王 坤 赵启昊 杨雪倩楠 刘 磊 刘 锋
长庆油田分公司第八采油厂吴定采油作业区，陕西 延安 717600
摘要：现阶段，我国油气运输的主要方式仍是通过油气管道。但目前生产的石油和天然气输送管道设备管理信息化水平不高,大多是粗放式管理,实现完全自动化,自动控制设备的相关仪器太老,不一致的类型的硬件和软件,专业的维修技术水平跟不上,很难实现统一管理;长距离管道属于大跨度管道、站库色散严重,不能总是把各种字段信息传递给控制中心或出租车,不能满足安全生产的需要,导致相关部门的生产情况和安全的石油和天然气管道主不能及时和准确,自然也不能进行协调,整个生产过程。因此，为了全面提高输油泵站和油气管道的自动化程度，促进油气管道经济、高效、安全地从事生产经营活动，根据我国油气管道的分布特点和现状，建立信息化的生产管理调度系统和先进的分布式自动监控系统势在必行。
关键词：SCADA系统；长输管道；控制；
针对目前油气输送过程中存在的主要问题，分析了长输管道输送过程中的监控特点，比较了调度控制中心数据库集中式和分布式结构的优缺点，给出了SCADA系统在长输管道中的实际应用，对于大家深入了解SCADA系统在长输管道中的应用特点，进一步提高长输管道和泵站的自动化水平具有重要意义。
一、长输管道的监测特性
长输管道主要输送原油、天然气、液态天然气、成品油等液态化工产品，一般分布较广，站点较多。完整的液压系统一般由压缩站、配气站、所有泵站、卸载站、截断阀室和管道等组成。，采用封闭式输送工艺。因此，长输管道需要通过站控、中控和就地控制相结合的方式实现集中监控和统一调度，因此建立SCADA系统调度控制中心是大势所趋。调度控制中心管理管道，无需现场监控。为了完成整个管道的自动控制，通过PLC或RTU进行站内远端的监控和数据采集，然后将控制数据传输到调度中心。包括电话、微波、卫星和自建光纤在内的长输管道通信系统是决定整个SCADA系统有效性和可靠性的重要依据。SCADA系统控制中心数据库系统结构的选择直接由不同的通信基础决定。根据分析，在非光纤通信条件下，有限的带宽和低速的长距离通信是长距离管道监控系统设计必须满足的条件。在SCADA系统中，大量历史数据存储在中央数据库中，而控制器中的数据传输是以非常小的数据包进行的。为了保证监控数据传输的完整性，要求数据控制器在通信恢复时能够将失败的历史数据重新传输到中心数据库，即需要具备历史回填功能；此外，为了达到最少数据传输的目的，监控数据需要通过每次更改进行报告或内部轮询。
二、调度控制中心数据库的集中式和分布式结构
许多SCADA厂商为了满足长输管道的需要，仍然采用集中式的系统结构。但有时为了满足现场监控的需要，避免通信系统中断时对现场情况的处理，成品油管道运输也在现场设置服务器或工作站，天然气、原油管道运输一般不设置设备。集中式的系统结构虽然效率高，但由于负载集中，限制了计算机软硬件的扩展。目前很多国外厂商的远程站点的数据库限制在25000点以内。在分布式系统结构中，各站点服务器的数据采集原理与集中式相同；不同的是调度中心的通用服务器实时访问各个站点服务器的数据库，通过一定的数据访问权限和认证方式的设置和授权，形成全局共享结构，从而实现全局数据库信息的调用。历史存储信息分布在各个远程站点，站点内数据库服务器的数据实时发布到调度中心的内存中。调度中心的主服务器只处理和归档重要数据，而实时操作日志分别存储在调度中心的主服务器和相应数据源的站点服务器中，实现了高效的数据和网络优化数据库。
三、监控系统在长输管道中的应用
1.SCADA系统在长输管道中的应用条件。
