油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于安全生產監(jiān)控與監(jiān)管技術領域，特別涉及油氣開采和分離處理、儲存 等集輸作業(yè)的安全監(jiān)控預警與安全管理方法。
背景技術：
油氣集輸企業(yè)是開采、處理、儲存和外輸油品及燃氣的重要場所，作業(yè)區(qū)域包括采油 井、三相分離區(qū)、儲罐區(qū)、C02壓注區(qū)、鍋爐區(qū)、污水處理區(qū)、外輸泵區(qū)等，其生產和儲
運的易燃、易爆物質以及生產設備的數(shù)量較多；分布的點多、面廣，事故風險高，安全生 產控制和管理難度大，使得油氣開采和集輸作業(yè)的安全生產監(jiān)控及信息化建設比較困難。 目前，部分油氣集輸企業(yè)開始在某些作業(yè)區(qū)域建設基本的過程控制系統(tǒng)，但該類系統(tǒng)以保 證生產的產量和質量為出發(fā)點，而不是以安全作為主題，其監(jiān)控手段單一、范圍較窄，以 儀表的現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)測和顯示居多，在綜合工藝流程、設備、人員和環(huán)境等諸多安全相關因 素上的參數(shù)及吾視頻的自動監(jiān)控、預警報警、狀態(tài)分析、故障診斷和安全管理方面的內容 缺乏，各工區(qū)間監(jiān)控彼此獨立，沒有一個全面綜合的安全監(jiān)控預警與管理體系，從而造成 油氣集輸作業(yè)安全生產信息獲取的及時性、全面性、信息處理、安全保護和應急救援能力 方面嚴重不足，生產事故時有發(fā)生。操作人員無法從整體上實時、準確和全面地監(jiān)控與管 理油氣開采集輸作業(yè)的安全生產工作，安全監(jiān)管部門也缺乏對企業(yè)生產作業(yè)安全動態(tài)全面 綜合地掌握和了解，監(jiān)控方法和技術手段的落后影響了油氣生產的安全保障和安全管理能 力、應急響應與救援整體水平的提高，難以滿足石油工業(yè)發(fā)展的安全需求。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術和方法的不足，提出一種油氣開采集輸作業(yè)的安全 監(jiān)控預警和安全管理系統(tǒng)，本實用新型通過對油氣生產作業(yè)流程、設備、人員和場所等安 全相關因素的危險分析和風險評估，確定安全監(jiān)控預警和管理的工位、范圍和類型，以參 數(shù)監(jiān)控、視頻監(jiān)控和音頻指揮調度等多種手段，實現(xiàn)油氣生產企業(yè)從油氣開采、加熱、分 離處理、儲存到輸送等作業(yè)整體過程的風險評估、動態(tài)智能監(jiān)控、安全狀態(tài)分析、事故預 警報警、安全保障控制和安全管理。
本實用新型提出的油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)，其特征在于，該 系統(tǒng)由監(jiān)控中心主系統(tǒng)和分別與該監(jiān)控中心主系統(tǒng)相連的多個現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)組成；所述 現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)包括設置在各個油氣開采工作區(qū)域的N個采油井監(jiān)控終端、污水處理區(qū) 監(jiān)控終端、三相分離器區(qū)監(jiān)控終端、C02壓注區(qū)監(jiān)控終端、儲罐區(qū)監(jiān)控終端、鍋爐區(qū)監(jiān)控終端、集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端、倉庫及集輸聯(lián)合站出入口區(qū)、外輸泵區(qū)、注水泵房區(qū)等 監(jiān)控終端。系統(tǒng)的安全監(jiān)控預警技術與管理方法包括以下步驟和內容 本實用新型的技術特點及效果-
本實用新型的目的是為解決目前油氣開采集輸作業(yè)中存在的問題，提出的油氣開采集 輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)完成采油井點、三相分離器區(qū)、儲罐區(qū)、二 氧化碳壓注站區(qū)、鍋爐區(qū)、污水處理區(qū)、配電室、監(jiān)控中心、集輸站區(qū)內氣象檢測區(qū)、集 輸站區(qū)出入口、集輸站區(qū)周邊環(huán)境等油氣生產作業(yè)及場所的參數(shù)和視頻監(jiān)控預警、音頻調 度和應急指揮，實現(xiàn)流程作業(yè)及場所的風險評估、安全狀態(tài)實時分析、動態(tài)智能監(jiān)控、事 故預警報警、安全保障控制和安全管理等功能，為油氣開采集輸作業(yè)的安全監(jiān)控與管理提 供完整解決方案，可有效降低事故風險，及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)和危險事件，有效抑制重大事 故的發(fā)生，有利于査清事故責任及事故發(fā)生的原因；及時發(fā)現(xiàn)并記錄人員的不安全行為， 便于加強人員的安全管理；有利于加強企業(yè)危險源及關鍵設備的管理，提高企業(yè)安全管理 的科學性；通過系統(tǒng)聯(lián)網，可實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，在發(fā)生重大事故時可輔助應急救援，促 進油氣集輸生產的自動化水平和安全保障能力，提高企業(yè)安全生產工作的管理和技術水 平，對保護國家及油區(qū)人民生命與財產的安全具有十分重要意義。

