物联网云计算的生产评估监控系统

李月+王彩霞+崔海明

摘要：文章对国内外输油生产评估检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是生产评估检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了华北油田输油生产评估监测系统的应用情况。

关键词：输油；管道；泄漏；监测；防盗

近年来，受利益的驱动不法分子在输油管线打孔盗油，加上管道腐蚀穿孔威胁，生产评估事件时有发生一旦引起大的火灾爆炸环保事故，后果不堪设想。为努力维护管道安全，已经投入了大量的人力物力，但形势仍十分严峻。采用合适的生产评估在线监测系统，则能够实时细致了解管线输油工况变化，便于及时发现泄漏位置，以便及时发现泄漏，尽早采取相应的措施，将损失危险降到最小程度；同时减少了巡线压力，降低了职工劳动强度。

因此，输油生产评估监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的生产评估自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。

1. 国内外输油生产评估监测技术的现状

输油生产评估自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。

输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法

这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

1.2 硬件方法

主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法

它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，生产评估监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型生产评估检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油生产评估监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。

2.生产评估监测技术难点

生产评估监测说到家只有一个难题：就是“狼没来系统却老是喊狼来了，狼真的来了他又不说话了”，为什么会这样？因为不知道什么是泄漏。

HKH生产评估监测系统是一种量身定做的监测系统。因为管道工作过程千差万别，没有一个固定不变的模型可以套用。这种技术不是让所有不同工况的管道去适应一种固定的泄漏监测程序，而是让监测系统去学习管道的特征，让监测系统去适应去认识每一条具体的管道。这一特点决定了开发调试工作的难度很大，也决定了每一条管道最终都会有一套最适应其工艺特点的泄漏监测系统。这也是HKH系统适应各种生产评估监测而几乎不误报警的原因。

3.生产评估监测系统各种方法及特点

因监测方法应用原理不同使其在实际生产过程中的漏点监测、定位方法有较大差异。

质量分析法和体积分析法都是针对管道内流体的量来确定管道是否发生泄漏，其缺点是只有管道内的流体发生一定量的泄漏后才能确认管道出现泄漏工况。

电磁监测法在管道测漏应用过程中其属于非在线实时监测，监测过程需要巡线人员携带信号监测器进行监测，其突出的特点是在管道未发生泄漏的情况下可以发现管道载阀位置，确定载阀或穿孔位置较为准确，并进行及时处理，其不足是：

3.1 需要两名巡线人员操作监测器沿管线进行检测。

3.2 电磁信号与管道的保温层、防腐层、绝缘层的破损情况以及载阀的现场情况有关，保温层、防腐层、绝缘层的破损情况越严重，电磁信号衰减越迅速，管道测漏的有效距离将缩短。

3.3 有效检测距离较短，一般在5km左右，如增加检测距离需要借助管线阴极保护桩或在管道上增加信号点。

3.4 电磁监测法属于非实时监测，其不能实现在线实时生产评估监测。

3.5而常规负压力波法，需人工设定一个压力差（流量差）值，利用管道压力差（流量差）进行判断，每年数百次以上误报警或漏报（小泄漏报不了警）。

HKH系统是一套全自動实时管道监测系统网络，它与同类产品相比具有每年无误报警或几次误报警的低误报警率，无漏报，定位精度高，监测范围大，灵敏度高等优点。

4. HKH生产评估监测系统介绍

HKH系统是一套基于模糊神经网络的人工智能型生产评估监测系统软件。它克服了传统方法的不足之处，能够在多种复杂情况下对各种管道大小泄漏进行及时报警和准确定位。这是学习型系统，它通过短期的试运行就可以对管道的情况有一个全面的了解，试运行后系统可以识别什么是管道正常工作（如站内进行启泵，停泵，调节输出量大小等操作），什么是泄漏。如果管道发生的是少量的渗油，只要到达瞬时流量的0.5%系统就会报警，以上这些都是系统自动完成的，不需要人工设定。

HKH系统采用国家专利的误差消除技术，真正实现了泄漏量大于瞬时流量的0.5%时准确报警，不仅实现了同类技术做不到的自动报警、自动定位，而且比同类技术手工定位精度还要高的多。系统在大于3%以上的泄漏时定位误差仅几十米，在泄漏量大于瞬时流量的0.5%时定位误差范围在+/-100m，而负压力波法在这个区间连泄漏都发现不了，更谈不上定位了。负压力波法在较大泄漏条件下手工定位精度小于管道长度×0.5% + 100m，也就是说管道越长误差就越大。