安全实时巡检系统在天然气管道巡检中的应用.pdf

安全、 健 境 安 全 技 术 编 辑 王广 亮 安全实时巡检系统 在天然气管道巡检中的应用 赵凤銮 毛爱梅 陈小龙 中原油气 高新股份有 限公 司天然气产 销厂 ， 河南濮 阳4 5 7 0 6 1 摘要介 绍 了如何 综合利用数 据库 、 GP S 、 G I S 、 GS M 网络 MS 技 术、数据传输等 多项技术 ， 设计 、开发 G P S安全实时巡检 系统 ，实践表 明， GP S安全实时巡检 系统在天然气管道巡检 、信 息 系统管理 、 安全管理等方面取得 了较好的成效。 关 键词安 全 实时 巡检 系统 安 全 管理天 然 气管道数据采集 中华人民共和旧 石油 、天然气管道保护条 例 要求石油企业必须对“ 所辖石油 、 天然气管道 定期组织巡查 ，及时维修保养”， 石油天然气管 道安伞监督与管理暂行规定 要求“ 石油企业对石 油管道设备 、 设施应当定期检查和维护 ， 使其处于 完好状态 ”，这都表明管道巡查和检查 即管道巡 检1 作在管道管理 T作的重要地位 。中同石化中 原油 田天然气产销厂 以往对野外天然气管道 、 气 井的巡检模式不能有力地监督巡线人员是否到达 现场 ，也不能及时有效地采集和存储管道的巡检 数据 ， 本文介绍的天然气管道 G P S安全实时巡检 系统 ， 解决了这个问题 。 1 GP S安全实时巡检系统工作流程 巡检 系统 的运行流程如图 1 所示。 q 2 0 0 8 年 第 8 卷 第 4 期 数据采集l J 数据转换 l l 数据传送 巡检点时间 、 经纬度坐标 、 管线内容 采 集 数 据转 换 为 G S M 网络 的 M S 短信格式 数据查询 G I S界面进行 巡检数据显示 多条或一条短 信 M S 发送到 短信接收中心 数据接收 系统对短信信 息 进行 处 理 识 别 入库 图 1 GP S安全 实时 巡检 系统运 行 流程 2 巡检 系统软硬件组成 2 ． 1 G P S移动手持仪的软 、 硬件功能 该系统研制 的 G P S移动手持仪将为软件平 台提供巡线人员的地理位置和巡线信息等。G P S 移动手持仪是 由嵌入式 C P U单片机单元 、 G S M通 信单元 、 G P S采集单 元 、 键盘 、 电池和液晶显示屏 组 成 。 G P S移动手持仪设备工作原理如图 2所 示 收稿 日期 2 0 0 7 1 2 2 7 作者简介 赵凤銮 ， 工程 师 ， 1 9 9 0年毕业于大庆 石油学院工业管理工程专业，从事信息管理工 作。 维普资讯 溪S 移动 手持 G P s 卫星定位 采集单元 单 片机控 制单 元 控制各个单 元操作 一 二二工二 G S M通信单元 赵 风 銮 ， 等 ．安 伞 实时 巡 检系 统在 天 然 气 管 道巡 检中 的 应 用 安 全 技 术 获取卫星定位信息 经纬度 坐标 、 高度、 时间 应用程序 系统 设备 、 人员信 息． G S M网络信息设矗 ， 管 线 巡线信息功能应用。将巡线 信息和 卫星定位信息转换为 G S M网的短信息 M s 格式 通过 G S M 网络 以 髓 S 短信 息方式传送到服务器端 图 2 GP S移 动 手持仪 设 备 工 作原 理 2 ． 1 ． 1 G S M通信单元技术 G S M单 元模块 利用通信 行业技 术标准 和现 有的无线通信 网络来实现应用功能。 目前基于时 分 多址 技术 的移动 通 信体 制 中 ， G S M G l o b a l S y s t e m f o r M o b i l e c o m mu n i c a t i o n技术是比较成熟 的， G P S 移动手持仪产品使用现有的 G S M网络 系统不需再组建专用通信网络 ， 充分利用 G S M短 信息业务实现数据的实时传输 ， 采用该技 术 ， 可以 获取稳定网络服务和较低的运行通讯 费用 。 2 ． 1 ． 2 G P S单元模块技术 采用美国全球卫星定位系统的免费服务可获 取巡线人员所处 的位置和管道巡查的时间。设备 的 G P S 单元模块主要完成地理位置的精确定位 ， 该模块能够捕获到按一定卫 星高度截止角所 选择 的待测卫星的信号 ， 并跟踪这些卫 星的运行 ， 对所 接收到 的 G P S信号进行 变换 、 放大 和处 理 ， 以便 测量 出 G P S信号从卫 星到接收机 天线 的传 播时 间 ， 解译 出 G P S卫 星所发送 的导航 电文 ， 实时地 计算 出测点的三维位置和时间。 2 ． 1 ． 3 G P S移动手持仪的软件功能 该设备的应用功能是根据天然气管道的巡查 工作内容定制开发的。 功能主要分 3类 系统设置 、 G P S 定位巡线、 测量功能。