一
圖1為本實用新型的系統(tǒng)結構框圖。
圖2為安全視頻系統(tǒng)的三維監(jiān)控空間區(qū)域劃分圖。
圖3為太陽能發(fā)電子系統(tǒng)結構圖。
具體實施方式
本實用新型的油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)總體結構如圖l所示， 該系統(tǒng)由監(jiān)控中心主系統(tǒng)和分別與該監(jiān)控中心主系統(tǒng)相連的多個現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)組成；所 述現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)包括設置在各個油氣開采工作區(qū)域的N個采油井監(jiān)控終端、污水處理 區(qū)監(jiān)控終端、三相分離器區(qū)監(jiān)控終端、C02壓注區(qū)監(jiān)控終端、儲罐區(qū)監(jiān)控終端、鍋爐區(qū)監(jiān)控 終端、集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端、倉庫及集輸聯(lián)合站出入口區(qū)、外輸泵區(qū)、注水泵房區(qū) 等監(jiān)控終端。
本實用新型的監(jiān)控中心主系統(tǒng)主要包括工業(yè)以太網交換機，分別與該工業(yè)以太網交換 機相連的參數(shù)監(jiān)控預警主機、視頻監(jiān)控主機、安全分析與管理主機、數(shù)據(jù)及網絡發(fā)布服務 器、IP語音電話、顯示大屏、語音網關；與各主機相連的報警器；該工業(yè)以太網交換機通 過無線路由器與全向天線相連，并且通過企業(yè)內部網絡與Internet/專用網相連，在內部網 和監(jiān)控中心之間通過防火墻連接，IP語音電話通過語音網關與普通電話機相連；短信模塊 和繼電器分別與監(jiān)控預警主機相連，報警器與繼電器相連，視頻控制鍵盤與視頻監(jiān)控主機 相連。 -
5監(jiān)控中心的工作原理全向天線接收來自各采油井和污水處理區(qū)等遠端監(jiān)控區(qū)域的參 數(shù)、視頻和音頻信息；信息通過無線路由器傳輸至各主機、服務器及語音網關組成的網絡， 各主機和服務器連接到工業(yè)以太網交換機；三相分離區(qū)、C02壓注區(qū)、儲罐區(qū)、鍋爐區(qū)等 近端監(jiān)控區(qū)域設備以有線方式與監(jiān)控中心進行通訊；監(jiān)控中心各主機間實現(xiàn)互聯(lián)，可實時 調用各主機中的信息，實現(xiàn)彼此間的聯(lián)動，各主機上的信息均可通過切換在監(jiān)控中心液晶 大屏幕上顯示，報警器通過繼電器與各自的主機相連，依據(jù)主機分析判斷的危險等級不同 輸出預警或報警信號，參數(shù)監(jiān)控預警主機還通過短信模塊將危險狀態(tài)的報警信息發(fā)送給相 關人員的手機。
監(jiān)控中心主要設備及技術參數(shù)為
參數(shù)監(jiān)控預警主機實施例采用華北工控的NORCO-510DT,主要技術參數(shù)CPU T2500 ，內存為DDR2 1G，硬盤為250G，網口 10M/100M自適應，4個PCI、 4個PCI-Exl、 1個PCI-Ex4、 1個PCI-Exl插槽。
報警器采用XH-S24聲光報警器，主要技術參數(shù):工作電壓為24VDC，工作電流為《60mA; 報警聲壓級為》85dB，閃光指數(shù)為頻率》3(T45次/分，強度》30cd。
繼電器釆用研華的ADAM5068模塊，主要技術參數(shù)通道為8個，觸點容量為DC30V01A， 擊穿電壓為500Vac(50/60Hz)接通時間為7毫秒，斷開時間為3毫秒。
視頻監(jiān)控圭機采用華北工控的HB-2000P，主要技術參數(shù)CPU Intel 2.5G，內存為2 條DDR 1G，硬盤容量為800G，光驅為16XDVD，工作溫度為0~60°C，以太網口 10M/100M 自適應2個，USB 口 4個，串口 1個。
視頻控制鍵盤主要采用深圳微耐特公司的視頻以太網控制鍵盤VNT-KAN260CS，主 要技術參數(shù)接口為10M以太網，網絡協(xié)議為TCP/IP，攝像機控制數(shù)量為1024個，控制 協(xié)議為PELCO-P， PELCO-D,Vinet編碼協(xié)議等，功率為5W。
安全管理與分析主機采用華北工控的HB-2000M，主要技術參數(shù)處理器為P4 2.8G， 內存為1G,硬盤為160G， 2個USB2.0，串口1個，以太網口 10M/100M自適應2個。
數(shù)據(jù)及網絡發(fā)布服務器采用聯(lián)想萬全T280 S5110塔式服務器，主要技術參數(shù)CPU 2.0G;內存為1GB;硬盤為4X200GB;安裝Windows 2003 Server操作系統(tǒng)。
語音網關采用世紀網通CNG2000 IP語音網關，主要技術參數(shù)FXS接口，端口 4 個，協(xié)議支持HTTP、 DHCP、 FTP和IEEE 802.1q等。
