物联网变送器及AI调度系统在输油管网中的应用

王学文 王欣 魏雷

摘 要：原油输送过程中，油罐液位输油泵开启部位容易出现缺陷，工业中常利用人工观察的方法来杜绝由于管道缺陷而造成的各种问题，随着科技的快速发展，通过智能调控系统对输油管网中的缺陷进行观察有助于提升原油输送的效率。本文主要从物联网变速器和AI调度系统这两个方面出发对其在输油管网中的运用进行了分析和研究，以期降低输油管线由于压力过高而导致的爆管现象。

关键词：物联网；变速器；AI系统；输油管网

中图分类号：TP212 文献标志码：A

对于原油生产而言，原油的输油方式为：通过抽油井输送到储油罐中，然后工人根据储油罐中油量的多少手动开启输油泵，然后将油通过管道输送到集转站内，当储油罐液位下降到一定高度时，则由工人手动关闭转输泵，而为了确保储油罐液位下降至一定高度，则必须要由工人进行实时巡检。因此，引入一种具有人工智能调控作用的系统来对输油泵的液位进行智能读数和测量，以期避免原油运输中所存在的风险，并提高油田的自动化输油水平。

1 物联网变送器

1.1 物联网

物联网就是指由众多小型传感器所构成而进行信息交换和通信的网络技术，这些小型传感器主要包括与我们生活和工作息息相关的大型服务器、超级计算机、计算机、手机以及其他一些便携式联网设备等。其特点主要有以下两点：（1）物联网是基于互联网技术而展开的，是对互联网的延伸和扩展；（2）物联网的用户端扩展到任何物品上，即任何物品之间只要建立信息交换和通信，就建立了物联网；（3）物联网能够实现对各用户端隐私的保护，并通过互联网找出各事件的解决方法。随着计算机技术和互联网技术的快速发展，物联网技术因其具有智能感知、识别技术以及适用于各种移动终端等优势而广泛应用于各种网络信息的交换和融合中。因此，物联网被称为未来网络通信技术发展的核心，物联网作为互联网技术的实际应用拓展，主要实现用户利用互联网技术而开展的各种业务和工作。

1.2 物联网模块分析

（1）物联网感知层

物联网的感知层主要是由布置在目标区域内的采集节点对相关数据进行采集，这些采集节点主要是由摄像头、传感器以及其他仪器所构成，而通过各采集点所采集到的数据信息则通过一定手段汇聚到各节点上，然后这些数据经过汇总和前处理后，就能够通过后期的传输层传递给数据处理平台上。

（2）传输层

传输层主要是实现数据运输功能，物联网数据传输层应具备可靠性、高效性等特点，在实际应用中，物联网数据挖掘平台应该结合传感器、有线网、无线网以及其他数据传输方式来实现数据传输网络的构建，传输层的构建能够在一定程度上实现对感知层采集数据的高效传递，进而实现更高效率和层次的信息传递和联系，而且传输层的建立还能够促使物联网数据挖掘系统内的监测系统数据的传输。

（3）数据层

由于物联网数据挖掘具有数据信息量大且数据的类型多样等特性，这些都导致了物联网数据挖掘平台建设对于物联网数据存储设备和数据处理性能具有很高的要求，而对于物联网数据挖掘系统而言，数据层主要由数据源转换模块和分布式存储模块所构成，其中，数据源转换模块主要对物联网内不同类型的数据进行转换，而分布式存储模块的功能则主要是实现对物联网内海量数据的存储。在物联网内不同的对象往往需要通过不同的数据类型来表示，这就导致物联网内数据的异构性成为其数据的根本特性，而且在实际工作生活中，利用不同类型的数据对研究对象进行表示则更有利于数据的使用，这些特性都对物联网内数据源的转换器提出了极高的要求。

1.3 物联网变速器

对于油田自动化控制系统而言，其控制系统主要由电源、变送器和PLC控制器3部分构成，物联网变送器主要是实现了对变送器和PLC功能的整合，即实现测量和控制一体化，有助于提升原油输送环节的安全性、安装及维修效率和经济效益，其工作方式如图1所示。研究发现，集测量与控制于一体的物联网变速器具有油罐液位测量和油温检测等功能，然后通过PID控制方式来实现油泵的开始和停止，而且整个变送器内还配置了油罐液位检测器、管道压力检测器以及原油温度检测和报警系统，而且管道内部还包括信息识别和接受系统，系统既可以通过有线连接也可以通过无线连接。

2 AI调度系统

AI调度系统的工作方式为多站点协同工作方式，而传统的工作方式其原油转运站点之间是互不联系、相互独立的，不能满足整体规划以及协同作用的需求，由物联网变送器和AI调度系统共同构成的系统，其各个站点之间的数据采集是由物联网变送器来完成的，而无线通信以及有线通信等数据传输功能则是由AI调度系统来实现，其中，AI调度系统内油泵启停控制系统主要以分时控制的方式来实现。

2.1 分级控制

各系统按级别可以分为以下几个级别：厂级、区级、队级和站级，其中厂级级别最高，主要执行以下操作指令：接收数据传送、对下级调度系统进行调控、安装人机交互界面、实现各级别系统测试点液位以及对输油泵的状态和启动进行自动控制和监测，并对不达标的情况及时报警；区级和队级主要是接受厂级站所下达的指令，并对下级站发出指令，并在其级别内实现智能调度；战级主要是对數据进行监测，并上传给上级站。

2.2 分时监控

各级别的调动系统采用协同合作即按次序询问方式对下级调度系统发出调度指令，若某次询查时发现突发事件，则将数据直接传递给厂级调度系统，由厂级调度系统依据事情发生的状况及严重与否对事件进行处理和判断，而且分时控制大大缩短了各站点之间的询问时间，提高了系统的效率，确保了各级调度系统在出现问题时，能够第一时间给予处理。

2.3 工作方式及其他功能

（1）调度系统采用协同的方式对各个储油罐液位和输油管网的压力进行监测和控制，第一步为开启液位最高的储油罐的输油泵，在液位低于标准高度时关闭输油泵，若监测到某条输油管道中压力过大，则由系统自己查找管网中的输油泵，然后由系统进行关闭处理，以保证输油管网的压力处于安全范围内。

（2）若AI系统监测到异常情况时，在可控范围内由调度系统解决，若超出调度系统解决能力范畴，则由人工干预，对事件进行解决。

（3）调度系统自身还能实现对输油管网内的温度监测，若温度过低时，则系统对其进行智能干预，使输油泵能够间歇式启动。

结论

对物联网变送器+AI调动系统在输油管网中的应用进行讨论，有助于解决石油工业中人工监测效率低、反馈时间长等特点，可以迅速提升工作效率并有效地降低工人的劳动强度。

参考文献

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[2]侯树文，王永梅，肖慧文.基于PLC的火力发电机组主汽温微分先行控制器[J]. 电力自动化设备，2009（2）：140-144.

[3]马惠杰.对于PLC的模拟控制系统的研究[J].科技创新与应用，2018（1）：101-103.