其中系统设置主要内容 为 设置该设备编号、 员工和巡查管线编号 、 短信中 心、 接收手机号码、 短信发送方式。 G P S 定位巡线功 能主要 内容为 坐标定位 、 管线 占压 、 窃气 、 裸露 、 悬 空等管线状况信息采集和发送。测量功能为 新建 管线 、 新建气井 、 新建站场 、 管线阴极保护装置涉及 点、 线、 面信息的测量和发送。 该手持仪的应用软件 开发语言采用 C语言 ，运行较为稳定 ， G P S定的防 潮和防震设计保证了该巡线仪在野外的可靠使用。 2 ． 1 ． 4 移动手持仪主要性能指标 移动手持 仪的主要性能指标为 G P S手持移 动定位位置偏差 5 m， 随机 的锂 电池可连续使用 1 2 h 。工作温度范围在 一 3 0～6 0 ℃。 2 ． 2 巡检数据接收模块 接收模块的结构示意如图 3 所示。 图 3 服 务 器 端软 件 系统 结构 G S M短信接收终端有手机芯片控制电路和通讯 电路组成 ， 安装有手机 s i m卡 ， 由服务器端的“ 巡检系 统控制程序” 控制其运行 ， 控制设备端 口设置 、 打开、 短信查看、 无效短信的删除、 短信鼠 解析入库等。 服 务器 的数据 库采 用 的是 o r a c l e 8 ． i fo r w i n d o w s 网络关系数据库 ，数据库中有 1 4 0 条约 5 8 0 k m管线 、 3 1个集配气站 、 1 2 7口气井设 施图形数 据及 管线两侧 5 0 m范 围地理数 据 ；数据 库 中还 有设备的属性等。 数据分 2 种比例尺 1 5 0 0 0 0和 1 1 0 0 0的图形数据。 数据库中用于巡检管理的数 据表包括巡线仪信息表、巡检记录表和巡线仪位 置表 ，用于记录 G P S移动手持仪采集的巡线信 息。 在数据表中 ， G P S移动手持仪定位坐标转换为 “ 西安 8 0 ” 大地 坐标 系统 X ， Y ， 由于地处平 原地 区 ， 地面高度数据未使用 。 2 ． 3 巡检数据采集的特殊要求 一 个适应生产的巡检数据处理流程 ， 必须考虑 野外工作的现状和管理人员的需要， 如怎样快速发 送巡线数据、 如何消除重复数据采集、 如何处理野 外无手机信号数据采集、 管理人员如何确定巡线仪 位置等， 针对这些特殊情况都需要做出完善的考虑 及处理 ， 以保证 系统应用的实用性。G P S自动采集 巡线数据的移动手持仪 的设 计考虑了巡检人员可 以自己设定巡检时间， 巡线仪根据设定的条件按时 发送数据或保存数据。自动提醒功能的设计考虑了 巡检人员可设定是保存还是立即发送， 如果在没有 手机网络信号的情况下 ， 巡线仪会 自动保存 ， 待有 S AF ET Y HEAL TH ＆ ENVI RONMENT 维普资讯 安全 健 境 安 全 技 术 手机网络出现， 即可发送短信息 ； 如果该仪器 里有 未发送的巡检数据 ， 每次开机时 如果设置了 自动 提醒功能 ， 系统会提醒巡检人员是否立即发送 ， 为 了避免在同一地点 1 5 n l 范围之内多次发送数 据 ， 巡线仪会 自动识别 ， 保汪只会发送一次。 范围自 动识别功能设计考虑了自动采集巡线数据 为了让 管理人员实时掌握 G P S移动手持仪 的使用情况 ， 设 汁_ r 该仪器的寻找功能，只要在 G P S移动手持 仪开机情况下 ，管理人员就可以发一条特殊短信 ， 使巡线仪 自动返叫其位置． 便于查询。 2 ． 4 巡线数据查询模块 该模 块 的 开 发 是 运 用 Ma p l n f o P r o f e s s i o n a l 7 、 Ma p I n fi M t p X 5和 V u s u a l B a s i c 6软件进行 开发 的 ， 与服务器数据访 问的方式采用了 C ／ S模式 ， 将 我厂管线 、 气井 、 站场 、 管线 周罔的地形 、 地貌转换 成 M a p l n fo格式的欠量 电子地 图，并把这些 罔形 数据集 中在客户端杏询模块 ，利用该模块 完成 对集输管线 、 站场 和气井快速查询 、 定位气井 、 管 线 、 站场等设施位置 、 走向 ， 实现管线埋深 、 空间 、 长度 、 周罔情况等罔形信息的横断面分析 、 纵断面 分析 、 距离定位 、 缓冲分析 、 管线走向追踪等功能 ， 实现气井产量专题冈分析 ， 调用巡线信息 ， 完成巡 线人员巡线轨迹查询 、 追踪巡线轨迹 回放 ， 可实时 和不定期 监控巡线人员的巡线路线和 一 作质量 。 另外电子地 图还可进行网形 及多边形区域分析 ， 统计分析设施周同地形情况 ，还可调用相关要素 的生产数据信息和多媒体信息 。 