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物聯網變送器及AI調度係統在輸油管網中的應用

作時間:2018-05-23  來源:  作者:
   

 摘 要 :原油輸送過程中,油罐液位輸油泵開啟部位容易出現缺陷,工業中常利用人工觀察的方法來杜絕由於管道缺陷而造成的各種問題,隨著科技的快速發展,通過智能調控係統對輸油管網中的缺陷進行觀察有助於提升原油輸送的效率。本文主要從物聯網變速器和 AI 調度係統這兩個方麵出發對其在輸油管網中的運用進行了分析和研究,以期降低輸油管線由於壓力過高而導致的爆管現象。

 
對於原油生產而言,原油的輸油方式為:通過抽油井輸送到儲油罐中,然後工人根據儲油罐中油量的多少手動開啟輸油泵,然後將油通過管道輸送到集轉站內,當儲油罐液位下降到一定高度時,則由工人手動關閉轉輸泵,而為了確保儲油罐液位下降至一定高度,則必須要由工人進行實時巡檢。因此,引入一種具有人工智能調控作用的係統來對輸油泵的液位進行智能讀數和測量,以期避免原油運輸中所存在的風險,並提高油田的自動化輸油水平。
 
1 物聯網變送器
1.1 物聯網
物聯網就是指由眾多小型傳感器所構成而進行信息交換和通信的網絡技術,這些小型傳感器主要包括與我們生活和工作息息相關的大型服務器、超級計算機、計算機、手機以及其他一些便攜式聯網設備等。其特點主要有以下兩點: (1)物聯網是基於互聯網技術而展開的,是對互聯網的延伸和擴展; (2)物聯網的用戶端擴展到任何物品上,即任何物品之間隻要建立信息交換和通信,就建立了物聯網; (3)物聯網能夠實現對各用戶端隱私的保護,並通過互聯網找出各事件的解決方法。隨著計算機技術和互聯網技術的快速發展,物聯網技術因其具有智能感知、識別技術以及適用於各種移動終端等優勢而廣泛應用於各種網絡信息的交換和融合中。因此,物聯網被稱為未來網絡通信技術發展的核心,物聯網作為互聯網技術的實際應用拓展,主要實現用戶利用互聯網技術而開展的各種業務和工作。
 
1.2 物聯網模塊分析
(1)物聯網感知層
物聯網的感知層主要是由布置在目標區域內的采集節點對相關數據進行采集,這些采集節點主要是由攝像頭、傳感器以及其他儀器所構成,而通過各采集點所采集到的數據信息則通過一定手段匯聚到各節點上,然後這些數據經過匯總和前處理後,就能夠通過後期的傳輸層傳遞給數據處理平台上。
 
(2)傳輸層
傳輸層主要是實現數據運輸功能,物聯網數據傳輸層應具備可靠性、高效性等特點,在實際應用中,物聯網數據挖掘平台應該結合傳感器、有線網、無線網以及其他數據傳輸方式來實現數據傳輸網絡的構建,傳輸層的構建能夠在一定程度上實現對感知層采集數據的高效傳遞,進而實現更高效率和層次的信息傳遞和聯係,而且傳輸層的建立還能夠促使物聯網數據挖掘係統內的監測係統數據的傳輸。
 
(3)數據層
由於物聯網數據挖掘具有數據信息量大且數據的類型多樣等特性,這些都導致了物聯網數據挖掘平台建設對於物聯網數據存儲設備和數據處理性能具有很高的要求,而對於物聯網數據挖掘係統而言,數據層主要由數據源轉換模塊和分布式存儲模塊所構成,其中,數據源轉換模塊主要對物聯網內不同類型的數據進行轉換,而分布式存儲模塊的功能則主要是實現對物聯網內海量數據的存儲。在物聯網內不同的對象往往需要通過不同的數據類型來表示,這就導致物聯網內數據的異構性成為其數據的根本特性,而且在實際工作生活中,利用不同類型的數據對研究對象進行表示則更有利於數據的使用,這些特性都對物聯網內數據源的轉換器提出了極高的要求。
 
1.3 物聯網變速器
對於油田自動化控製係統而言,其控製係統主要由電源、變送器和 PLC 控製器 3 部分構成,物聯網變送器主要是實現了對變送器和 PLC 功能的整合,即實現測量和控製一體化,有助於提升原油輸送環節的安全性、安裝及維修效率和經濟效益,其工作方式如圖 1 所示。研究發現,集測量與控製於一體的物聯網變速器具有油罐液位測量和油溫檢測等功能,然後通過 PID 控製方式來實現油泵的開始和停止,而且整個變送器內還配置了油罐液位檢測器、管道壓力檢測器以及原油溫度檢測和報警係統,而且管道內部還包括信息識別和接受係統,係統既可以通過有線連接也可以通過無線連接。
物聯網變送器工作方式
2 AI 調度係統
AI 調度係統的工作方式為多站點協同工作方式,而傳統的工作方式其原油轉運站點之間是互不聯係、相互獨立的,不能滿足整體規劃以及協同作用的需求,由物聯網變送器和AI 調度係統共同構成的係統,其各個站點之間的數據采集是由物聯網變送器來完成的,而無線通信以及有線通信等數據傳輸功能則是由 AI 調度係統來實現,其中,AI 調度係統內油泵啟停控製係統主要以分時控製的方式來實現。
 
2.1 分級控製
各係統按級別可以分為以下幾個級別 :廠級、區級、隊級和站級,其中廠級級別最高,主要執行以下操作指令 :接收數據傳送、對下級調度係統進行調控、安裝人機交互界麵、實現各級別係統測試點液位以及對輸油泵的狀態和啟動進行自動控製和監測,並對不達標的情況及時報警 ;區級和隊級主要是接受廠級站所下達的指令,並對下級站發出指令,並在其級別內實現智能調度 ;戰級主要是對數據進行監測,並上傳給上級站。
 
2.2 分時監控
各級別的調動係統采用協同合作即按次序詢問方式對下級調度係統發出調度指令,若某次詢查時發現突發事件,則將數據直接傳遞給廠級調度係統,由廠級調度係統依據事情發生的狀況及嚴重與否對事件進行處理和判斷,而且分時控製大大縮短了各站點之間的詢問時間,提高了係統的效率,確保了各級調度係統在出現問題時,能夠第一時間給予處理。
 
2.3 工作方式及其他功能
(1)調度係統采用協同的方式對各個儲油罐液位和輸油管網的壓力進行監測和控製,第一步為開啟液位最高的儲油罐的輸油泵,在液位低於標準高度時關閉輸油泵,若監測到某條輸油管道中壓力過大,則由係統自己查找管網中的輸油泵,然後由係統進行關閉處理,以保證輸油管網的壓力處於安全範圍內。
(2)若 AI 係統監測到異常情況時,在可控範圍內由調度係統解決,若超出調度係統解決能力範疇,則由人工幹預,對事件進行解決。
(3)調度係統自身還能實現對輸油管網內的溫度監測,若溫度過低時,則係統對其進行智能幹預,使輸油泵能夠間歇式啟動。
 
結論
對物聯網變送器+AI調動係統在輸油管網中的應用進行討論,有助於解決石油工業中人工監測效率低、反饋時間長等特點,可以迅速提升工作效率並有效地降低工人的勞動強度。
 
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