顯示大屏采用仙視電子的PD70H1液晶屏，主要技術參數(shù)尺寸(mm)為1708(h) X1030(v) X 150(d)，分辨率為1920 X1080，輸入接口 CVBS、 YPbPr、 HDMI、 VGA，亮 度為600 cd/m2。
工業(yè)以太網交換機采用研華網管型以太網交換機EKI-7559SI，主要技術參數(shù)工作電 壓為12-48VDC， 2個單模光纖接口， 8個快速以太網接口，管理可通過Web、 Telnet、串 口控制、Windows程序進行，安全可通過IP/MAC與端口綁定、DHCP服務器、IP訪問列 表、802.1X、 SNMPv3完成，1路繼電器輸出IP電話機采用深圳網絡電話公司的DMR-CP01防爆IP電話，主要技術參數(shù)連接方
式既支持靜態(tài)/動態(tài)IP地址，也支持PPPoE， 1個WAN以太網接口和1個LANWAN以 太網接口； 1個PSTN接口，符合G.165 16ms回聲抵消。
短信模塊采用桑榮公司Saro310 GSM Modem,主要技術參數(shù)芯片采用Siemens TC35i，工作電壓為5 35VDC，接口為RS232/485,支持GSM和GPRS網絡，使用SIM卡。
本實施例的無線路由器采用美國朗訊ORINOCO RG-1000 COR無線路由器，主要技術 參數(shù)工作頻段為2.4GHz，最遠距離可傳輸16km，最大傳輸速率為IIM，工作電壓為 12VDC。
全向天線采用HQJ-2400H9，主要技術參數(shù)頻率為2.4G，增益為18dBi，垂直面波 瓣寬度為14，水平面波瓣寬度為360，駐波比《1.5，最大功率為100W,信道寬帶為60M。
本實施例中監(jiān)控中心與辦公區(qū)、上級管理部門通過企業(yè)內部網絡聯(lián)接，網絡間設置防 火墻以防止病毒等入侵；企業(yè)管理部門與上級管理中心設置防火墻，通過Internet/專用網 進行通訊。
本實用新型的現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)的各監(jiān)控終端的設備組成及實現(xiàn)的功能具體說明如下
1) N個苯油井區(qū)監(jiān)控終端(N的取值根據(jù)實際需要監(jiān)控的采油井區(qū)的數(shù)量而定，在每
個采油井區(qū)均設置監(jiān)控終端，各監(jiān)控終端的配置可相同) 每個采油井區(qū)監(jiān)控終端包括壓力傳感器、I/O模塊、工業(yè)以太網交換機、安全視頻攝 像機、報警器(如報警燈等執(zhí)行單元)、無線路由器、單向天線，以及太陽能發(fā)電系統(tǒng)；
其中，工業(yè)以太網交換機通過i/o模塊與采油井壓力傳感器相連，還通過無線路由器與單
向天線相連；安全視頻攝像機與交換機相連，且與報警器相連，太陽能發(fā)電系統(tǒng)與所述各 設備相連。
采油井監(jiān)控終端工作原理采油井壓力傳感器將4-20mA電流信號傳送給I/O模塊， 經A/D轉換將壓力信號以TCP/IP方式傳送給工業(yè)以太網交換機；
安全視頻攝像機將獲取的采油井區(qū)的三維圖像與預設監(jiān)控空間區(qū)域進行對比，其監(jiān)控 的三維空間區(qū)域可從照相機對準的中心向外劃分為危險區(qū)域、報警區(qū)域及安全作業(yè)區(qū)域， 如圖2所示，根據(jù)對比結果觸發(fā)報警燈或停止采油機工作；工業(yè)以太網交換機與安全視頻 攝像機傳給工業(yè)以太網交換機連接，再通過與路由器連接的采油井單向天線將參數(shù)和視頻 信號發(fā)送給監(jiān)控中心，該監(jiān)控終端各設備所需220VAC電源由太陽能發(fā)電系統(tǒng)供應，與現(xiàn) 場的直接工業(yè)供電組成冗余供電系統(tǒng)。
上述采油井監(jiān)控終端的主要設備實施例及其技術參數(shù)如下
本實施例中采油井壓力傳感器采用杰佛倫XPSA本安防爆壓力傳感器，主要技術參數(shù)
測量范圍為0 2MPa，精度為士0.P/。FS，響應時間< 1 ms，防爆ATEX認證為ExialICT5 & T6，安裝在采油機原油輸送干線上；
本實施例的V0模塊采用研華ADAM6017模塊，主要技術參數(shù)接口為10/100S1以太網，7路AI, 2路DO，電流輸入范圍為4-20mA，電壓輸入土150mV, 土500mV, ±5V, ±10V, ±1V，供電電源24V;
本實施例的工業(yè)以太網交換機采用研華EKI-2525MS以太網PoE交換機，主要技術參 數(shù)4個端口，櫓輸速率為自適應10/100Mps，電源輸入為12-48Vdc，有線傳輸距離為100 米，光纖端口為199Base-FX多模或單模SC型。
本實施例的安全視頻攝像機采用Pilz公司的SafetyEYE，主要技術參數(shù)為最大監(jiān)控 范圍為120m2， BG認證，保護等級IP65， SIL等級為2級，光照度應大于3001ux，各照相 機安裝在邊遠井區(qū)桿上對采油機進行監(jiān)控；
本實施例的報警器采用LA-P23聲光報警器，主要技術參數(shù)額定工作電壓為DC12V， 工作溫度為-30 85。C， 聲壓范圍為105dB土3dB (2m內)。
本實施例的無線路由器采用美國朗訊ORINOCO RG-1000 ROR室外用無線路由器，主 要技術參數(shù)工作頻段為2.4GHz，最遠距離可傳輸16km，最大傳輸速率為IIM，工作電 壓為12VDC。
