发明内容:本发明的目的在于提供一种能够对在役管道进行及时维护和抢修的在役管道腐蚀、渗漏安全监测预警系统及其控制方法;本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
一种在役管道腐蚀、渗漏安全监测预警系统,其管道天然气泄漏定点实时监测系统或管道油、水漏失定点定时监测系统或管道腐蚀定期检测系统的输出端通过数据传输接口与数据处理中心服务器连接,数据处理中心服务器再通过网络系统与天然气管理客户端PC机或油、水管理客户端PC机或管道运行管理客户端PC机连接。
一种在役管道腐蚀、渗漏安全监测预警系统的控制方法包含下列步骤:
(1)读取在役管道腐蚀、渗漏安全监测数据;
(2)将获得的监测数据进行格式转换;
(3)对管道腐蚀、渗漏监测数据进行实时标准超限分析对比;
(4)若步骤(3)中的数据对比后超标则对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超标则返回步骤(1);
(5)对超限的数据组超限级别进行评判;
(6)进行分级预警;
(7)将相应预警级别的数据图表及措施建议通过网络系统发送至决策和客户端;
(8)待决策执行后进行数据库维护更新,再重新返回步骤(1)。
所述的管道天然气泄漏定点实时监测系统包括固定安装在管道上的天然气压力和流量传感器、数据传输接口、无线数据发送—接收系统,天然气压力和流量传感器通过数据传输接口与无线数据发送—接收系统连接,无线数据发送—接收系统再通过数据传输接口与数据处理中心服务器连接。
所述的管道油、水漏失定点实时监测系统包括固定安装在管道上的油、水压力和流量传感器、数据传输接口、无线数据发送—接收系统,油、水压力和流量传感器通过数据传输接口与无线数据发送—接收系统连接,无线数据发送—接收系统再通过数据传输接口与数据处理中心服务器连接。
所述的管道腐蚀定点定期监测系统包括:长距离超声波管道本体全尺寸无损检测系统和管道外防腐层检测系统。
所述的数据传输接口为RS232或RS485或USB接口。
所述的无线数据发送-接收系统为射频无线数据发送-接收系统或GPRS无线数据发送-接收系统。
天然气管道的安全监测预警的控制方法包括以下步骤:
(1)读取天然气泄漏安全监测数据;
(2)将获得的监测数据进行格式转换;
(3)对天然气压力、流量(浓度)监测数据进行实时标准超限分析对比;
(4)若步骤(3)中的数据对比后超限则对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超限则返回步骤(1);
(5)对超限的数据组超限级别进行评判;
(6)对二级超限管段监测数据组进行二级超限预警;
(7)将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端;
(8)对三级超限管段监测数据组进行三级预警;
(9)将超限管段数据图表及抢险应急预案通过网络系统发送至决策和客户端;
(10)待决策执行后进行数据库维护更新,再重新返回步骤(1)。油、水管道的安全监测预警的控制方法包括以下步骤:
(1)读取油、水漏失安全监测数据;
(2)将获得的监测数据进行格式转换;
(3)对油、水压力及流量监测数据进行实时标准超限分析对比;
(4)若步骤(3)中的数据对比后超限则对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超限则返回步骤(1);
(5)对超限的监测数据组进行三级超限预警;
(6)将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端;
(7)待决策执行后进行数据库维护更新,再重新返回步骤(1)。管道腐蚀的安全监测预警的控制方法包括以下步骤:
(1)读取管道全尺寸腐蚀安全监测数据;
(2)将获得的监测数据进行格式转换;
(3)对管道壁厚、外防腐层老化、破损等监测数据进行标准超限分析对比
(4)若步骤(3)中的数据对比后超限则对超限的数据组超限级别进行评判,若不超限则返回步骤(1);
(5)对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储;
(6)对二级超限管段监测数据组进行二级超限预警;
(7)将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端;
