油氣管道集中監(jiān)視系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用

王柏盛 趙云 陳超聲 王淑英

國家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道公司

摘要：在油氣管道“區(qū)域化”管控模式下，為進(jìn)一步將作業(yè)區(qū)運(yùn)行調(diào)度值班人員從監(jiān)屏工作中解放出來，充實(shí)加強(qiáng)運(yùn)檢維隊(duì)伍，通過開發(fā)集中監(jiān)視系統(tǒng)，增加通訊服務(wù)器，直接采集站場和閥室關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)；將上傳報(bào)警信息分級(jí)管理，開發(fā)報(bào)警語音播報(bào)功能，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心和站場及時(shí)接受報(bào)警和自動(dòng)語音撥號(hào)信息；開發(fā)一鍵預(yù)設(shè)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)預(yù)警。應(yīng)用表明，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心快捷、清楚了解各站場及閥室的關(guān)鍵報(bào)警信息，提高了管控效率。

關(guān)鍵詞：油氣管道；區(qū)域化管控；集中監(jiān)視；語音播報(bào)；一鍵預(yù)設(shè)報(bào)警

西部管道公司通過對管道調(diào)度運(yùn)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(diào)控中心集中調(diào)控，烏魯木齊分控中心（區(qū)域監(jiān)控中心，以下簡稱監(jiān)控中心）集中監(jiān)視，作業(yè)區(qū)集中巡檢、集中維修的“區(qū)域化”管控模式，實(shí)現(xiàn)了基層站場“無人操作、無人值班、有人管理”。

1  系統(tǒng)概述

為實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視需求，滿足快捷、清楚地了解各站場及閥室關(guān)鍵生產(chǎn)運(yùn)行情況及設(shè)備設(shè)施異常報(bào)警，西部管道公司開發(fā)出一套監(jiān)控中心集中監(jiān)視系統(tǒng)。有別于傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)功能，集中監(jiān)視系統(tǒng)僅作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)視使用而不需具備遠(yuǎn)程調(diào)控功能。通過硬件改造，集中監(jiān)視系統(tǒng)直接采集站場SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)，站場增加聲光報(bào)警器，通過對采集數(shù)據(jù)分級(jí)管理，關(guān)鍵數(shù)據(jù)報(bào)警驅(qū)動(dòng)站場聲光報(bào)警器，并通過系統(tǒng)自動(dòng)向站場撥打報(bào)警電話，語音播報(bào)報(bào)警信息，提示站場應(yīng)急值班人員及時(shí)準(zhǔn)確掌握異常信息。同時(shí)還開發(fā)出一鍵預(yù)設(shè)參數(shù)報(bào)警功能，選取站場關(guān)鍵生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，對參數(shù)值設(shè)置一定浮動(dòng)范圍，超出浮動(dòng)范圍后即一鍵報(bào)警，提示監(jiān)控中心值班人員關(guān)注或采取必要的干預(yù)措施。

2  系統(tǒng)組成

2.1  系統(tǒng)架構(gòu)

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

2.2  數(shù)據(jù)采集

為不影響SCADA系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，保證SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控質(zhì)量，站場端新增2臺(tái)通訊服務(wù)器與站場PLC、串口服務(wù)器建立通訊，直接從站控PLC采集SCADA數(shù)據(jù)；站場新增2臺(tái)串口服務(wù)器采集第三方設(shè)備數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)由Modbus TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換為IEC-104協(xié)議，通過已建生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至監(jiān)控中心集中監(jiān)視服務(wù)器。站場2臺(tái)通訊服務(wù)器、2臺(tái)串口服務(wù)器互為冗余，主、備服務(wù)器均與監(jiān)控中心通訊服務(wù)器建立通信鏈路自動(dòng)切換。

3  報(bào)警管理

3.1  聲光報(bào)警

集中監(jiān)視實(shí)施后，站場不再保留專職運(yùn)行調(diào)度人員，僅設(shè)置24小時(shí)應(yīng)急值班人員且無需固定在值班室，可以開展其他巡檢、維檢修等工作。為此，站場新增報(bào)警RTU 、聲光報(bào)警器等設(shè)備，按事件等級(jí)設(shè)置不同報(bào)警聲音和燈光顏色，以保證站場發(fā)生異常事件分級(jí)報(bào)警并及時(shí)提醒現(xiàn)場應(yīng)急值班人員處置。

