CN103186971A

CN103186971A - 长输管道手动阀室安防系统

Info

Publication number: CN103186971A
Application number: CN2011104554597A
Authority: CN
Inventors: 吴琼; 邱红辉; 周琰; 谭东杰; 孙异; 韩宝东; 刘成成; 王海明; 刘国豪
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Oil and Gas Pipeline Network Corp
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: CN103186971B

Abstract

本发明是一种长输管道手动阀室安防系统。它由安防监控单元、电源单元、通信单元组成；所述安防监控单元包括高清视频监控探头、太阳能红外对射传感器、安防监控模块；所述电源单元包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制模块；所述通信单元包括通信模块；高清视频监控探头的数据输出接口与安防监控模块连接；太阳能红外对射传感器通过无线方式与安防监控模块进行通信；安防监控模块与通信模块通过以太网接口连接；通信模块通过自身单模光纤通信接口与通信光纤连接；电源控制模块与太阳能电池板和蓄电池相连，并对其他两个单元进行供电。它具有远程实时高清监视巡视、结构紧凑占地面积小、低功耗、通信速率高、建设周期短、维护便利、适应野外环境。

Description

长输管道手动阀室安防系统

技术领域

本发明是一种长输管道手动阀室安防系统。涉及图像通信和管道系统技术领域。

背景技术

随着全球对石油资源的和平利用、控制与竞争，石油在国际政治中的地位凸显，已成为当今各类重大国际事件的重要起因。石油对各大国生命攸关，在国际政治和经济中占有越来越重要的地位。国际上围绕石油资源的竞争和地区间冲突-无论是商业性的，还是军事性的都从未停歇过。

一个国家的石油安全体系可以概括为三个方面：一是控制油气资源，二是建立战略石油储备，三是保障运输安全。面对世界各国纷纷进行战略石油储备的现实，我国石油安全体系的建设，更应该在立足于国内外油气资源勘探开发的同时，加快建立战略石油运输储备体系，确保供给安全。在石油安全体系中，石油运输作为连接海外资源、市场和国内市场的中间环节，具有承上启下的关键作用，是非常重要的一个环节。

目前作为我国石油天然气运输重要方式之一的油气管道运输在石油安全体系中发挥着越来越重要的作用。十一五以来，我国油气管道事业正处于蓬勃发展阶段，油气管道作为连接海外资源、市场和国内市场的中间环节是至关重要的，所以其安全防护工作也越来越受重视，其所面临的各方面潜在安全威胁急需解决。

某些长输油气管道上无人值守的无通信、无供电条件的手动阀室一般都设立在环境条件恶劣、远离人烟、人员难以及时到达的地区。尤其在雨雪大风等恶劣天气条件下，如果一旦阀室出现非法入侵、设备故障等情况，维护人员很难及时发现。为了解决此类问题，近年来视频监控技术已经在管道沿线站场、阀室得到广泛应用，但由于通信带宽限制，视频清晰度往往不够，很多重要信息难以被捕捉到。

发明内容

本发明的目的是发明一种适于油气管道沿线手动阀室安装的集高清视频监控、周界安防、光纤通信、太阳能供电为一体的具有远程实时高清监视巡视、结构紧凑占地面积小、低功耗、通信速率高、建设周期短、维护便利、适应野外环境的长输管道手动阀室安防系统。

本发明是基于光纤宽带通信技术的安防系统，集高清视频监控、周界安防、通信传输和供电于一体。如图1所示，它由安防监控单元、电源单元、通信单元组成。所述安防监控单元包括高清视频监控探头、太阳能红外对射传感器、安防监控模块；所述电源单元包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制模块；所述通信单元包括通信模块。高清视频监控探头的数据输出接口与安防监控模块连接；太阳能红外对射传感器通过无线方式与安防监控模块进行通信；安防监控模块与通信模块通过以太网接口连接；通信模块通过自身单模光纤通信接口与通信光纤连接，将报警信息传到监控中心；电源控制模块与太阳能电池板和蓄电池相连，并对其他两个单元进行供电。

本发明的具体构成如图2所示，固定在圆柱体支架2上的一对太阳能红外对射传感器1安装在手动阀室围墙3上，通过无线通信方式与安防监控模块连系，安防监控模块与通信模块连接。

红外对射传感器1对阀室周界进行实时监控，一旦感知有入侵行为，会通过无线通信方式将入侵信息发送给安防监控模块；安防监控模块会根据入侵信息驱动视频监控探头，使监控探头迅速对入侵区域进行视频监控；在正常情况下，监控探头会根据设定的轨迹巡视整个阀室或定点监视阀室重点区域，并将所拍摄的高清视频数据发送给安防监控模块，安防监控模块再将该数据转发给通信模块。

系统通信网络原理如图3所示，1#RTU阀室、2#RTU和安防系统所在的3#手动阀室各有光纤与B站连接；安防监控中心由双绞线与B站连接，也可通过光纤与3#手动阀室实现点对点连接；3#手动阀室也可通过光纤与A站、1#RTU阀室建立通信链路。通信模块实现系统与外界的通信功能，它具有全双工和半双工的以太网接口和单模光纤接口，可通过以太网接口接收安防监控模块发送来的数据，并通过光纤接口将数据上传至安防监控中心；也可接收来自监控中心的控制信息并转发给安防监控模块；光纤通信带宽速率高，能支持传输实时高清视频数据。