(8)对三级超限管段监测数据组进行三级预警;
(9)将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端;
(10)待决策执行后进行数据库维护更新,再重新返回步骤(1)。
本发明的优点是:由于采用了管道天然气泄漏实时监测系统和管道油水漏失实时监测系统,以及金属管道腐蚀定期检测设备通过对监测数据进行实时无线传送—接收或定期输入、处理及安全预警传送,可以使客户端随时得到管道腐蚀程度、泄漏危险等级、建议措施等“地理坐标性、三级预警式”数据信息,以便及时决策、及时维护、及时抢修,防患于未然。
采用SmartRF采集与传输数据的优势为:组网迅速,建设周期短,成本低廉;通过中继节点完成离中心机房或中间站较远的节点的采集和传输;没有使用费用;安全保密性好。用GPRS通讯方式实现数据通讯,具有安装开通快捷、维护迁移方便、造价低等优点。
采用定点监测接入装置,进行高精度大地坐标测量定位,接入点可填埋,不影响农作物种植。定点监测接入装置可重复利用、方便快捷、具有同等防腐保温性能。
具体实施方式:
参照图1:在役管道腐蚀、渗漏安全监测预警系统由:管道天然气泄露定点实时监测系统1、管道油、水漏失定点定时监测系统2、管道腐蚀定期检测系统3、数据传输接口4、数据处理中心服务器5、网络系统6、天然气管理客户端PC机7、管道运行管理客户端PC机8、油、水管理客户端PC机9组成。管道天然气泄漏定点实时监测系统1或管道油、水漏失定点定时监测系统2或管道腐蚀定期检测设备3的输出端通过数据传输接口4与数据处理中心服务器5连接,数据处理中心服务器5再通过网络系统6与天然气管理客户端PC机7或油、水管理客户端PC机8或管道运行管理客户端PC机9连接。其控制方法为:参照图5:步骤100为初始动作,在步骤101中,通过固定安装在管道的管道天然气泄漏实时监测系统、管道油、水漏失监测系统和管道腐蚀定期检测设备获得到压力、流量(或浓度)监测数据,在步骤102中,将获得的监测数据进行格式转换,在步骤103中,对管道腐蚀、渗漏监(检)测数据进行实时标准超限分析对比,若步骤103中对比后超限,则在步骤104中,对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超限则返回步骤101,在步骤105中,对超限的数据组超限级别进行评判,在106步骤中,根据评判结果进行分级预警,在步骤107中,将相应预警级别的数据图表及措施建议通过网络系统发送至决策和客户端,在步骤108中,待决策执行后,进行数据库维护更新,重新返回步骤101。
本发明涉及三种安全监测预警系统:
一、天然气泄漏定点实时监测预警系统
参照图2:所述的管道天然气泄漏定点实时监测系统1包括固定安装在管道上的天然气压力和流量传感器10、数据传输接口4、无线数据发送-接收系统12,天然气压力和流量传感器通过数据传输接口与无线数据发送-接收系统连接,无线数据发送—接收系统再通过数据传输接口与数据处理中心服务器连接。天然气压力和流量传感器为:CGYL-201常温型压力传感器或LWGY型涡轮流量传感器或GT-OX固定式有害气体浓度变送器。
工作过程:对于直埋式或管廊式管道,使用管道天然气泄露定点实时监测系统对管道的首、末端流量差和管道中途各监测管段的管输压力(或浓度)进行实时数据采集和传送,由数据处理中心分析对比、确定天然气泄漏的具体管段(两监测点间);再利用管道查漏仪器、PCM系统或天然气检测仪对已确定泄漏的管段快速查出管道穿孔、破损或被盗用点。中途各管段监测点的密度为:点/300-500米(可依现场实际要求增减)。
二、管道油、水漏失定点实时监测预警系统
参照图3:管道油、水漏失定点实时监测系统2包括固定安装在管道上的油、水压力和流量传感器20、数据传输接口4、无线数据发送-接收系统12,油、水压力和流量传感器通过数据传输接口与无线数据发送-接收系统连接,无线数据发送—接收系统再通过数据传输接口与数据处理中心服务器连接。油、水压力和流量传感器为:MSP系列压力传感器或LWGY涡轮流量传感器。
工作过程:使用管道油、水漏失定点实时监测系统对管道的首、末端流量差和管道中途各监测管段的管输压力(或浓度)进行实时数据采集和传送,由数据处理中心分析对比,确定油、水漏失的具体管段(两监测点间);再利用管道查漏仪器、PCM系统对已确定漏失的管段快速查出管道穿孔、破损或偷油点。中途监测点的密度为:点/500-2000米(可依现场实际要求增减)
