油氣管道集中監(jiān)視系統(tǒng)開發(fā)和應用

王柏盛 趙云 陳超聲 王淑英

國家管網集團西部管道公司

摘要：在油氣管道“區(qū)域化”管控模式下，為進一步將作業(yè)區(qū)運行調度值班人員從監(jiān)屏工作中解放出來，充實加強運檢維隊伍，通過開發(fā)集中監(jiān)視系統(tǒng)，增加通訊服務器，直接采集站場和閥室關鍵生產數據；將上傳報警信息分級管理，開發(fā)報警語音播報功能，實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心和站場及時接受報警和自動語音撥號信息；開發(fā)一鍵預設關鍵運行參數報警功能，實現(xiàn)關鍵運行參數預警。應用表明，能夠實現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心快捷、清楚了解各站場及閥室的關鍵報警信息，提高了管控效率。

關鍵詞：油氣管道；區(qū)域化管控；集中監(jiān)視；語音播報；一鍵預設報警

西部管道公司通過對管道調度運行、巡檢、維檢修的合理優(yōu)化，探索推行了以國家管網油氣調控中心集中調控，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鍵生產運行情況及設備設施異常報警，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)僅作為生產數據監(jiān)視使用而不需具備遠程調控功能。通過硬件改造，集中監(jiān)視系統(tǒng)直接采集站場SCADA系統(tǒng)數據，站場增加聲光報警器，通過對采集數據分級管理，關鍵數據報警驅動站場聲光報警器，并通過系統(tǒng)自動向站場撥打報警電話，語音播報報警信息，提示站場應急值班人員及時準確掌握異常信息。同時還開發(fā)出一鍵預設參數報警功能，選取站場關鍵生產運行參數，對參數值設置一定浮動范圍，超出浮動范圍后即一鍵報警，提示監(jiān)控中心值班人員關注或采取必要的干預措施。

2  系統(tǒng)組成

2.1  系統(tǒng)架構

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

2.2  數據采集

為不影響SCADA系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行，保證SCADA系統(tǒng)數據采集與監(jiān)控質量，站場端新增2臺通訊服務器與站場PLC、串口服務器建立通訊，直接從站控PLC采集SCADA數據；站場新增2臺串口服務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，通過已建生產數據網上傳至監(jiān)控中心集中監(jiān)視服務器。站場2臺通訊服務器、2臺串口服務器互為冗余，主、備服務器均與監(jiān)控中心通訊服務器建立通信鏈路自動切換。

3  報警管理

3.1  聲光報警

集中監(jiān)視實施后，站場不再保留專職運行調度人員，僅設置24小時應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，以保證站場發(fā)生異常事件分級報警并及時提醒現(xiàn)場應急值班人員處置。

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

3.2  報警分級

根據監(jiān)控中心集中監(jiān)視報警分級及響應原則，集中監(jiān)視系統(tǒng)報警/事件分為四級，詳見表 1。

表 1 集中監(jiān)視系統(tǒng)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(tǒng)直接產生，Ⅳ級報警通過監(jiān)控中心集中監(jiān)視系統(tǒng)人機界面HMI系統(tǒng)組態(tài)設定實現(xiàn)。所有報警均通過站控聲光報警系統(tǒng)響應，提供多種聲音和顏色分別對應報警級別。

監(jiān)控中心集中監(jiān)視調度人員通過人機界面HMI對報警信息進行確認并解除閃爍的報警畫面和聲音。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(tǒng)作為集中監(jiān)視系統(tǒng)的子功能和子模塊，與集中監(jiān)視平臺之間采用以太網接口，并通過協(xié)議轉換模塊連接。故障通知系統(tǒng)采用標準工控機，安裝語音呼叫控制卡、TTS文語自動播報模塊，協(xié)議轉換模塊等，提供告警語音通知。

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

（3）自動撥號。發(fā)生報警后，集中監(jiān)視系統(tǒng)將報警信號輸出至報警通知系統(tǒng)，報警通知系統(tǒng)可通過識別報警信號，以自動撥號方式呼叫報警發(fā)生站場，自動連通監(jiān)控中心和站場之間的語音鏈路，通過監(jiān)控中心值班調度人員將報警內容通知到發(fā)生報警站場值班人員，實現(xiàn)語音自動撥號。

（4）語音對話。如果監(jiān)控中心值班調度人員未摘機，站場值班人員摘機，則將集中監(jiān)視系統(tǒng)反饋過來的報警文本信息轉換為語音信號，并自動播放，當監(jiān)控中心調度人員摘機后可自動切換為人工對話。

（5）自動記錄。被報警站場值班人員聽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(tǒng)能夠自動記錄該確認信號并反饋至集中監(jiān)視系統(tǒng)。集中監(jiān)視系統(tǒng)通過報警通知系統(tǒng)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人員之間的對話錄音可以隨時調取。

（6）信息發(fā)送。集中監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)出的報警信號能夠通過短信轉發(fā)平臺發(fā)送到相關責任人手機。

4  結束語

西部管道公司集中監(jiān)視系統(tǒng)通過與語音調度系統(tǒng)的聯(lián)動，首次實現(xiàn)語音自動撥號。實施集中監(jiān)視模式后撤銷了站場SCADA運行調度人員配置，生產運行監(jiān)視職能由監(jiān)控中心承擔，實現(xiàn)站場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。

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