油氣管道集中監視系統開發和應用

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“區域化”管控模式下，為進一步將作業區運行調度值班人員從監屏工作中解放出來，充實加強運檢維隊伍，通過開發集中監視系統，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，開發報警語音播報功能，實現區域監控中心和站場及時接受報警和自動語音撥號信息；開發一鍵預設關鍵運行參數報警功能，實現關鍵運行參數預警。應用表明，能夠實現區域監控中心快捷、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；區域化管控；集中監視；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（區域監控中心，以下簡稱監控中心）集中監視，作業區集中巡檢、集中維修的“區域化”管控模式，實現了基層站場“無人操作、無人值班、有人管理”。

1  系統概述

為實現集中監視需求，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，西部管道公司開發出一套監控中心集中監視系統。有別于傳統SCADA系統功能，集中監視系統僅作為生產數據監視使用而不需具備遠程調控功能。通過硬件改造，集中監視系統直接采集站場SCADA系統數據，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，提示監控中心值班人員關注或采取必要的干預措施。

2  系統組成

2.1  系統架構

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

2.2  數據采集

為不影響SCADA系統安全平穩運行，保證SCADA系統數據采集與監控質量，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協議轉換為IEC-104協議，通過已建生產數據網上傳至監控中心集中監視服務器。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，以保證站場發生異常事件分級報警并及時提醒現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，實現相應的報警控制邏輯。觸發報警時，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。如報警管理發生變化，只需在報警RTU 中重新組態調試，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

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

表 1 集中監視系統報警分級

其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級報警信號主要由下位機（PLC/RTU）控制系統直接產生，Ⅳ級報警通過監控中心集中監視系統人機界面HMI系統組態設定實現。所有報警均通過站控聲光報警系統響應，提供多種聲音和顏色分別對應報警級別。

監控中心集中監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。故障通知系統作為集中監視系統的子功能和子模塊，與集中監視平臺之間采用以太網接口，并通過協議轉換模塊連接。故障通知系統采用標準工控機，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。報警通知系統與集中監視系統之間的數據傳輸方式為restful方式，協議為HTTP協議（圖 2）。

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

（4）語音對話。如果監控中心值班調度人員未摘機，站場值班人員摘機，則將集中監視系統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，報警通知系統能夠自動記錄該確認信號并反饋至集中監視系統。集中監視系統通過報警通知系統可在HMI上顯示當前撥出的號碼和狀態，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）信息發送。集中監視系統發出的報警信號能夠通過短信轉發平臺發送到相關責任人手機。

4  結束語

西部管道公司集中監視系統通過與語音調度系統的聯動，首次實現語音自動撥號。實施集中監視模式后撤銷了站場SCADA運行調度人員配置，生產運行監視職能由監控中心承擔，實現站場人員職能轉型和人員優化，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年畢業于電子科技大學工業工程專業，現從事油氣調控專業方向的研究工作。聯系方式：0991-7561006， wangbs@pipechina.com.cn。