油氣管道集中監視系統開(kāi)發(fā)和應用

王柏盛 趙云 陳超聲 王淑英

國家管網(wǎng)集團西部管道公司

摘要：在油氣管道“區域化”管控模式下，為進(jìn)一步將作業(yè)區運行調度值班人員從監屏工作中解放出來(lái)，充實(shí)加強運檢維隊伍，通過(guò)開(kāi)發(fā)集中監視系統，增加通訊服務(wù)器，直接采集站場(chǎng)和閥室關(guān)鍵生產(chǎn)數據；將上傳報警信息分級管理，開(kāi)發(fā)報警語(yǔ)音播報功能，實(shí)現區域監控中心和站場(chǎng)及時(shí)接受報警和自動(dòng)語(yǔ)音撥號信息；開(kāi)發(fā)一鍵預設關(guān)鍵運行參數報警功能，實(shí)現關(guān)鍵運行參數預警。應用表明，能夠實(shí)現區域監控中心快捷、清楚了解各站場(chǎng)及閥室的關(guān)鍵報警信息，提高了管控效率。

關(guān)鍵詞：油氣管道；區域化管控；集中監視；語(yǔ)音播報；一鍵預設報警

西部管道公司通過(guò)對管道調度運行、巡檢、維檢修的合理優(yōu)化，探索推行了以國家管網(wǎng)油氣調控中心集中調控，烏魯木齊分控中心（區域監控中心，以下簡(jiǎn)稱(chēng)監控中心）集中監視，作業(yè)區集中巡檢、集中維修的“區域化”管控模式，實(shí)現了基層站場(chǎng)“無(wú)人操作、無(wú)人值班、有人管理”。

1  系統概述

為實(shí)現集中監視需求，滿(mǎn)足快捷、清楚地了解各站場(chǎng)及閥室關(guān)鍵生產(chǎn)運行情況及設備設施異常報警，西部管道公司開(kāi)發(fā)出一套監控中心集中監視系統。有別于傳統SCADA系統功能，集中監視系統僅作為生產(chǎn)數據監視使用而不需具備遠程調控功能。通過(guò)硬件改造，集中監視系統直接采集站場(chǎng)SCADA系統數據，站場(chǎng)增加聲光報警器，通過(guò)對采集數據分級管理，關(guān)鍵數據報警驅動(dòng)站場(chǎng)聲光報警器，并通過(guò)系統自動(dòng)向站場(chǎng)撥打報警電話(huà)，語(yǔ)音播報報警信息，提示站場(chǎng)應急值班人員及時(shí)準確掌握異常信息。同時(shí)還開(kāi)發(fā)出一鍵預設參數報警功能，選取站場(chǎng)關(guān)鍵生產(chǎn)運行參數，對參數值設置一定浮動(dòng)范圍，超出浮動(dòng)范圍后即一鍵報警，提示監控中心值班人員關(guān)注或采取必要的干預措施。

2  系統組成

2.1  系統架構

在監控中心、站場(chǎng)分別增加通訊服務(wù)器、路由器、交換機、串口服務(wù)器等，建立集中監視系統（圖 1）。

2.2  數據采集

為不影響SCADA系統安全平穩運行，保證SCADA系統數據采集與監控質(zhì)量，站場(chǎng)端新增2臺通訊服務(wù)器與站場(chǎng)PLC、串口服務(wù)器建立通訊，直接從站控PLC采集SCADA數據；站場(chǎng)新增2臺串口服務(wù)器采集第三方設備數據。所有數據由Modbus TCP/IP協(xié)議轉換為IEC-104協(xié)議，通過(guò)已建生產(chǎn)數據網(wǎng)上傳至監控中心集中監視服務(wù)器。站場(chǎng)2臺通訊服務(wù)器、2臺串口服務(wù)器互為冗余，主、備服務(wù)器均與監控中心通訊服務(wù)器建立通信鏈路自動(dòng)切換。

3  報警管理

3.1  聲光報警

集中監視實(shí)施后，站場(chǎng)不再保留專(zhuān)職運行調度人員，僅設置24小時(shí)應急值班人員且無(wú)需固定在值班室，可以開(kāi)展其他巡檢、維檢修等工作。為此，站場(chǎng)新增報警RTU 、聲光報警器等設備，按事件等級設置不同報警聲音和燈光顏色，以保證站場(chǎng)發(fā)生異常事件分級報警并及時(shí)提醒現場(chǎng)應急值班人員處置。