该模块对大量 形数据进行处理， 如果采用 B ／ S 式 ， 罔形数据需要从服务器端调用， 调用速度慢， 影 响系统使用， 为此将图形数据都集 中在客户端 ， 客户 端只调片 j 巡线信息 、 没施的属性信息 ， 大大加快 了运 行陛能该模块客户端运行该系统的巡线查询模块 ， 即可进行巡线信息的 I s图形界而下的信息查询。 3 系统实施与推广 该巡检系统在天然气产销厂下属巡线一 支队 各个巡线班使用，巡线队根据本单位情况还制定 _ r 巡检规章制度 。 根据实施阶段的使用情况来看， 系统满足 ] 一 作需要 ， 切合实际， 产品品质 可靠 ， 软 件功能实用 、 操作方便 G P S手持仪各项技术指标 都符合实际应用要求。使用 G P S手持仪产品后不 仅让巡线人员掌握 了巡检路线 ，还准确记录 了野 外管道异常情况。 l l g l“ ， 巡线人员的巡检到位率也 q 2 0 0 8 E 8 卷 第 4 期 得到及时监督和提高 ，南于到位率的提高发生窃 气的情况 与同期相 比降低 了 4 0 ％， 抓获窃气事件 数量也 比同期增加 2 5 ％， 同时也给管理者提供了 一 个有效 的管理巡线人员出勤 的方法 。 为了在全厂巡线单位内实施与推广 ， 主要改进 了 G P S移动手持仪耐用性设计，该仪器的内部电路 板芯片使用胶强化同定，防止震动 、撞击损坏。在 2 0 0 5年 ， 将该 系统推广该厂全部巡线单位 ， 巡线仪 达到 5 0台， 覆盖了两个巡线队巡线班组 ， 提高了巡 线队管理人员对巡线_ 『 作质量 、 数量的掌握和控制 ， 提高了巡线队员 作质量 ， 多次发现管线外腐蚀 ， 有 效避免了管线的新占压 、 悬空 ， 减少了管线窃气行为 发生的次数， 提高了该厂管线的安全管理 作， 减少 气量丢失和泄漏 。 提高了管线气量的输送效率。 4 结 语 天然气管道 G P S安全实时巡检系统使管理人 员在计算机网络 实现巡检信息的杏询 ， 监控巡线 工作的情况， 安排和指挥管道巡检T作 ， 了解管道 的安全状况， 及时做好管道的保养维护 l 1 作。实践 表明， 天然气巡检系统的使用， 使原来野外管道巡 检数据无法有效采集 、 管道巡检一 『 作无法有效实时 监控得到解决 ，提高了天然气管道巡查 T作的质 量 ， 有助于促进石油 、 天然气管道 的安伞管理水平 的提高 T h e A p p l i c a t i o n o {R e a l - T i me I n s p e c t i o n S y s t e m i n I n s p e c t i o n{ t ’ r N a t u r a l G a s P i p e l i n e s Zh a o F e n g l u a n， Ma o Ai me i a n d ； h e n Xi a o l o ng Zh o n g y u a n Oi l Ga s Fi e l d Co ． L t d Na t u r a 1 Ga s Pr o d u c t i o n a n d S a l e s F a c t m ．w， He n a n， P u y a n g， 4 5 7 0 6 1 Ab s t r ac t Th e wa y b y wh i c h GPS Re a l Ti me I n s p e c - t i o n s y s t e m wa s d e s i g n e d a n d d e v e l o p e d b y t h e U S e o f t e c h n i q u e s o f d a t a h a s e ，GPS ，GI S，GSM n e t wo r k MS t e c h n i q u e s ，a n d da t a t r a ns mi s s i o n， e r e． ，i s i n t r o d u c e d． Go o d e ff e c t s h a v e b e e n ma d e i n p r a c tic e s f o r GP S r e a l Ti me I n s p e c ti o n s y s t e m u s e d i n n a t ur a l g a s pi pe l i n e i n s pe c t i o n ， d a t a s y s t e m ma n a g e me n t a n d s a f e t y ma n a g e me n t a n d S O o n． Ke ywo r d s r e a l t i me i n s p e c t i o n s y s t e m；s a f e t y ma n- 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