三、管道腐蚀定点定期监测预警系统
管道腐蚀定点定期监测系统包括:长距离超声波管道本体全尺寸无损检测系统和管道外防腐层检测RD-PCM系统。管道腐蚀定期监测的壁厚、剩余强度、外防腐层表面绝缘电阻率等数据通过移动存储设备传送到数据处理中心服务器。
工作过程及原理:
用长距离超声波(LRUT)检测管道的金属损失,是UT检测技术一种特殊应用。仅在一个测试点,利用低频超声导波技术,选择适当的声波模式,可对一条长距离金属管道的壁厚进行100%的检测。该技术在地面管道、管廊式管道或泡沫黄夹克保温管道检测效果较好。一个测试点一次检测距离可达360米以上;可靠壁厚检测灵敏度为9%径向截面缺陷总损失;缺陷点轴向位置精度为±10cm。
金属管道外防腐绝缘层检(监)测仪器为RD-PCM系统,是目前我国石油石化行业常规管道外防腐层检测评价设备。
长距离超声波(LRUT)检测仪器、RD-PCM系统及其他查漏仪器需要于管道端点或中间合适部位接入信号源;这些仪器可使用同一接入点分别接入不同信号源进行不同目的的检(监)测;信号源的接入必须与金属管道本体连接。管道进出站端点可直接与裸露管段或管件连接,而管道中间部位就必须拆除至少50cm的管道外防腐保温层。定点监测接入装置可重复利用、方便快捷、具有同等防腐保温性能。
接入点的设计应避开可能修建公路及其它建(构)筑物的界址之内。定点监测接入装置安装后,进行高精度大地坐标测量定位。接入点可填埋,不影响农作物种植。
由于金属管道的腐蚀具有“成因复杂性、缓慢性、非均匀性”特点,对各个管段的腐蚀监测周期应视其前一次检(监)测、评价结果及维护维修状况决定。如:各管段本体腐蚀面积、腐蚀坑深度、腐蚀速率,外防腐层老化、破损程度、阴极保护状况以及管道维护维修竣工检测验收结果等。因此、对金属管道本体及其外防腐绝缘层的监测,宜采用定期监测方式进行。一般检测周期为6-12个月。
图1~图3中数据传输接口为RS232或RS485或USB接口。
由于各油田所处的地理环境不同,地表植被、通讯状况、油田开发地面工程布局、油气水集输及处理工艺等的差别,对上述无线数据发送-接收系统采用两种形式:射频无线数据发送—接收系统或GPRS无线数据发送-接收系统。
1、射频无线数据发送—接收系统
采用Monitor-RP作为前端数据采集单元,可构成一个智能射频网络的环境监测与信息发布系统。系统的核心构成采用集数据采集与SmartRF无线通信网关功能于一体的Monitor-RP智能控制器,它在设计上采用了当今嵌入式计算机系统的多项潮流性的软硬件技术:
①高度集成的、紧凑的电子电路设计。
②模块化的硬件架构,系统具有很强的扩展性。
③工业化的I/O信号规范设计,方便各种现场设备直接接入。
④集成的多种网络接口(SPI,RS-232,RS-485,以太网口)。
⑤嵌入式实时操作系统(RTOS),可裁剪内核设计,令应用软件灵活、高效。
⑥现场运行高度可靠,运行服务费用接近于“零”。
由Monitor-RP构成的各个环境监测点,通过接入的各种传感器,实测到相应的数据,借助于智能射频网络传输,所有监测点和网站(数据中心)的服务器可以构成一个基于RF的DDN网络,通过运行于专属协议上的软件,各个监测点可以快速地将实测数据传送到网站服务器上。然后通过中心机房的网络设备接入到Internet中,做到设备的远程遥测。
⑦网站的软件系统,是一个多种软件的集成系统,在服务器端提供与所有监测点数据的访问接口。它以动态链接库(dll)或ActiveX控件(ocx)的型式,通过ASP或Java技术完成软件,软件可以十分方便地将各个监测点的数据实时发布到网页上。通过Web可以建立一个数据库系统,这样,可以同时提供对实时和历史数据的更丰富的管理功能。
本系统中的各个环境监测点采用SmartRF传输技术,通过跳传方式和多通道调频技术将所有节点与服务器构成无线智能射频网络,在业内技术上具有十分显著技术领先性。
2、GPRS无线数据发送-接收系统
采用Monitor-GP作为前端数据采集单元,可构成一个面向Internet的环境监测与信息发布系统.系统的核心采用集数据采集与GPRS无线通信网关功能于一体的Monitor-GP智能控制器,它在设计上采用了当今嵌入式计算机系统的多项潮流性的软硬件技术:
①高度集成的、紧凑的电子电路设计。
