5G通信技术在高含硫天然气生产场站的推广应用研究

张莉 冉波

【摘要】    随着我国社会的不断发展，对于天然气等能源的需求不断增加，天然气作为一种清洁能源，在日常的生产生活中有着重要的应用，因此天然气的开发非常重要。天然气开发是一项强度和风险都非常高的工作，在开采过程中需要面临很多风险，特别是高含硫天然气，由于具有较强的腐蚀性和毒性，开发的风险更高，需要更完善的安全防控技术和管理措施来保证生产的安全性。通过在高含硫天然气生产场站应用5G通信技术，建立智慧生产系统，可以更好地保障工作人员的安全，提高生产的效率，基于此本文对5G通信技术在高含硫天然气生产场站的推广应用进行了探究。

【关键词】    5G通信技术    高含硫天然气生产场站    生产安全    智能化

一、高含硫天然气开发面临的风险和难度

高含硫天然气中硫化氢的含量较高，這增加了其开发的难度和风险，具体来说体现在以下几方面：

1.1人员面临较大的安全风险

硫化氢是一种有毒气体，如果长时间暴露在含有硫化氢的环境中，对导致人体呼吸系统受到损伤，甚至威胁生命。除此之外，硫化氢还会对环境造成巨大的破坏，因此在高含硫天然气场生产过程中，出现天然气泄漏，可能会造成非常可怕的后果。除了开发环节外，在运输和使用任何一个环节都不能够松懈，一旦出现泄漏都会给人体和自然环境造成较大的危害。

1.2硫化氢具有腐蚀性，增大了运输风险

对于高含硫天然气来说，其中含有大量的硫化物杂质，这些硫化物杂质呈现酸性，管道、设备等长期接触高含硫天然气，处于酸性条件下，会加剧腐蚀，缩短其使用寿命，增加安全事故的风险。因此在进行高含硫天然气的开发时，需要加强相关设备和管道的防护水平。

1.3质量安全和环境管理的难度大

在高含硫天然气的开采工作中，由于其具有较高的腐蚀性，因此可能会导致相关设备和管道出现焊缝开裂的问题，导致出现安全事故。因此高含硫天然气开发中，需要加强原材料、施工质量和过程质量控制，强化质量安全和环境管理，保证生产过程的安全性。

在高含硫气田的开发过程中，面临的安全风险较多，而且一旦出现安全事故，可能会造成极大的损失，威胁生产人员的生命安全，因此对于高含硫天然气生产场所，必须要加强安全管理工作，消除安全隐患。应用5G通信技术来构建高含硫天然气生产场站智慧系统，通过该系统来进行生产管理，能够有效的提高生产的安全性，避免事故的发生，在保证生产人员安全的同时，降低高含硫天然气场开发过程中对于环境的破坏。

二、基于5G通信技术的高含硫天然气生产场站智慧系统组建

相较于4G、3G等移动通信技术，5G通信技术具有明显的优点，带宽更高、延迟更低，因此具有更重要的应用。基于5G通信技术的特点，使其能够构建分布式核心网络，能够同时构建出多个虚拟网络，并且对网络资源的分配进行优化，从而能够使多元化的需求得到满足。基于5G通信技术，可以提高通信速率，再结合物联网、云计算、大数据和人工智能等先进的技术手段，可以及时发现、判断安全风险，从而更好地保证生产活动的安全性。如通过5G技术能够建立油气水井的物联网解决方案以及场站无人值守、管线监测等，通过应用这些先进技术，以及5G通信技术作为支撑，能够对气田生产动态进行全面的感知，对气田变化趋势进行预测，智能化的操控气田行为，优化气田管理，为气田的决策提供信息支持，实现气田的智能化管理，提高高含硫气田生产的安全性。

三、高含硫天然气生产场所5G通信系统技术的应用

3.1高清视频监控及回传系统

在高含硫天然气生产场站，对于大门、泵房、加热炉以及罐区重点区域，都应设置高清摄像头进行全方位、无死角、全天候的监控，通过应用5G通信技术，能够将这些视频信息实时的传输给服务器，工作人员可以实时查看，并且可以进行调阅和回放，从而确保管理人员可以掌握生产现场的实时情况。

利用人工智能技术，对高清视频图像进行实时的分析，若发现存在跑、冒、滴、漏或者是其它各种危险情况时，系统能够智能检测到并且进行报警。此外，高清视频监控系统还应进行区域入侵监测、绊线检测、遗失检测、遗留检测、方向检测、徘徊检测、人群流量统计等，为管理人员提供现场的信息支持，辅助其进行管理工作。

3.2  VR/AR辅助控制

VR/AR作业辅助控制的载体是计算机，利用这一载体，其能够提供人工智能服务。由于其具有智能感知、智能交互等功能，因此能够适配企业标准化作业流程，为场站运行提供标准化信息支持，能够使工作人员在工作过程中有依据可以遵循。

