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物聯(lián)網(wǎng)變送器及AI調(diào)度系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)中的應(yīng)用

作時(shí)間:2018-05-23  來(lái)源:  作者:
   

 摘 要 :原油輸送過(guò)程中,油罐液位輸油泵開(kāi)啟部位容易出現(xiàn)缺陷,工業(yè)中常利用人工觀察的方法來(lái)杜絕由于管道缺陷而造成的各種問(wèn)題,隨著科技的快速發(fā)展,通過(guò)智能調(diào)控系統(tǒng)對(duì)輸油管網(wǎng)中的缺陷進(jìn)行觀察有助于提升原油輸送的效率。本文主要從物聯(lián)網(wǎng)變速器和 AI 調(diào)度系統(tǒng)這兩個(gè)方面出發(fā)對(duì)其在輸油管網(wǎng)中的運(yùn)用進(jìn)行了分析和研究,以期降低輸油管線(xiàn)由于壓力過(guò)高而導(dǎo)致的爆管現(xiàn)象。XWw壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
對(duì)于原油生產(chǎn)而言,原油的輸油方式為:通過(guò)抽油井輸送到儲(chǔ)油罐中,然后工人根據(jù)儲(chǔ)油罐中油量的多少手動(dòng)開(kāi)啟輸油泵,然后將油通過(guò)管道輸送到集轉(zhuǎn)站內(nèi),當(dāng)儲(chǔ)油罐液位下降到一定高度時(shí),則由工人手動(dòng)關(guān)閉轉(zhuǎn)輸泵,而為了確保儲(chǔ)油罐液位下降至一定高度,則必須要由工人進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。因此,引入一種具有人工智能調(diào)控作用的系統(tǒng)來(lái)對(duì)輸油泵的液位進(jìn)行智能讀數(shù)和測(cè)量,以期避免原油運(yùn)輸中所存在的風(fēng)險(xiǎn),并提高油田的自動(dòng)化輸油水平。
 
1 物聯(lián)網(wǎng)變送器
1.1 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)就是指由眾多小型傳感器所構(gòu)成而進(jìn)行信息交換和通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),這些小型傳感器主要包括與我們生活和工作息息相關(guān)的大型服務(wù)器、很好計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)以及其他一些便攜式聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。其特點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn): (1)物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而展開(kāi)的,是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展; (2)物聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)端擴(kuò)展到任何物品上,即任何物品之間只要建立信息交換和通信,就建立了物聯(lián)網(wǎng); (3)物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各用戶(hù)端隱私的保護(hù),并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)找出各事件的解決方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其具有智能感知、識(shí)別技術(shù)以及適用于各種移動(dòng)終端等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)信息的交換和融合中。因此,物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的核心,物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用拓展,主要實(shí)現(xiàn)用戶(hù)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而開(kāi)展的各種業(yè)務(wù)和工作。
 
1.2 物聯(lián)網(wǎng)模塊分析
(1)物聯(lián)網(wǎng)感知層
物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要是由布置在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的采集節(jié)點(diǎn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,這些采集節(jié)點(diǎn)主要是由攝像頭、傳感器以及其他儀器所構(gòu)成,而通過(guò)各采集點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)信息則通過(guò)一定手段匯聚到各節(jié)點(diǎn)上,然后這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)匯總和前處理后,就能夠通過(guò)后期的傳輸層傳遞給數(shù)據(jù)處理平臺(tái)上。
 
(2)傳輸層
傳輸層主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)輸功能,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸層應(yīng)具備可靠性、高效性等特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)應(yīng)該結(jié)合傳感器、有線(xiàn)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)以及其他數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,傳輸層的構(gòu)建能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)感知層采集數(shù)據(jù)的高效傳遞,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高效率和層次的信息傳遞和聯(lián)系,而且傳輸層的建立還能夠促使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。
 
(3)數(shù)據(jù)層
由于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘具有數(shù)據(jù)信息量大且數(shù)據(jù)的類(lèi)型多樣等特性,這些都導(dǎo)致了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)建設(shè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理性能具有很高的要求,而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)而言,數(shù)據(jù)層主要由數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)換模塊和分布式存儲(chǔ)模塊所構(gòu)成,其中,數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)換模塊主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,而分布式存儲(chǔ)模塊的功能則主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)不同的對(duì)象往往需要通過(guò)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)表示,這就導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的異構(gòu)性成為其數(shù)據(jù)的根本特性,而且在實(shí)際工作生活中,利用不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行表示則更有利于數(shù)據(jù)的使用,這些特性都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)源的轉(zhuǎn)換器提出了極高的要求。
 
