邢占元

西部管道甘肅輸油氣分公司

長輸管道高后果區(qū)一旦因第三方施工、打孔盜油、腐蝕、地質災害等發(fā)生危險，將會造成巨大的經(jīng)濟損失及嚴重的社會影響。如何消減管道高后果區(qū)風險，除了加強傳統(tǒng)的巡護、檢測工作外，引進新的監(jiān)控技術手段提前進行預防顯得尤為重要。

但由于管道高后果區(qū)社會依托差，多數(shù)無市電保障條件，視頻監(jiān)控等手段往往受限，亟需采取技術措施加以改進。

1 監(jiān)控方式對比

1.1 補光燈監(jiān)控方式

補光燈監(jiān)控方式是比較傳統(tǒng)的監(jiān)控方式，一般做法是在攝像頭上安裝補光燈。通過對西南某管道42#、 43#、 45#、 47#、 48#和49#監(jiān)控閥室，長江隧道口1、長江隧道口2、武勝壓氣站、銅梁分輸站、江津分輸壓氣站等安裝補光燈監(jiān)控點調研發(fā)現(xiàn)，每處監(jiān)控點需要安裝4臺補光燈，盡管每天的耗電量小于1600WH，但需要建設水泥底座，協(xié)調用地難度較大，現(xiàn)場難以實施。

1.2 紅外熱成像視頻監(jiān)控

紅外熱成像視頻監(jiān)控技術采用熱成像系統(tǒng)，通過能夠透過紅外輻射的紅外光學系統(tǒng)，將景物的紅外輻射聚焦到能夠將紅外輻射能轉換為便于測量的物理量的器件——紅外探測器上，從而使人眼的視覺范圍擴展到不可見的紅外區(qū)，其基本原理如圖1所示。

紅外探測器利用了物體與背景環(huán)境的輻射差異及景物本身各部分輻射的差異，熱圖像能夠呈現(xiàn)景物各部分的輻射起伏，從而能顯示出景物的特征。采用這一視頻監(jiān)控系統(tǒng)，需要在現(xiàn)有視頻監(jiān)控設備基礎上加裝紅外熱成像鏡頭等部件。紅外熱成像視頻監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖2所示。該系統(tǒng)單日需要電量1623WH。

2 電源供給解決方案

由于管道高后果區(qū)周邊沒有市電供電條件，結合常見的補光燈及紅外視頻監(jiān)控方案，理想的方式是能夠利用風力和太陽能兩種資源，采用風力發(fā)電補充供電，并將風力發(fā)電與太陽能發(fā)電聯(lián)動，實現(xiàn)風光互補發(fā)電。

2.1 當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)

某高后果區(qū)地處東經(jīng)113.3°、北緯36°，當?shù)靥�陽能在水平面上的平均輻射量約為4.43KWH/㎡•d。其中最低12月份為2.93KWH/㎡•d，最高5月份為5.55KWH/㎡•d。

根據(jù)NASA光伏計算管理軟件分析，該地區(qū)地面年平均日照指數(shù)等見圖3。

2.2 風光互補供電系統(tǒng)發(fā)電量計算

2.2.1 風機發(fā)電量

根據(jù)兩種視頻監(jiān)控技術要求，需選用400W的風機。

風機發(fā)電功率=風機功率×（瞬時風速/風機額定風速） 3×工作時間×轉換效率75%風機日發(fā)電量=18.4×24×0.75=330WH

2.2.2 光伏發(fā)電量

影響太陽能電池組件給蓄電池充電功率的因素主要有:

蓄電池組充電效率Kc（ 0.98）；太陽能電池組件表面由于塵污遮蔽或老化引起的修正系數(shù)Kx（ 0.9）；太陽電池方陣組合損耗系數(shù)Kz（ 0.96）；控制器的轉換效率Kn（ 0.88）；系統(tǒng)綜合效率=0.98×0.9×0.96×0.88×24（蓄電池電壓） /34（太陽能組件壓） = 52%。

光伏供電系統(tǒng)冬季耗電量大，取該地區(qū)平均月份45°傾斜面平均峰值日照時數(shù)，日照時數(shù)

Ht=4.3H太陽能電池板的日發(fā)電量1293WH。

太陽能電池板的總功率為：

1293WH/4.3H/0.52=578Wp。

風光互補系統(tǒng)每天最大提供電量大于等于1623WH，滿足系統(tǒng)用電需求的風機日發(fā)電量330WH。現(xiàn)場安裝改造如圖4所示。

2.2.3 特殊情況影響

考慮陰雨等特殊天氣，按照蓄電池放電深度為75%計算，每天負載耗電量為1623WH。則7個連續(xù)陰雨天需要蓄電池容量為1623×7/24/0.75=630AH，根據(jù)選型規(guī)則選擇12V/200AH膠體蓄電池，則選用12V/200AH蓄電池6塊，組成24V/600AH蓄電池組，滿足設備連續(xù)7個陰雨且無風天氣條件下風光互補供電仍可以正常工作，詳見表1。實施后有效補光監(jiān)控比率達到100%，措施有效。

3 總結

本文對無市電供給條件下管道高后果區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方式和能源供給方式進行了探討，為管道高后果區(qū)管理提供了新技術、新方法，提高了管道高后果區(qū)運行風險的監(jiān)控效果，可為管道高后果區(qū)監(jiān)控提供借鑒。

作者簡介：邢占元，男， 1985年8月生，哈爾濱工業(yè)大學導航制導與控制技術專業(yè)畢業(yè)，學士學位，西部管道公司甘肅輸油氣分公司管道科副科長，工程師。

《管道保護》2016年第4期（總第29期）