本實施例的單向天線采用AirStream AS5800D寬帶無線，主要技術參數(shù)工作頻率 為2.4GHz，接入方式為時分雙工(TDD),每信道占用帶寬20/40M，內置天線增益為18dBi， 外接最大增益為24dBi。
本實施例的太陽能發(fā)電系統(tǒng)結構如圖3所示，由太陽能電池板、逆變器、充電控制器 及開關、整流器、蓄電池和所組成，其中，電池板采用阿波萊公司APM72M240W 196x99 電池銜，主要參數(shù)單晶硅材料，峰值功率為240W，輸出電壓為24V，峰值電流為6.5A， 尺寸為1956(mm)X992(mm)X50(mm)，逆變器采用北京遠方動力公司的SK700-224,主要 參數(shù)輸出功能為700W，輸出電壓為220VAC，工作環(huán)境溫度為-l(TC-5(TC，沖放電控制 器采用遠方動力公司的SDCC-51，主要技術參數(shù)額定充電電流5A，系統(tǒng)電壓24VDC， 工作溫度為-35'C 55'C，控制方式為充電PWM脈寬調制。
2)污水處理區(qū)監(jiān)控終端
污水處理區(qū)的監(jiān)控終端包括已構建成的用于基本過程控制的集散控制系統(tǒng)(DCS)、 IP電話機、彩色紅外一體攝像機、工業(yè)以太網交換機、視頻服務器、解碼器、無線路由器 及單向天線；其中，DCS、 IP電話機、視頻服務器及無線路由器分別與工業(yè)以太網交換機 相連，視頻服務器分別與彩色紅外一體攝像機、解碼器相連，無線路由器與單向天線相連。
該監(jiān)控終端的工作原理為通過OPC (針對過程工業(yè)的對象聯(lián)接與嵌入)技術從DCS 中提取所需的安全相關信息；視頻服務器通過視頻線纜與彩色紅外一體攝像機連接；解碼 器通過485線與視頻服務器及攝像機連接，對來自服務器的云臺控制及攝像機變焦和旋轉 等功能命令進行解碼；現(xiàn)場設置防爆IP電話，通過以太網交換機和無線路由器與監(jiān)控中心 進行音頻通訊。
該污水處理區(qū)的監(jiān)控終端主要設備的實施例及其技術參數(shù)如下
IP電話機采用深圳網絡電話公司的DMR-CP01防爆IP電話機，主要技術參數(shù)-連接方式既支持靜態(tài)/動態(tài)IP地址，也支持PPPoE， 1個WA^以太網接口和1個LANWAN以 太網接口； 1個PSTN接口，符合G.165 16ms回聲抵消。
彩色紅外一體攝像機，其中，攝像頭采用杰視達的ST-Y22XA，主要技術參數(shù)成像 元件l/4" SONY CCD，紅外燈為IRLED， 60PCS/14U/F8，紅外照射距離為100m，最低 照度0Lux;其中，視頻服務器采用巨融科技的JRS-1網絡視頻服務器，主要技術參數(shù)輸 入視頻輸入為1.0V (P-P) ， 1路BNC，輸入電壓12VDC/1A，內嵌Web Server,支持IE 監(jiān)視、配置、升級，支持NTSC/PAL復合視頻，10/100M以太網接口，支持RS485接口， 支持遠程云臺控制；其中，解碼器采用巨融科技的JR-A (W)的云臺鏡頭解碼器，主要技 術參數(shù)PIC系列單片機設計，雙通信接口，驅動電壓為12V 15V，識別多種協(xié)議，云臺 8方位及自動控制，鏡頭功能控制。
DCS可以采用Emerson、 Yokogawa、 Honeywell、 Supcon、 Hollysys等。
工業(yè)以太網交換機、無線路由器和單向天線與采油井區(qū)所使用的相同。
3)三相分離器區(qū)監(jiān)控終端
該三相分離器區(qū)監(jiān)控終端包括安裝在三相分離器上的油水分析儀、壓力傳感器、可燃 氣體報警器、流量傳感器和智能執(zhí)行閥，以及安裝在三相分離器附近的安全I/O、安全可 編程邏輯控制器PLC、觸摸屏、防爆攝像機、視頻服務器及解碼器；其中，油水分析儀、 各傳感單元及智能執(zhí)行閥均分別通過安全I/O與安全PLC相連，觸摸屏與安全PLC相連，
防爆攝像機通過視頻服務器及解碼器以有線方式與監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控主機相連。
該監(jiān)控終端根據(jù)危險分析和風險評估，經過定量分析，三相分離器區(qū)的儀表功能的安 全要求等級SIL〉1,構建安全儀表系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制；在三相分離器上安裝油水分析儀 監(jiān)測分離器中的油位和水位；安裝SIL3壓力傳感器監(jiān)測分離器內的壓力；安裝SIL3帶行 程測試的智能執(zhí)行閥用于控制分離器進出口管道；安裝溫度傳感器測量分離器出油和出水 溫度；在三相分離器周邊布置可燃氣體報警'器；現(xiàn)場的液位和壓力等傳感及執(zhí)行設備與安 全I/0連接，各點的安全I/0通過安全總線與安全PLC連接；安全PLC依據(jù)設定的模型和 程序對水位、氣壓和油位等參數(shù)進行采集、計算、分析判斷等處理；若判斷有危險狀態(tài)， 安全PLC按設定的控制策略輸出相應控制指令給執(zhí)行閥等機構；與PLC連接的觸摸屏顯示 實時數(shù)據(jù)值和趨勢，可通過它對PLC內的參數(shù)進行調整或重新設置；安全PLC通過485線 與監(jiān)控中心的監(jiān)控預警總機進行通訊；防爆攝像機以有線方式與監(jiān)控中心主機進行通訊。 本監(jiān)控終端主要設備的實施例及其技術參數(shù)如下