1.3 物聯(lián)網(wǎng)變速器
對(duì)于油田自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言,其控制系統(tǒng)主要由電源、變送器和 PLC 控制器 3 部分構(gòu)成,物聯(lián)網(wǎng)變送器主要是實(shí)現(xiàn)了對(duì)變送器和 PLC 功能的整合,即實(shí)現(xiàn)測(cè)量和控制一體化,有助于提升原油輸送環(huán)節(jié)的安全性、安裝及維修效率和經(jīng)濟(jì)效益,其工作方式如圖 1 所示。研究發(fā)現(xiàn),集測(cè)量與控制于一體的物聯(lián)網(wǎng)變速器具有油罐液位測(cè)量和油溫檢測(cè)等功能,然后通過(guò) PID 控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)油泵的開(kāi)始和停止,而且整個(gè)變送器內(nèi)還配置了油罐液位檢測(cè)器、管道壓力檢測(cè)器以及原油溫度檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng),而且管道內(nèi)部還包括信息識(shí)別和接受系統(tǒng),系統(tǒng)既可以通過(guò)有線(xiàn)連接也可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接。
物聯(lián)網(wǎng)變送器工作方式
2 AI 調(diào)度系統(tǒng)
AI 調(diào)度系統(tǒng)的工作方式為多站點(diǎn)協(xié)同工作方式,而傳統(tǒng)的工作方式其原油轉(zhuǎn)運(yùn)站點(diǎn)之間是互不聯(lián)系、相互好立的,不能滿(mǎn)足整體規(guī)劃以及協(xié)同作用的需求,由物聯(lián)網(wǎng)變送器和AI 調(diào)度系統(tǒng)共同構(gòu)成的系統(tǒng),其各個(gè)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)采集是由物聯(lián)網(wǎng)變送器來(lái)完成的,而無(wú)線(xiàn)通信以及有線(xiàn)通信等數(shù)據(jù)傳輸功能則是由 AI 調(diào)度系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),其中,AI 調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)油泵啟停控制系統(tǒng)主要以分時(shí)控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
 
2.1 分級(jí)控制
各系統(tǒng)按級(jí)別可以分為以下幾個(gè)級(jí)別 :廠(chǎng)級(jí)、區(qū)級(jí)、隊(duì)級(jí)和站級(jí),其中廠(chǎng)級(jí)級(jí)別#高,主要執(zhí)行以下操作指令 :接收數(shù)據(jù)傳送、對(duì)下級(jí)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控、安裝人機(jī)交互界面、實(shí)現(xiàn)各級(jí)別系統(tǒng)測(cè)試點(diǎn)液位以及對(duì)輸油泵的狀態(tài)和啟動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè),并對(duì)不達(dá)標(biāo)的情況及時(shí)報(bào)警 ;區(qū)級(jí)和隊(duì)級(jí)主要是接受廠(chǎng)級(jí)站所下達(dá)的指令,并對(duì)下級(jí)站發(fā)出指令,并在其級(jí)別內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度 ;戰(zhàn)級(jí)主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并上傳給上級(jí)站。
 
2.2 分時(shí)監(jiān)控
各級(jí)別的調(diào)動(dòng)系統(tǒng)采用協(xié)同合作即按次序詢(xún)問(wèn)方式對(duì)下級(jí)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度指令,若某次詢(xún)查時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件,則將數(shù)據(jù)直接傳遞給廠(chǎng)級(jí)調(diào)度系統(tǒng),由廠(chǎng)級(jí)調(diào)度系統(tǒng)依據(jù)事情發(fā)生的狀況及嚴(yán)重與否對(duì)事件進(jìn)行處理和判斷,而且分時(shí)控制大大縮短了各站點(diǎn)之間的詢(xún)問(wèn)時(shí)間,提高了系統(tǒng)的效率,確保了各級(jí)調(diào)度系統(tǒng)在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),能夠地衣時(shí)間給予處理。
 
2.3 工作方式及其他功能
(1)調(diào)度系統(tǒng)采用協(xié)同的方式對(duì)各個(gè)儲(chǔ)油罐液位和輸油管網(wǎng)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,地衣步為開(kāi)啟液位#高的儲(chǔ)油罐的輸油泵,在液位低于標(biāo)準(zhǔn)高度時(shí)關(guān)閉輸油泵,若監(jiān)測(cè)到某條輸油管道中壓力過(guò)大,則由系統(tǒng)自己查找管網(wǎng)中的輸油泵,然后由系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉處理,以保證輸油管網(wǎng)的壓力處于安全范圍內(nèi)。
(2)若 AI 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí),在可控范圍內(nèi)由調(diào)度系統(tǒng)解決,若超出調(diào)度系統(tǒng)解決能力范疇,則由人工干預(yù),對(duì)事件進(jìn)行解決。
(3)調(diào)度系統(tǒng)自身還能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油管網(wǎng)內(nèi)的溫度監(jiān)測(cè),若溫度過(guò)低時(shí),則系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行智能干預(yù),使輸油泵能夠間歇式啟動(dòng)。
 
結(jié)論
對(duì)物聯(lián)網(wǎng)變送器+AI調(diào)動(dòng)系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行討論,有助于解決石油工業(yè)中人工監(jiān)測(cè)效率低、反饋時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn),可以迅速提升工作效率并有效地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
 
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