7月25日,位于河北省廊坊市固安县的集团公司固安卫星基地,管道局通信公司研发人员正在评估北斗高精度自动化监控系统的运行状态。

  “这个由管道局自主研发的监控系统自7月1日正式上线以来,运行平稳、监控精准。”系统总负责人刘喜文告诉记者,这个系统可以对油气管道、站场及阀室周围自然环境进行实时监测,测量管道周围环境的滑坡位移沉降精度可达到毫米级,为管道平稳运行提供全天候、大范围自动化监控服务。

  智能化——

  北斗技术与管网运营融合

  地面沉降、滑坡、岩溶塌陷……地质灾害是让油气管道运营管理者头痛的问题。虽然有诸多检测手段,但对地质灾害的监测、预警始终没有非常成熟的方案。

  “经过走访调研,我们确定将管网全智能化运营与北斗技术相融合,研发一套北斗高精度自动化监控系统,专门解决管道维护中各种灾害的预警和检测。”管道局通信公司卫星通信事业部刘明说。近年来,我国自行研制的全球卫星导航系统日趋成熟,管道局借力前行,将国产北斗技术与油气行业深度融合,在全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理过程中找到融合点,利用北斗技术,为智慧管道发展植入“中国芯”。

  北斗高精度自动化监控系统由基准站、监测站、监测平台及多种传感器组成。基准站建在管道周围牢固可靠地区,犹如系统的基准、标杆,对北斗导航信号进行长期连续观测,并将观测数据实时或定时传送至数据中心,覆盖范围半径达10公里以上。监测站建在基准站覆盖范围内管道沿线易沉降、位移等地质灾害高发地区,对油气管道监测点周围环境进行监测,将监测点观测数据发送到数据处理中心,与基准站数据进行差分算法解算。监测平台对基准站和监测站的数据进行采集、处理、存储及展示,利用差分算法进行解算,消除测量定位误差,实现管道周围监测点毫米级沉降位移变化趋势监控,并结合雨量计、裂缝计、现场视频联动,分析油气管道及周边沉降、位移速率及沉降量成因,根据统计分析结果进行图形化显示及预警安全监控。

  实时性——

  数据监测全天候不间断

  北斗高精度自动化监控系统能实现监测和预警功能。一个重要因素就是这个系统能够将收集到的数据进行实时传输。管道线路大多处于空旷偏僻地带,保障数据传输时效性,对系统监测结果起着至关重要的作用。

  “系统涵盖光缆传输、4G无线传输、卫星通信和北斗短报文4种传输方式,确保数据实时传输。”刘喜文介绍,在阀室或站场有因特网环境的管道区域,可利用光缆进行数据传输。在有移动网络覆盖的管道区域,利用4G通信模块进行数据传输。在既没有因特网又无移动网络覆盖的管道区域,利用卫星将数据中转至有网络区域进行传输。在沙漠、戈壁等既无因特网又无移动网络覆盖的管道区域,可利用北斗短报文终端进行数据传输。

  通过数据进行监测只是北斗高精度自动化监控系统的重要功能之一。这个系统的优势还在于可以实现全天候不间断实时监测,实现事前预警、事中处理、事后统计分析;既不会受地形地貌及天气变化的影响,又能主动提供及时精准的监测信息;无需人员值守,减少人工巡检,提高监测效率;支持短信、邮件及北斗短报文等多种预警方式。

  未来,随着系统在我国的推广运用,各管道调控中心可通过视频联动、可视化界面等现代化监控方式实时掌控高危区域情况。尤其是在处于恶劣自然环境时,一旦管道遭遇地震、台风等重大灾害及突发事件,北斗高精度自动化监控系统就是抢险救灾的生命线,既可以及时报告灾害位置,又可以做到无延时通信,最大限度减少损失。

  前沿性——

  联合攻关不断完善升级

  科技攻关需要多专业团队广泛合作。系统研发团队积极与国内数十家科研机构交流沟通,特邀北京航空航天大学北斗专家参与讨论技术方案。在没有研发经验和技术资料的双重困境下,他们自行设计搭建了一套北斗高精度自动化监测实验系统,建立仿真实验基地。

  系统测试之初,效果并不理想,整个项目陷入困局。刘喜文马上带人与厂家一道分析数据,重新实验。

  刘喜文回忆:“我们不断在系统的精准度、稳定性、进度等各种风险之间权衡利弊。”没有系统实验场地,就在天线场地上支一张桌子作为实验操作台,一支就是3个月;没有精度高、效率高的设备支撑,研发团队自己手工测量大量数据。夜以继日刻苦攻关,换来的是项目研发成功。

  如今,在管网智能运营的新时代,通信公司瞄准科技前沿,将智慧管道与国产北斗卫星导航技术完美结合。随着国家北斗导航全球覆盖进程的提速,北斗高精度自动化监控系统还将走出国门,打造中国品牌。

  □北斗卫星导航发展历程

  第一步,北斗卫星导航试验系统(北斗一号)

  2003年12月,北斗一号系统提供公开服务,面向中国地区提供定位、授时、短报文通信服务。

  第二步,北斗卫星导航系统区域服务(北斗二号)

  2004年至2012年,建成北斗二号系统,免费向亚太地区提供服务。

  第三步,北斗卫星导航系统全球服务(北斗三号)

  2017年11月5日,北斗三号全球卫星导航系统首发星发射成功。

  2020年左右,北斗卫星导航系统将具备全球覆盖能力,向全球提供服务。

  □专家点评

  航天恒星科技有限公司高级工程师万祥:

  北斗高精度自动化监控系统采用目前先进的北斗卫星导航监测技术,并辅以多类传感器,监测效果显著,具有全天候不间断自动监控、覆盖范围广、精度高、多级预警、无人值守等特点,提高了无缝、立体、全时的管道管理效率和管控能力,降低人的不安全行为、物的不安全状态,助力“管网智能运营”推进。

  这个系统研制成功意义深远,完全契合新时代智能管道、智慧管网主题发展需要,具有较强的实用性和广泛的市场应用前景,油气行业与国产北斗卫星导航技术完美结合也将助推企业转型升级。我国正处于向高质量发展的重要阶段,创新是各行业开展新时代高质量发展的原动力。高精度北斗自动化系统在油气行业的研发应用,也会推动企业质量变革、效率变革、动力变革,实现业务发展高质量,为建设具有全球竞争力的世界一流企业贡献力量。

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