本實施例的油水分析儀采用昆侖海岸的JDR雙界面油水分析儀，主要技術參數(shù)，工作 電壓為24VDC，量程為0 3米，變送器輸出為兩路4 20rnA，精度為土0.5XFS，防爆等 級為ExiblIBT4，工作溫度為-40一8(TC。
壓力傳感器采用JYB-K P防護型壓力變送器，主要技術參數(shù)，量程為0 10Mpa，輸 出為4 20mADC，供電電源為24VDC，準確度為±0.5%，防爆等級為Exib II BT4配套安 全柵FB-A。 '
9可燃氣體報警器包括探測器和控制器采用深圳特'安電子有限公司的ES2000T和 ESC2000，主要技術參數(shù)檢測氣體為天然氣、煤氣和CO等，防爆等級為隔爆型探測器， 工作電壓為24VDC，控制器為標準輸入4-20mA電流，數(shù)字+模擬顯示，聲光報警，信號 輸出為4 20mA。
流量傳感器采用E+H的Prosonic Flow 90/93W超聲波流量計，安全等級為SIL2，接口 為PROFIBUS-PA/DP，管徑范圍為DN 50-4000，防爆認證，可安裝在Zone 1 (ATEX， FM， CSA)
智能執(zhí)行閥采用Samson的3730-5型數(shù)字式電氣閥門定位器和3277-5型氣動執(zhí)行器結 合，主要技術參數(shù)FF基金會現(xiàn)場總線通訊接口，安全等級為SIL3，工作電壓9-32VDC， 額定行程可調；閥門輸入24VDC，使用壽命為>5><106次，信號"0"不勵磁S ，信號 "1"安全勵磁> 19K ，防爆認證為Ex(ia) IIC T6。
安全I/0采用HIMA的F6217模塊，主要技術參數(shù)接收4-20mA電流信號，SIL等 級為3級，安全時間為450ms，基本誤差為0.1%,分辨率為12位，工作電壓為24V。
安全PLC采用HIMA的H41q，主要技術參數(shù)安全等級為SIL3級，中央模塊為INTEL 386EX，單通道循環(huán)時間為5ms，工作電壓為24V，接口有RS485、以太網和Profibus-DP。
觸摸屏采用西門子HMI微型面板K-TP178micro，主要技術參數(shù)尺寸為5.7英寸， 分辨率為320X240，用戶數(shù)據(jù)可用內存為1MB， RAM為8MB，接口為RS485，工作電壓 為24VDC。
防爆攝像機采用深圳安聯(lián)的防爆一體化攝像機BENTECH BT-B108S，主要技術參數(shù) 防爆等級ExdlIBT6，成像元件為1/3" SONY CCD，信號制式為PAL/NTSC，水平解析度 為480TVL，鏡頭選擇為3.6mm-8mm，工作電壓為DC 12V(±10%)，最低照度為0.1 Lux, 攝像機的云臺采用安聯(lián)科技的防爆云臺，采用的視頻服務器和解碼器同污水處理區(qū)。
4) C02壓注區(qū)監(jiān)控終端
C02壓注區(qū)監(jiān)控終端包括溫度傳感器、壓力傳感器、電流信號分配器、電壓信號分配 器、智能執(zhí)行閥、觸摸屏、彩色紅外一體攝像機及嵌入式控制器；其中，溫度傳感器、壓 力傳感器、電流信號分配器、電壓信號分配器、智能執(zhí)行閥及觸摸屏均分別與嵌入式控制 器相連，彩色紅外一體攝像機通過視頻服務器和解碼器以有線方式與監(jiān)控中心的工業(yè)以太 網交換機相連。嵌入式控制器也以有線方式與監(jiān)控中心的工業(yè)以太網交換機相連。
C02壓注區(qū)監(jiān)控終端的工作過程為溫度傳感器、壓力傳感器與嵌入式控制器的I/O 口連接；對于流量和液位等其他參數(shù)，采用一分二的模塊實現(xiàn)嵌入式控制器與原有控制器 共用傳感器信號；嵌入式控制器對壓注泵進、出口壓力、C02罐液位、泵狀態(tài)、換熱器出 口溫度等參數(shù)進行采集處理，依據(jù)設置的程序進行分析和通訊，在緊急狀態(tài)時輸出對壓注 泵或閥門實施相應動作的指令；與嵌入式控制器相連的觸摸屏實時顯示現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和曲線 圖，可以通過觸摸屏進行參數(shù)設置和控制；嵌入式控制器通過以太網接口與監(jiān)控中心實現(xiàn) 通訊；現(xiàn)場的彩色紅外一體攝像機通過網線或光纖將視頻信號傳輸給以太網交換機。-
10本監(jiān)控終端主要設備實施例及其技術參數(shù)如下'
溫度傳感器采用天津中環(huán)溫度儀表公司的ZHRT04 —體化防爆溫度傳感器，主要技術
指標測量量程為-40 100'C，精度為±0.5% FS,耐壓30MPa，輸出4 20rnA,防爆等級 隔爆型dlICT4。
壓力傳感器采用昆侖海岸的JYB-K HO-HAG壓力傳感器，主要技術參數(shù)供電電壓 24VDC,量程為0-10MPa，輸出信號為4-20mA電流，安裝在喂料泵進、出口，壓注泵出 口等處。
對于流量和液位等信號，利用電壓或電流信號分配器，從現(xiàn)場原有儀表分出2路 4 20mA信號，電流或電壓信號分配器采用北京華德世紀科技公司的HD21 —入二出信號 隔離器，主要技術參數(shù)輸入1路4~20mA或0~5V,輸出為2路4~20mA或0~5V，工作 電源為24VDC，精度為0.2%。
嵌入式控制器采用RLC一ARM—Plus嵌入式控制器，主要技術參數(shù)中央處理器為 StrongARM RISC,操作系統(tǒng)為嵌入式Windows CE，輸入為8AI和6DI，輸出為6A0和 6DO， 1個以太網接口， 1個RS-232/422/485串口，兩個USB 口、兩個PS/2 口 (可插接鍵 盤、鼠標等)。