长输管道系统主要有以下特点:一是管道运输环境具有一定的风险，需要采取应急和安全的处理方法；第二，运输的产品相对简单，不需要复杂的加工制造；第三，管道的运行是连续的，可以集中调度和管理；第四，管道输送的地区一般都是比较偏远的地区，可用的基础设施和社会服务相对匮乏。长输管道系统的安全对管道公司来说至关重要。在企业经济效益良好的基础上，要采取有效措施，确保生产经营安全管理，提供安全可靠的方法。现代监控系统在我国许多长输管道中得到了应用，应用效果非常显著。
2.监控系统应用的一些特点。在监控系统中，监控系统是由中央控制系统和多站控制系统组成的广域网，可以进行远程控制。目前国内长输管道SCADA系统使用的控制中心一般是以太网。该服务网络由打印机、服务器、操作台和网络设备组成，也有有线通信和无线通信两种通信方式。在广域网中的站控系统中，其硬件设备主要包括操作员站、PLC、数据通信接口和一些打印机服务，能够及时反馈生产的基本情况。
四、监控系统应用实例
1.监控系统在天然气长输管道中的应用。长输管道在运输过程中一般要经过复杂危险的地形。因此，在天然气输送过程中，可以利用SCADA系统对长输管道的设备状况、输送压力、温度、输送密度和流量进行实时控制和监控，以保证天然气的顺利安全输送。
2.SCADA系统在天然气分输站商品气计量交接中的应用。在实际运行中，天然气需要计量并以商品的形式移交给长输管道公司，然后管道公司将天然气输送给沿途各省市的天然气公司。另外，天然气公司在向用户销售天然气时，也需要进行计量。因此，SCADA系统还可以起到计量和交接天然气的作用。
3.监控系统在集气站的应用。集气站的主要功能是在计量站分离天然气中的酸性气体和水分。在这个过程中，目前国内仪器无法有效控制和保护压缩机和膨胀机。因此，SCADA系统的出现解决了目前集气站的自动控制问题，集气站不仅控制集气站，还通过RTU(远程终端控制装置)监控计量站的生产数据。发生事故时，立即采取相应措施。
4.SCADA系统在城市天然气管网中的应用。天然气管网在西气东输工程中占有很大比重。根据工艺流程，合理设计RTU，对整个管网进行监控，并结合用户需求，控制流量，使系统平稳运行。
五、监控系统应用的发展趋势
1.监控系统相关配置的开发。应用于长输管道的SCADA系统配置要求完全冗余，上述控制中心的以太网、数据服务器和远程通信设备采用冗余配置。远程通信主要有两种方式，一种是基于DDN的通信通道，拨号电话线也作为备用通信通道；另一个是卫星通信通道，是主要的通信通道。这两种通信方式将根据不同地区的地理环境进行衡量和应用。在监控系统的应用中，不断选择高端产品的处理器，对电源和处理器本身进行冗余配置，可以提高监控系统的控制功能。
2.SCADA系统的功能开发。根据控制系统分析，采用分层控制结构，包括控制中心、站控、单台设备控制等。在大型输气系统中，需要建立区域控制中心。从发展的角度来看，西气东输除了建立控制中心站外，还需要对单个设备进行分层控制，使得控制技术的适用性越来越强。SCADA系统结合了长输管道运行所需的功能，SCADA系统会使用三维彩色地图，并且这种技术可以实现对三维图像的直接观察；SCADA系统还可以利用人工智能和专家系统技术，在未来的网络中形成更加复杂的控制箱，实现网络优化。
总之，由于在长输管道运行控制中建立了SCADA系统，大大减少了实际操作人员，有效提高了劳动生产率，通过安全联锁保护系统，大大降低了设备维护率，保证了输油管道的稳定安全生产，自动化水平大大提高，流程更加优化准确，有效降低了能耗。
参考文献：
[1]刘海.关于SCADA系统在长输管道中的应用特点及现状分析.2019.
[2]张红霞.基于SCADA系统在长输管道中的应用特点及现状分析.2019.