報警RTU 從新增通訊服務(wù)器獲取報警信號并分類(lèi)管理，實(shí)現相應的報警控制邏輯。觸發(fā)報警時(shí)，通過(guò)報警RTU DO 輸出信號，驅動(dòng)聲光報警器及警笛，提示站場(chǎng)應急值班人員。如報警管理發(fā)生變化，只需在報警RTU 中重新組態(tài)調試，無(wú)須對站控PLC 做更改，保證了站場(chǎng)運行的可靠性。

3.2  報警分級

根據監控中心集中監視報警分級及響應原則，集中監視系統報警/事件分為四級，詳見(jiàn)表 1。

表 1 集中監視系統報警分級

其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級報警信號主要由下位機（PLC/RTU）控制系統直接產(chǎn)生，Ⅳ級報警通過(guò)監控中心集中監視系統人機界面HMI系統組態(tài)設定實(shí)現。所有報警均通過(guò)站控聲光報警系統響應，提供多種聲音和顏色分別對應報警級別。

監控中心集中監視調度人員通過(guò)人機界面HMI對報警信息進(jìn)行確認并解除閃爍的報警畫(huà)面和聲音。報警故障不排除，報警表中的報警信息保留，故障排除后，則報警信息消失。

3.3  報警通知

（1）故障通知。故障通知系統作為集中監視系統的子功能和子模塊，與集中監視平臺之間采用以太網(wǎng)接口，并通過(guò)協(xié)議轉換模塊連接。故障通知系統采用標準工控機，安裝語(yǔ)音呼叫控制卡、TTS文語(yǔ)自動(dòng)播報模塊，協(xié)議轉換模塊等，提供告警語(yǔ)音通知。

（2）數據傳輸。報警通知系統與集中監視系統之間的數據傳輸方式為restful方式，協(xié)議為HTTP協(xié)議（圖 2）。

（3）自動(dòng)撥號。發(fā)生報警后，集中監視系統將報警信號輸出至報警通知系統，報警通知系統可通過(guò)識別報警信號，以自動(dòng)撥號方式呼叫報警發(fā)生站場(chǎng)，自動(dòng)連通監控中心和站場(chǎng)之間的語(yǔ)音鏈路，通過(guò)監控中心值班調度人員將報警內容通知到發(fā)生報警站場(chǎng)值班人員，實(shí)現語(yǔ)音自動(dòng)撥號。

（4）語(yǔ)音對話(huà)。如果監控中心值班調度人員未摘機，站場(chǎng)值班人員摘機，則將集中監視系統反饋過(guò)來(lái)的報警文本信息轉換為語(yǔ)音信號，并自動(dòng)播放，當監控中心調度人員摘機后可自動(dòng)切換為人工對話(huà)。

（5）自動(dòng)記錄。被報警站場(chǎng)值班人員聽(tīng)完報警通知后應按鍵表示清楚接收報警信息，報警通知系統能夠自動(dòng)記錄該確認信號并反饋至集中監視系統。集中監視系統通過(guò)報警通知系統可在HMI上顯示當前撥出的號碼和狀態(tài)，對于報警導致的調度人員與站場(chǎng)人員之間的對話(huà)錄音可以隨時(shí)調取。

（6）信息發(fā)送。集中監視系統發(fā)出的報警信號能夠通過(guò)短信轉發(fā)平臺發(fā)送到相關(guān)責任人手機。

4  結束語(yǔ)

西部管道公司集中監視系統通過(guò)與語(yǔ)音調度系統的聯(lián)動(dòng)，首次實(shí)現語(yǔ)音自動(dòng)撥號。實(shí)施集中監視模式后撤銷(xiāo)了站場(chǎng)SCADA運行調度人員配置，生產(chǎn)運行監視職能由監控中心承擔，實(shí)現站場(chǎng)人員職能轉型和人員優(yōu)化，強化了維檢修職能，提升了安全運行管控能力。

作者簡(jiǎn)介：王柏盛， 1987年生，工程師，2009年畢業(yè)于電子科技大學(xué)工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)，現從事油氣調控專(zhuān)業(yè)方向的研究工作。聯(lián)系方式：0991-7561006， wangbs@pipechina.com.cn。