報(bào)警RTU 從新增通訊服務(wù)器獲取報(bào)警信號(hào)并分類管理，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警控制邏輯。觸發(fā)報(bào)警時(shí)，通過報(bào)警RTU DO 輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器及警笛，提示站場應(yīng)急值班人員。如報(bào)警管理發(fā)生變化，只需在報(bào)警RTU 中重新組態(tài)調(diào)試，無須對站控PLC 做更改，保證了站場運(yùn)行的可靠性。

3.2  報(bào)警分級(jí)

根據(jù)監(jiān)控中心集中監(jiān)視報(bào)警分級(jí)及響應(yīng)原則，集中監(jiān)視系統(tǒng)報(bào)警/事件分為四級(jí)，詳見表 1。

表 1 集中監(jiān)視系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)

其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)報(bào)警信號(hào)主要由下位機(jī)（PLC/RTU）控制系統(tǒng)直接產(chǎn)生，Ⅳ級(jí)報(bào)警通過監(jiān)控中心集中監(jiān)視系統(tǒng)人機(jī)界面HMI系統(tǒng)組態(tài)設(shè)定實(shí)現(xiàn)。所有報(bào)警均通過站控聲光報(bào)警系統(tǒng)響應(yīng)，提供多種聲音和顏色分別對應(yīng)報(bào)警級(jí)別。

監(jiān)控中心集中監(jiān)視調(diào)度人員通過人機(jī)界面HMI對報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)并解除閃爍的報(bào)警畫面和聲音。報(bào)警故障不排除，報(bào)警表中的報(bào)警信息保留，故障排除后，則報(bào)警信息消失。

3.3  報(bào)警通知

（1）故障通知。故障通知系統(tǒng)作為集中監(jiān)視系統(tǒng)的子功能和子模塊，與集中監(jiān)視平臺(tái)之間采用以太網(wǎng)接口，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊連接。故障通知系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)，安裝語音呼叫控制卡、TTS文語自動(dòng)播報(bào)模塊，協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊等，提供告警語音通知。

（2）數(shù)據(jù)傳輸。報(bào)警通知系統(tǒng)與集中監(jiān)視系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式為restful方式，協(xié)議為HTTP協(xié)議（圖 2）。

（3）自動(dòng)撥號(hào)。發(fā)生報(bào)警后，集中監(jiān)視系統(tǒng)將報(bào)警信號(hào)輸出至報(bào)警通知系統(tǒng)，報(bào)警通知系統(tǒng)可通過識(shí)別報(bào)警信號(hào)，以自動(dòng)撥號(hào)方式呼叫報(bào)警發(fā)生站場，自動(dòng)連通監(jiān)控中心和站場之間的語音鏈路，通過監(jiān)控中心值班調(diào)度人員將報(bào)警內(nèi)容通知到發(fā)生報(bào)警站場值班人員，實(shí)現(xiàn)語音自動(dòng)撥號(hào)。

（4）語音對話。如果監(jiān)控中心值班調(diào)度人員未摘機(jī)，站場值班人員摘機(jī)，則將集中監(jiān)視系統(tǒng)反饋過來的報(bào)警文本信息轉(zhuǎn)換為語音信號(hào)，并自動(dòng)播放，當(dāng)監(jiān)控中心調(diào)度人員摘機(jī)后可自動(dòng)切換為人工對話。

（5）自動(dòng)記錄。被報(bào)警站場值班人員聽完報(bào)警通知后應(yīng)按鍵表示清楚接收報(bào)警信息，報(bào)警通知系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄該確認(rèn)信號(hào)并反饋至集中監(jiān)視系統(tǒng)。集中監(jiān)視系統(tǒng)通過報(bào)警通知系統(tǒng)可在HMI上顯示當(dāng)前撥出的號(hào)碼和狀態(tài)，對于報(bào)警導(dǎo)致的調(diào)度人員與站場人員之間的對話錄音可以隨時(shí)調(diào)取。

（6）信息發(fā)送。集中監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)能夠通過短信轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)發(fā)送到相關(guān)責(zé)任人手機(jī)。

4  結(jié)束語

西部管道公司集中監(jiān)視系統(tǒng)通過與語音調(diào)度系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，首次實(shí)現(xiàn)語音自動(dòng)撥號(hào)。實(shí)施集中監(jiān)視模式后撤銷了站場SCADA運(yùn)行調(diào)度人員配置，生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)視職能由監(jiān)控中心承擔(dān)，實(shí)現(xiàn)站場人員職能轉(zhuǎn)型和人員優(yōu)化，強(qiáng)化了維檢修職能，提升了安全運(yùn)行管控能力。

作者簡介：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)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣調(diào)控專業(yè)方向的研究工作。聯(lián)系方式：0991-7561006， wangbs@pipechina.com.cn。