彩色紅外一體攝像機采用安聯(lián)科技的AL-WB350ASY高清晰紅外攝像機，主要技術 參數(shù)為圖象傳感器采用1/3" SONY Super HAD CCD，信號制式為PAL，有效象素為752 (水 平)X 582(垂直)，水平分辨率為480TVL，白天照度0.7Lux/F1.4夜間照度為OLux(紅外 燈開啟時)，紅外夜視距離為50米，工作電壓為12VDC。
網絡視頻服務器和云臺鏡頭解碼器與污水處理區(qū)相同。
智能執(zhí)行閥和觸摸屏與三相分離器區(qū)的相同。
5)儲罐區(qū)監(jiān)控終端
儲罐區(qū)監(jiān)控終端包括已設置有的溫度傳感器、可燃氣體檢測傳感器，以及電流信號分 配器、電壓信號分配器、執(zhí)行閥、防爆攝像機及I/0模塊；其中，溫度傳感器、可燃報警 器、電流信號分配器、電壓信號分配器及執(zhí)行閥均分別與I/O模塊相連，防爆攝像機通過 視頻服務器及解碼器以有線方式與監(jiān)控中心主機相連，I/O模塊也以有線方式與監(jiān)控中心 主機相連。
儲罐區(qū)監(jiān)控終端的工作過程為原油儲罐的溫度傳感器、可燃氣體報警器連接到I/O 模塊，其他信號如流量和液位等通過信號分配器實現(xiàn)信號的一分二， 一路傳輸給現(xiàn)場顯示 單元，另一路傳輸給I/0模塊；1/0模塊通過以太網接口與監(jiān)控中心進行通訊，儲罐區(qū)四周 設置防爆攝像機監(jiān)視儲罐溢出、人員行為和周邊環(huán)境等情況。
本監(jiān)控終端主要設備的實施例及其技術參數(shù)如下
I/O模塊采用研華的12路通用輸入/輸出模塊ADAM-6024，主要技術參數(shù)6 AI， 2AO, 2DI， 2DO，以太網接口，分辨率為12位，工作電壓24VDC。
溫度傳感器采用北京昆侖海岸公司的JWB —體化溫度傳感器(變送器)，量程為0 100°C，輸出為二線制4 20mADC，供電為24VDC，精度為0.2%。 可燃氣體報警器與三相分離器區(qū)的相同。
電流、電壓信號分配器與C02壓注區(qū)的相同。
執(zhí)行閥采用歐凱公司的OK81電磁閥，主要技術參數(shù)控制方式為常閉或常開式，環(huán) 境溫度為-2(TC 10(TC，工作電壓為220VAC或DC24V，防爆等級為dlICT5。 防爆攝像機、視頻服務器和解碼器與三相分離器區(qū)的相同。
6) 鍋爐區(qū)監(jiān)控終端
鍋爐區(qū)監(jiān)控終端包括高低水位報警器、溫度傳感器、壓力傳感器，電流信號分配器、 缺相檢測器、電壓信號分配器、執(zhí)行閥、彩色紅外一體攝像機、IP電話機及常規(guī)PLC模塊； 其中高低水位報警器、溫度傳感器、壓力傳感器、缺相檢測器、電流信號分配器、電壓信 號分配器、執(zhí)行閥分別與常規(guī)PLC模塊相連，彩色紅外一體攝像機以有線方式與監(jiān)控中心 的視頻監(jiān)控主機相連，IP電話與監(jiān)控中心的監(jiān)控預警主機相連，常規(guī)PLC模塊與C02壓 注區(qū)監(jiān)控終端的嵌入式控制器相連。
本鍋爐區(qū)監(jiān)控終端的工作原理為設置高低水位報警器用于檢測鍋爐的高低水位；設 置壓力傳感器檢測鍋爐內壓力；設置溫度傳感器檢測鍋爐出水溫度、回水溫度和煙道溫度； 設置缺相檢測器用于鍋爐的斷相保護；所有的傳感檢測及高低水位報警等設備與常規(guī)PLC 連接，由PLC實現(xiàn)對溫度、壓力和報警等信號的采集和處理，按設定的程序對鍋爐狀態(tài)進
行分析；PLC通過以太網接口實現(xiàn)與監(jiān)控中心的通訊；設置攝像機對鍋爐區(qū)設備及人員進 行監(jiān)視和記錄。
本實施例中溫度傳感器采用昆侖海岸的JWB/P—體化溫度傳感器，主要技術參數(shù)量 程為0-15(TC，輸出4-20mA，工作電壓24VDC，精度為0.2%。
壓力傳感器采用JYB-K F防護型壓力變送器，主要技術參數(shù)，量程為0 35Mpa，輸 出為4 20mA，工作點樣為24VDC，準確度為±0.5%，響應時間為〈00ms。
常規(guī)PLC模塊采用西門子的S7-200系列，主要技術參數(shù)處理器采用CPU226,24DI， 16DO， AI模塊為EM235， AO模塊為EM232。
電流、電壓信號分配器和執(zhí)行閥與C02壓注區(qū)的相同。 彩色紅外一體攝像機與C02壓注區(qū)的相同。 IP電話機與污水處理區(qū)的相同。
7) 集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端
集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端包括溫濕度傳感器、風速風向傳感器、大氣壓力傳感器、
及I/0模塊，其中，溫濕度傳感器、風速風向傳感器、大氣壓力傳感器分別與I/O模塊相 連，1/0模塊與監(jiān)控中心的參數(shù)監(jiān)控預警主機相連。
該監(jiān)控終端的工作原理為在集輸聯(lián)合站中心區(qū)設置溫濕度傳感器、風速與風向傳感
器、大氣壓力傳感器等設備采集氣象參數(shù)，通過I/0的485通訊口將信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心
主機，主要的設備及其技術參數(shù)如下 -