②模块化的硬件架构,系统具有很强的扩展性。
③工业化的I/O信号规范设计,方便各种现场设备直接接入。
④集成的多种网络接口(RS-232,RS-485,以太网口)。
⑤嵌入式实时操作系统(RTOS),可裁剪内核设计,令应用软件灵活、高效。
⑥现场运行高度可靠,运行服务费用较低。
⑦公用GSM网GPRS的直接接入,解决了短波电台信道资源紧缺的矛盾,且令IP网络的应用方便,经济地拓展至无线公网领域。
⑧由Monitor-GP构成的各个环境监测点,通过接入的各种传感器,实测到相应的数据,借助于GPRS的GSM网接入,所有监测点和网站(数据中心)的服务器可以构成一个基于IP的广域网,通过运行于TCP/IP上的软件,各个监测点可以随时将实测数据传送到网站服务器上。
基于GPRS的油田远程测控系统采用集散式控制结构,通过GPRS移动通讯信道,管道天然气泄漏监测数据、管道油、水漏失监测数据等参数,经过计算机处理和分析,在中心控制室就能迅速准确掌握油田辖区内管道天然气传输的工作状况,及时发现隐患。同时可以采集、存储所有监测数据,通过GPRS移动网络,将所有信息传至数据管理处理中心,从而达到提高工作效率和经济效益的目的,而且极大地改善了工人的工作条件。
网站的软件系统,是一个多种软件的集成系统,在服务器端提供与所有监测点数据的访问接口。它以动态链接库(dll)或ActiveX控件(ocx)的型式,通过ASP或Java技术完成软件,软件可以十分方便地将各个监测点的数据实时发布到网页上。通过Web建立一个数据库系统,这样,可以同时提供对实时和历史数据的更丰富的管理功能。
参照图6:步骤200为初始动作,在步骤201中,实时读取并存储管道天然气泄漏监测数据,在步骤202中,将获得的监测数据进行格式转换,在步骤203中,对管道天然气压力、流量(浓度)监测数据进行实时标准超限分析对比,若步骤203中对比后超限,则在步骤204中,对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超限则返回步骤201,在步骤205中,对超限数据组进行超限级别评判,若步骤205中评判的结果为需要及时维护,则在步骤206中,对二级超限管段监测数据组进行二级超限(黄色)预警,并在步骤207中,将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端,若步骤205中评判的结果为需要抢险应急,则在步骤208中,对三级超限管段监测数据组进行三级(红色)预警,并在步骤209中,将超限管段数据图表及抢险应急预案通过网络系统发送至决策和客户端,在步骤209中,待决策执行后,进行数据库维护更新,重新返回步骤201。
参照图7:步骤300为初始动作,在步骤301中,实时读取并存储管道油、水漏失监测数据,在步骤302中,将获得的监测数据进行格式转换,在步骤303中,对管道油、水压力及流量监测数据进行实时标准超限分析对比,若步骤303中对比后超限,则在步骤304中,对超限的数据组生成数据表及曲线图并存储,若不超限则返回步骤301,在步骤305中,对超限数据组进行超限(红色)预警,在步骤306中,将超限管段数据及及时抢修措施建议通过网络系统发送至决策及客户端,在步骤307中,待决策执行后,进行数据库维护更新,重新返回步骤301。
参照图8:步骤400为初始动作,在步骤401中,定期输入并存储管道全尺寸腐蚀监测数据,管道全尺寸腐蚀监测数据包括:金属管道腐蚀壁厚、剩余强度、外防腐层表面绝缘电阻率等监测数据,在步骤402中,对定期监测数据进行格式转换,在步骤403中,对管道壁厚、外防腐层老化、破损等监测数据进行标准超限分析对比,若步骤103中对比后超限,则在步骤404中,对超限管段监测数据组进行超限级别评判,若不超限则返回步骤401,在步骤405中,对超限管段监测数据组生成数据表及曲线图并存储,若步骤405中评判的结果为需要及时维护,则在步骤406中,对二级超限管段监测数据组进行二级超限(黄色)预警,并在步骤407中,将超限管段数据图表和及时维护措施建议通过网络系统发送至决策及客户端,若步骤405中评判的结果为需要抢险应急,则在步骤408中,对三级超限管段监测数据组进行三级(红色)预警,并在步骤409中,将超限管段数据图表和及时抢修措施建议通过网络系统发送至决策和客户端,在步骤410中,待决策执行后,进行数据库维护更新,重新返回步骤401。