电源单元的构成如图1所示，太阳能电池板和蓄电池的输出接电源控制模块，电源控制模块的输出分别接安防监控模块和通信模块；电源控制模块中有太阳能电池板和蓄电池切换控制和蓄电池低压保护以及温度补偿装置。当日照充足时，电源控制模块可选择由太阳能电池板为系统负载供电、为蓄电池充电，在夜晚或阴雨天，也可选择由蓄电池向系统负载放电；当蓄电池放电至限定的最低电压(该值电压可设置)时，电源控制模块可自动切断主要负载电源，以保护蓄电池，当系统电压恢复后，电源控制模块根据电压自动连接负载供电；蓄电池箱内设有与电源控制模块相连的温度传感器，电源控制模块可根据蓄电池温度对蓄电池的浮充电压进行温度补偿。

本油气管道手动阀室安防系统设计安装图如图4所示。它包括太阳能电池板4、电池板固定支架5、安防监控设备箱6、空心支撑柱7、出线孔8、走线管道9、防水蓄电池槽10、蓄电池保温箱11、光纤过孔11和高清视频监控探头13。通信光缆通过光纤过孔12进入到防水蓄电池槽10；蓄电池保温箱11起到保持蓄电池正常工作温度的作用；蓄电池保温箱(11)置于防水蓄电池槽(10)中；走线管道9及空心支撑柱7使从防水蓄电池槽10引入的所需线缆通过出线孔8后接入到安防监控设备箱6，起到减缓线缆老化速度的作用；安防监控设备箱6起到对安防控制设备的保水、防盗作用；太阳能电池板(4)安装在电池板固定支架(5)上；电池板固定支架5对太阳能电池板4起支撑作用；太阳能电池板4安装位置朝向正南，保证最大太阳光强度照射；高清视频监控探头13安装在空心支撑柱的顶端，实现对手动阀室的全方位监控功能。

本发明所提出的油气管道手动阀室安防系统具有远程实时高清监视巡视、结构紧凑占地面积小，低功耗、通信速率高、建设周期短、维护便利、适应野外环境等特点，是一种符合油气管道阀室无人值守发展方向的安防系统。随着国内外通信、供电系统及数据处理等领域产品在小型化、模块化、集成化趋势的发展，相关成熟产品的应用案例也在不断增多，目前已经具备了实现本发明的技术条件。

本发明的优点是：

1)采用高清视频监控探头，可拍摄高清视频画面，更能及早发现手动阀室出现的微小状况；

2)本发明利用与油气管道同沟敷设的高通信速率光缆和监控中心进行通信，可传输实时高清视频监控数据及周界安防报警数据，节省通信建设成本；

3)高清视频监控探头及四组太阳能红外对射传感器均有独立IP地址，可以实现远程设置监控探头的重点监控区域或巡视轨迹，可分别布防或撤防四组红外对射传感器的监控区域；

4)本发明结构紧凑，占地面积小，完全可以在手动阀室进行安装，并且安装、维护便利；

5)本发明采用低功耗嵌入式架构，终端各模块均为低功耗工业级模块，系统工作状态稳定，使用寿命长，能适应最苛刻的现场环境要求；

6)本发明仅需要太阳能电池供电，蓄电池作为备用电源，即使遇到雨、雪等恶劣气候仍能正常工作。同时电源控制模块具有蓄电池保护功能，可以延长电源使用寿命。

附图说明

图1长输管道手动阀室安防系统原理图

图2长输管道手动阀室安防系统太阳能红外对射传感器工作原理图

图3长输管道手动阀室安防系统光纤以太网接入原理图

图4长输管道手动阀室安防系统安装图

其中1-太阳能红外对射传感器 2-圆柱体支架

3-手动阀室围墙 4-太阳能电池板

5-电池板固定支架 6-安防监控设备箱

7-空心支撑柱 8-出线孔

9-走线管道 10-防水蓄电池槽

11-蓄电池保温箱 12-光纤过孔

13-高清视频监控探头

具体实施方式

实施例.本例是一现场实验系统，它主要由三部分组成：安防监控单元(太阳能红外对射传感器、高清视频监控探头、安防监控模块)，电源单元(太阳能电池板、蓄电池、电源控制模块)，通信单元(通信模块)。监控探头的数字信号输出接口接入到安防监控模块的模拟信号输入接口，监控探头的电源线接到电源控制模块；四对太阳能红外对射传感器分别安装在手动阀室的围墙上，其报警信息通过无线通信方式发送给安防监控模块；安防监控模块的数字信号输出接口与通信模块连接；通信模块的光纤通信接口与通信光缆引出的专用光纤相熔接，将报警信息发送给监控中心的安防监控主机进行处理；太阳能电池板和蓄电池与电源控制模块连接，电源控制模块通过电源线与监控探头、安防监控模块和通信模块相连。