12溫濕度傳感器采用昆侖海岸公司的JWSM-2A型溫濕度一體化防爆型傳感器，主要技
術參數(shù)溫度準確度為士0.5r;溫度量程為0 5(TC;濕度準確度為±3%朋；濕度量程為
5%RH 95%RH。
大氣壓力傳感器采用昆侖海岸公司的JQYB-A大氣壓力傳感器，主要技術參數(shù)量程 為l-110KPa,測量精度士0.25。/。F.S，工作電壓為24VDC，響應時間〈100ms，安裝在站區(qū) 入口高處。
1/0模塊與儲罐區(qū)的相同。
8) 倉庫及集輸聯(lián)合站出入口監(jiān)控終端
倉庫及集輸聯(lián)合站出入口監(jiān)控終端包括紅外入侵報警器、煙感傳感器、聲光報警器、 彩色紅外攝像機、門禁系統(tǒng)及I/0模塊，其中，紅外入侵報警器、煙感傳感器和聲光報警 器分別與I/0模塊相連，門禁系統(tǒng)及1/0模塊以有線方式與監(jiān)控中心相連。
在集輸聯(lián)合站區(qū)出入口設置門禁系統(tǒng)和彩色紅外一體攝像機，實現(xiàn)出入人員和車輛的 控制與管理，對存有危險化學品、關鍵設備或材料的倉庫等場所設置紅外入侵報警器，防 止非法人員侵入，在存有易燃物品室內頂部安裝煙感傳感器。
該倉庫及集輸聯(lián)合站出入口監(jiān)控終端主要的設備實施例及其技術參數(shù)如下
門禁系統(tǒng)的控制器采用MDDID0-1S主要技術參數(shù)通訊RS485，通訊速率為 4800-115200bps， ID號為1~99，輸入電壓為8-15VDC;讀卡器采用LD-WG1028，主要 技術參數(shù)PCC認證，韋根協(xié)議接口，最大感應距離為10cm。
煙感傳感器采用昆侖海岸公司的JTY-LZ-1424型離子感煙器，主要技術參數(shù)工作電 壓為24V，報警電流為40.6mA，復位電壓為0.8V。
紅外入侵報警采用昆侖海岸公司的PA-450型紅外探測器，主要技術參數(shù)最大探測 距離為llm;探測角度為35度；安裝在集輸站區(qū)入口和重要倉庫的入口處。
聲光報警器采用阜新金鼎公司的JDSG型防爆聲光報警器，主要技術參數(shù)工作電壓 為DC24V，防爆等級為ExdlIBT6及ExdlICT6，聲響強度為》110 dB,環(huán)境溫度為-30'C ~60°C，安裝在生產現(xiàn)場、倉庫的墻壁上。
彩色紅外一體攝像機與C02壓注區(qū)所采用的相同。
9) 計量站、加熱爐區(qū)、外輸泵區(qū)和注水泵房區(qū)等其他監(jiān)控終端 本實用新型還可包括在計量站、聯(lián)合站內的加熱爐區(qū)、外輸泵區(qū)、注水泵房區(qū)等其他
作業(yè)區(qū)域采用如上類似的方式建立相應的現(xiàn)場監(jiān)控終端。
權利要求1、一種油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由監(jiān)控中心主系統(tǒng)和分別與該監(jiān)控中心主系統(tǒng)相連的多個現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)組成；所述現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)包括設置在各個油氣開采工作區(qū)域的N個采油井監(jiān)控終端、污水處理區(qū)監(jiān)控終端、三相分離器區(qū)監(jiān)控終端、CO2壓注區(qū)監(jiān)控終端、儲罐區(qū)監(jiān)控終端、鍋爐區(qū)監(jiān)控終端、集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端、倉庫及集輸聯(lián)合站出入口區(qū)、外輸泵區(qū)、注水泵房區(qū)等監(jiān)控終端。
2、 如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心主系統(tǒng)主要包括工業(yè)以太網 交換機，分別與該工業(yè)以太網交換機相連的參數(shù)監(jiān)控預警主機、視頻監(jiān)控主機、安全分析 與管理主機、數(shù)據(jù)及網絡發(fā)布服務器、IP語音電話、顯示大屏、語音網關；與各主機相連 的報警器；該工業(yè)以太網交換機通過無線路由器與全向天線相連，并且通過企業(yè)內部網絡 與Internet/專用網相連，在內部網和監(jiān)控中心之間通過防火墻連接，IP語音電話通過語音 網關與普通電話機相連；短信模塊和繼電器分別與監(jiān)控預警主機相連，報警器與繼電器相 連，視頻控制鍵盤與視頻監(jiān)控主機相連。
3、 如權利要求l所述系統(tǒng)，其特征在于，所述每個采油井區(qū)監(jiān)控終端包括壓力傳感 器、1/0模塊、工業(yè)以太網交換機、安全視頻攝像機、報警器、無線路由器、單向天線， 以及太陽能發(fā)電系統(tǒng)；所述工業(yè)以太網交換機通過I/0模塊與采油井壓力傳感器相連，還 通過無線路由器與單向天線相連；安全視頻攝像機與交換機相連，且與報警器相連，太陽 能發(fā)電系統(tǒng)與所述各設備相連。
4、 如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述污水處理區(qū)的監(jiān)控終端包括已構建成 的用于基本過程控制的集散控制系統(tǒng)、IP電話機、彩色紅外一體攝像機、工業(yè)以太網交換 機、視頻服務器、解碼器、無線路由器及單向天線；其中，集散控制系統(tǒng)、IP電話機、視 頻服務器及無線路由器分別與工業(yè)以太網交換機相連，視頻服務器分別與彩色紅外一體攝 像機、解碼器相連，無線路由器與單向天線相連。
