有序供应，一定程度上也可以保证国家的稳定，同时可以减少安全事故的发生，从而保障了人民的安全，促进了社会的和谐稳定发展。保证了生产和安全，避免出现大灾大难。

（2）社会角度：SCADA检测系统可以高效的找出原油泄漏的地点，众所周知，原油本身对生态环境有很大的破坏作用。原油泄漏事故的发生，是对当地生态环境一次重要的破坏，如美国大西洋原油泄漏事件、中国渤海湾原油泄漏事件等都是对当地生态系统一次重大破坏。如果引入SCADA检测系统，可以及时发现危险事故的发生，同时加强了原油运输对环境的监控。

（3）企业角度：SCADA系统可以减少企业的运营成本和人力成本，更能高效的促进原油运输问题和解决生产运输中的隐患。企业运用SCADA检测系统对自身、对社会、对国家都具有重大意义。企业生产，安全当先，在保证环境、生命安全的基础上才能更好的获得企业利润。

5结语

SCADA检测系统在陆地原油管道运输中有着举足轻重的作用，该系统的应用可以有效的避免原油管道的破坏，从而减少了原油泄漏对生态环境、人类健康的威胁。

参考文献：

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[2]张宇.输油管道泄漏检测新方法与关键技术研究[D].天津大学，2009.

[3]孙新亮，刘亭.基于SCADA系统的原油管道泄漏检测关键技术研究[J].工业设计，2015，10：175-176.

[4]马巧玲，潘硕.基于SCADA系统的原油管道泄漏检测系统[J].科技风，2009，01：27.