本实施例的设计安装图如图4所示。通信光缆通过光纤过孔12进入到防水蓄电池槽10，然后与接地线、蓄电池电缆及蓄电池箱11温度传感器信号线捆绑在一起进入走线管道9，穿过空心支撑柱7，最后通过出线孔8后接入到安防监控设备箱6；由固定支架零件5支撑的太阳能电池板4通过电源线直接接入到安防监控设备箱6；高清视频监控探头13的电源线和数据线直接接入安防监控设备箱6。

本实施例已经稳定工作了1年时间，以下功能经测试正常：

1、安防监控功能

对手动阀室重点区域进行24小时监控，防范非法分子翻越围墙入侵到阀室内部。

2、远程设置功能

可以任意撤防或布防四组太阳能红外对射传感器，可根据需要任意调整高清视频监控探头的监控区域和巡视轨迹。

3、免维护功能

安防监控系统始终工作正常。

4、电源供电功能

无论天气好坏，全天候确保系统供电需要。

5、通信功能

实现安防监控终端与监控中心主机的数据通信正常。

经过1年的现场实验，油气管道手动阀室安防系统使用效果良好，此方案是一种技术先进、适用于无人值守手动阀室的安防监控的经济可靠方案。

Claims

1.一种长输管道手动阀室安防系统，其特征在于它是基于光纤宽带通信技术的安防系统，集高清视频监控、周界安防、通信传输和供电于一体；它由安防监控单元、电源单元、通信单元组成；所述安防监控单元包括高清视频监控探头、太阳能红外对射传感器、安防监控模块；所述电源单元包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制模块；所述通信单元包括通信模块；高清视频监控探头的数据输出接口与安防监控模块连接；太阳能红外对射传感器通过无线方式与安防监控模块进行通信；安防监控模块与通信模块通过以太网接口连接；通信模块通过自身单模光纤通信接口与通信光纤连接，将报警信息传到监控中心；电源控制模块与太阳能电池板和蓄电池相连，并对其他两个单元进行供电。

2.根据权利要求1所述的长输管道手动阀室安防系统，其特征在于其具体构成是固定在圆柱体支架(2)上的一对太阳能红外对射传感器(1)安装在手动阀室围墙(3)上，通过无线通信方式与安防监控模块连系，安防监控模块与通信模块连接；

红外对射传感器(1)通过无线通信方式将入侵信息发送给安防监控模块，安防监控模块根据入侵信息驱动视频监控探头；监控探头根据设定的轨迹巡视整个阀室或定点监视阀室重点区域，并将所拍摄的高清视频数据发送给安防监控模块，安防监控模块再将该数据转发给通信模块。

3.根据权利要求1所述的长输管道手动阀室安防系统，其特征在于系统的通信网络原理是：1#RTU阀室、2#RTU和安防系统所在的3#手动阀室各有光纤与B站连接；安防监控中心由双绞线与B站连接，或通过光纤与3#手动阀室实现点对点连接；3#手动阀室或通过光纤与A站、1#RTU阀室建立通信链路；蓄电池箱内设有与电源控制模块相连的温度传感器，电源控制模块根据蓄电池温度对蓄电池的浮充电压进行温度补偿；

通信模块具有全双工和半双工的以太网接口和单模光纤接口，通过以太网接口接收安防监控模块发送来的数据，并通过光纤接口将数据上传至安防监控中心；或接收来自监控中心的控制信息并转发给安防监控模块。

4.根据权利要求1所述的长输管道手动阀室安防系统，其特征在于所述电源单元的构成是：太阳能电池板和蓄电池的输出接电源控制模块，电源控制模块的输出分别接安防监控模块和通信模块；电源控制模块中有太阳能电池板和蓄电池切换控制和蓄电池低压保护以及温度补偿装置；

当日照充足时，电源控制模块可选择由太阳能电池板为系统负载供电、为蓄电池充电，在夜晚或阴雨天，也可选择由蓄电池向系统负载放电；当蓄电池放电至限定的可设置的最低电压时，电源控制模块可自动切断主要负载电源，当系统电压恢复后，电源控制模块根据电压自动连接负载供电。

5.根据权利要求1所述的长输管道手动阀室安防系统，其特征在于安防系统的安装结构是它包括太阳能电池板(4)、电池板固定支架(5)、安防监控设备柜(6)、空心支撑柱(7)、出线孔(8)、走线管道(9)、防水蓄电池槽(10)、蓄电池保温箱(11)、光纤过孔(12)和高清视频监控探头(13)；通信光缆通过光纤过孔(12)进入到防水蓄电池槽(10)；蓄电池保温箱(11)置于防水蓄电池槽(10)中；走线管道(9)及空心支撑柱(7)使从防水蓄电池槽(10)引入的所需线缆通过出线孔(8)后接入到安防监控设备箱(6)；太阳能电池板(4)安装在电池板固定支架(5)上；太阳能电池板(4)安装位置朝向正南；高清视频监控探头(13)安装在空心支撑柱(7)的顶端。