5、 如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述三相分離器區(qū)監(jiān)控終端包括安裝在三 相分離器上的油水分析儀、壓力傳感器、可燃氣體報警器、流量傳感器和智能執(zhí)行閥，以 及安裝在三相分離器附近的安全1/0、安全可編程邏輯控制器PLC、觸摸屏、防爆攝像機、 視頻服務器及解碼器；其中，油水分析儀、各傳感單元及智能執(zhí)行閥均分別通過安全I/O 與安全PLC相連，觸摸屏與安全PLC相連，防爆攝像機通過視頻服務器及解碼器以有線 方式與監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控主機相連。
6、 如權利要求l所述系統(tǒng)，其特征在于，所述C02壓注區(qū)監(jiān)控終端包括溫度傳感器、 壓力傳感器、電流信號分配器、電壓信號分配器、智能執(zhí)行閥、觸摸屏、彩色紅外一體攝 像機及嵌入式控制器；其中，溫度傳感器、壓力傳感器、電流信號分配器、電壓信號分配 器、智能執(zhí)行閥及觸摸屏均分別與嵌入式控制器相連，彩色紅外一體攝像機通過視頻服務 器和解碼器以有線方式與監(jiān)控中心的工業(yè)以太網交換機相連；嵌入式控制器也以有線方式與監(jiān)控中心的工業(yè)以太網交換機相連。 '
7、 如權利要求l所述系統(tǒng)，其特征在于，所述儲罐區(qū)監(jiān)控終端包括已設置有的溫度 傳感器、可燃氣體檢測傳感器，以及電流信號分配器、電壓信號分配器、執(zhí)行閥、防爆攝 像機及I/0模塊；其中，溫度傳感器、可燃報警器、電流信號分配器、電壓信號分配器及 執(zhí)行閥均分別與I/O模塊相連，防爆攝像機通過視頻服務器及解碼器以有線方式與監(jiān)控中 心主機相連，I/O模塊也以有線方式與監(jiān)控中心主機相連。
8、 如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐區(qū)監(jiān)控終端包括高低水位報警器、 溫度傳感器、壓力傳感器，電流信號分配器、缺相檢測器、電壓信號分配器、執(zhí)行閥、彩 色紅外一體攝像機、IP電話機及常規(guī)PLC模塊；其中高低水位報警器、溫度傳感器、壓力傳感器、缺相檢測器、電流信號分配器、電壓信號分配器、執(zhí)行闊分別與常規(guī)PLC模塊相連，彩色紅外一體攝像機以有線方式與監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控主機相連，IP電話與監(jiān)控中心的監(jiān)控預警主機相連，常規(guī)PLC模塊與CCb壓注區(qū)監(jiān)控終端的嵌入式控制器相連。
9、 如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端包括溫濕度傳感器、風速風向傳感器、大氣壓力傳感器、及I/0模塊，其中，溫濕度傳感器、風 速風向傳感器、大氣壓力傳感器分別與I/0模塊相連，1/0模塊與監(jiān)控中心的參數(shù)監(jiān)控預警主機相連。
10、 如權利要求l所述系統(tǒng)，其特征在于，所述倉庫及集輸聯(lián)合站出入口監(jiān)控終端包 括紅外入侵報警器、煙感傳感器、聲光報警器、彩色紅外攝像機、門禁系統(tǒng)及I/0模塊， 其中，紅外入侵報警器、畑感傳感器和聲光報警器分別與I/0模塊相連，門禁系統(tǒng)及I/O 模塊以有線方式與監(jiān)控中心相連。
專利摘要本實用新型涉及油氣開采集輸作業(yè)安全監(jiān)控預警及安全管理系統(tǒng)，屬于安全生產監(jiān)控與監(jiān)管技術領域，該系統(tǒng)由監(jiān)控中心主系統(tǒng)和分別與該監(jiān)控中心主系統(tǒng)相連的多個現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)組成；所述現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)包括設置在各個油氣開采工作區(qū)域的N個采油井監(jiān)控終端、污水處理區(qū)監(jiān)控終端、三相分離器區(qū)監(jiān)控終端、CO₂壓注區(qū)監(jiān)控終端、儲罐區(qū)監(jiān)控終端、鍋爐區(qū)監(jiān)控終端、集輸聯(lián)合站中心區(qū)監(jiān)控終端、倉庫及集輸聯(lián)合站出入口區(qū)、外輸泵區(qū)、注水泵房區(qū)等監(jiān)控終端。本實用新型可實現(xiàn)油氣生產企業(yè)從油氣開采、加熱、分離處理、儲存到輸送等作業(yè)整體過程的風險評估、動態(tài)智能監(jiān)控、安全狀態(tài)分析、事故預警報警、安全保障控制和安全管理。
文檔編號G08C19/00GK201255924SQ20082012290
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權日2008年9月27日
發(fā)明者磊 關, 驥 劉, 吳宗之, 康榮學, 方來華, 桑海泉, 聶劍紅, 谷海波, 魏利軍 申請人:中國安全生產科學研究院