此外，VR/AR辅助控制在生产巡检方面也有重要应用，通过应用机器深度学习、人工智能识别、图像学习等先进技术手段，将这些技术和VR/AR技术结合起来，将反馈的信息叠加显示到眼镜上，为工作人员提供信息帮助，推动生产的智能化。

AR智能作业辅助系统具有语音识别、作业辅导、设备工艺拟合和人脸识别等方面的功能。通过利用语音降噪算法，能够降低噪音，在噪音中实现语音指令的准确识别，根据语音指令进行操作;通过头戴式计算机来替换手持终端，可以将作业指导的多维信息实时叠加到操作部位，实现“可视化”的作业指导，提高作业的准确性和效率。设备工艺拟合是指，将设备3D工艺动画匹配到设备实景中，通过理论和实践结合的方式来进行作业要求的宣讲以及指导，使工作人员更容易理解，从而更好地掌握关键和复杂操作，提高操作的安全性。通过AR人脸识别，可以进行进出站验证，效率和准确性都更高。

3.3  机器人站内巡检

应用机器人可以实现自动巡检，机器人的巡检路径可以通过激光导航来引导，这样可以更好地适应不同的现场环境，保证机器人按照规划路径来进行巡检，从而提高巡检的针对性。

除此之外，智能机器人还能够自主巡检，即在不人工设定路径和目标地点的情况下，由机器人自主确定路线，对生产场所进行检查。在自主巡检工作中，机器人能够智能的循迹避障，并且实现路径的自主规划。智能机器人上搭载了多种传感器，如高清摄像头、热成像摄像头等，通过这些传感器，其能够对加热炉、泵体和管线等温度敏感区域的温度进行测量，若发现温度过高则会自动报警，并且完成过热部分的智能读表和故障分析等。

机器人搭载的高清摄像头能够对温度超标的部分进行详细的观察，并且将视频和探测到的数据信息实时传输给后台，并且进行保存，为事后的计算分析提供数据支持，提高运行维护管理水平。若需要人工排除故障，机器人能够引领运维人员到达事故地点，来排除故障，并提供其搜集到的信息，为排除故障提供支持。

在环境不允许人工作业的情况下，也可以利用机器人来排除故障，通过应用5G通信技术，利用其低时延的特点，能够实现机器人的实时控制，这样可以采用控制排险机器人的方式对故障、险情等进行处理。

高温、毒气等对人体安全造成巨大威胁的因素，不会影响到机器人的正常工作，机器人可以在这些条件下近距离拍摄故障情况，并将高清视频传输给指挥中心，使工作人员对实际情况进行更加准确的判断，从而对排险工作进行指导，更快、更准确的排除险情。

此外，还可以通过控制机器人的方式进行排险操作，通过搭载机械臂，机器人可以进行关闭阀门、扑灭火源等操作，从而在人无法靠近的情况下，排除问题。通过应用机器人来代替人工进行排险，能够更好地保证人员安全，提高抢险的安全系数。机器人还能够实现历史巡检录像、内网远程操控和指定地点巡逻等多方面的功能。

3.4  无人机巡检研究

通过利用无人机可以实现高含硫天然气场站的快速巡检，利用5G通信技术可以将无人机捕获的信息实时传递给地面工作人员，从而使工作人员可以实时掌握场站的工作情况。无人机巡检主要分为巡检无人机、云端控制系统和本地飞行控制端等三部分。其中巡检无人机的作用是在生产场站上飞行并且采集数据，通过让无人机搭载不同的设备，可以采集不同类型的信息，如通过在无人机上搭载可见光相机，能够拍摄出高清图片，其能够将信息传输给地面，通过内业处理软件，能够合成全景，对生产的实时情况进行检查;搭载可见光相机的无人机还能够拍摄高清视频，从而全面掌握地面的实时情况，视频可以保存，方便后续进行分析;云端控制系统的功能是任务处理和数据加密及处理等，通过其可以向无人机下发指令，无人机获取的影像可以在云端储存储;本地飞行控制端具有飞行控制、任务管理和航线规划等功能，可以保存巡检得到的视频和图片等成果。当发现存在生产问题后，系统会通知工作人员，对问题进行处理，从而更好地保证生产的安全性。

四、结束语

随着物联网的发展，5G技术以其具有的高带宽、大连接和低延迟等方面的特点，在工业生产中具有越来越重要的作用，通过应用5G技术，能够实现工业生产各生产要素之间的联通，通过和智能化、自动化等先进技术结合，能够实现各生产要素之间的协同配合，进而使生产效率得到有效提升，并且更好地保障生产的安全。在高含硫天然气生产场站中应用5G通信技术，构建“5G+边缘云计算+大数据+人工智能”新架构，能够推动生产过程全方位、全天候的监督，对生产过程中的安全风险进行有效管控，保证生产安全，提高生产效率。

参  考  文  獻

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