油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统的制作方法

专利名称：油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于安全生产监控与监管技术领域，特别涉及油气开采和分离处理、储存 等集输作业的安全监控预警与安全管理方法。
背景技术：
油气集输企业是开采、处理、储存和外输油品及燃气的重要场所，作业区域包括采油 井、三相分离区、储罐区、C02压注区、锅炉区、污水处理区、外输泵区等，其生产和储
运的易燃、易爆物质以及生产设备的数量较多；分布的点多、面广，事故风险高，安全生 产控制和管理难度大，使得油气开采和集输作业的安全生产监控及信息化建设比较困难。 目前，部分油气集输企业开始在某些作业区域建设基本的过程控制系统，但该类系统以保 证生产的产量和质量为出发点，而不是以安全作为主题，其监控手段单一、范围较窄，以 仪表的现场参数监测和显示居多，在综合工艺流程、设备、人员和环境等诸多安全相关因 素上的参数及吾视频的自动监控、预警报警、状态分析、故障诊断和安全管理方面的内容 缺乏，各工区间监控彼此独立，没有一个全面综合的安全监控预警与管理体系，从而造成 油气集输作业安全生产信息获取的及时性、全面性、信息处理、安全保护和应急救援能力 方面严重不足，生产事故时有发生。操作人员无法从整体上实时、准确和全面地监控与管 理油气开采集输作业的安全生产工作，安全监管部门也缺乏对企业生产作业安全动态全面 综合地掌握和了解，监控方法和技术手段的落后影响了油气生产的安全保障和安全管理能 力、应急响应与救援整体水平的提高，难以满足石油工业发展的安全需求。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术和方法的不足，提出一种油气开采集输作业的安全 监控预警和安全管理系统，本实用新型通过对油气生产作业流程、设备、人员和场所等安 全相关因素的危险分析和风险评估，确定安全监控预警和管理的工位、范围和类型，以参 数监控、视频监控和音频指挥调度等多种手段，实现油气生产企业从油气开采、加热、分 离处理、储存到输送等作业整体过程的风险评估、动态智能监控、安全状态分析、事故预 警报警、安全保障控制和安全管理。
本实用新型提出的油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统，其特征在于，该 系统由监控中心主系统和分别与该监控中心主系统相连的多个现场监控子系统组成；所述 现场监控子系统包括设置在各个油气开采工作区域的N个采油井监控终端、污水处理区 监控终端、三相分离器区监控终端、C02压注区监控终端、储罐区监控终端、锅炉区监控终端、集输联合站中心区监控终端、仓库及集输联合站出入口区、外输泵区、注水泵房区等 监控终端。系统的安全监控预警技术与管理方法包括以下步骤和内容 本实用新型的技术特点及效果-
本实用新型的目的是为解决目前油气开采集输作业中存在的问题，提出的油气开采集 输作业安全监控预警及安全管理系统，可实现完成采油井点、三相分离器区、储罐区、二 氧化碳压注站区、锅炉区、污水处理区、配电室、监控中心、集输站区内气象检测区、集 输站区出入口、集输站区周边环境等油气生产作业及场所的参数和视频监控预警、音频调 度和应急指挥，实现流程作业及场所的风险评估、安全状态实时分析、动态智能监控、事 故预警报警、安全保障控制和安全管理等功能，为油气开采集输作业的安全监控与管理提 供完整解决方案，可有效降低事故风险，及时发现异常状态和危险事件，有效抑制重大事 故的发生，有利于査清事故责任及事故发生的原因；及时发现并记录人员的不安全行为， 便于加强人员的安全管理；有利于加强企业危险源及关键设备的管理，提高企业安全管理 的科学性；通过系统联网，可实现远程实时监控，在发生重大事故时可辅助应急救援，促 进油气集输生产的自动化水平和安全保障能力，提高企业安全生产工作的管理和技术水 平，对保护国家及油区人民生命与财产的安全具有十分重要意义。

一
图1为本实用新型的系统结构框图。
图2为安全视频系统的三维监控空间区域划分图。
图3为太阳能发电子系统结构图。
具体实施方式
本实用新型的油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统总体结构如图l所示， 该系统由监控中心主系统和分别与该监控中心主系统相连的多个现场监控子系统组成；所 述现场监控子系统包括设置在各个油气开采工作区域的N个采油井监控终端、污水处理 区监控终端、三相分离器区监控终端、C02压注区监控终端、储罐区监控终端、锅炉区监控 终端、集输联合站中心区监控终端、仓库及集输联合站出入口区、外输泵区、注水泵房区 等监控终端。
本实用新型的监控中心主系统主要包括工业以太网交换机，分别与该工业以太网交换 机相连的参数监控预警主机、视频监控主机、安全分析与管理主机、数据及网络发布服务 器、IP语音电话、显示大屏、语音网关；与各主机相连的报警器；该工业以太网交换机通 过无线路由器与全向天线相连，并且通过企业内部网络与Internet/专用网相连，在内部网 和监控中心之间通过防火墙连接，IP语音电话通过语音网关与普通电话机相连；短信模块 和继电器分别与监控预警主机相连，报警器与继电器相连，视频控制键盘与视频监控主机 相连。 -
5监控中心的工作原理全向天线接收来自各采油井和污水处理区等远端监控区域的参 数、视频和音频信息；信息通过无线路由器传输至各主机、服务器及语音网关组成的网络， 各主机和服务器连接到工业以太网交换机；三相分离区、C02压注区、储罐区、锅炉区等 近端监控区域设备以有线方式与监控中心进行通讯；监控中心各主机间实现互联，可实时 调用各主机中的信息，实现彼此间的联动，各主机上的信息均可通过切换在监控中心液晶 大屏幕上显示，报警器通过继电器与各自的主机相连，依据主机分析判断的危险等级不同 输出预警或报警信号，参数监控预警主机还通过短信模块将危险状态的报警信息发送给相 关人员的手机。
监控中心主要设备及技术参数为
参数监控预警主机实施例采用华北工控的NORCO-510DT,主要技术参数CPU T2500 ，内存为DDR2 1G，硬盘为250G，网口 10M/100M自适应，4个PCI、 4个PCI-Exl、 1个PCI-Ex4、 1个PCI-Exl插槽。
报警器采用XH-S24声光报警器，主要技术参数:工作电压为24VDC，工作电流为《60mA; 报警声压级为》85dB，闪光指数为频率》3(T45次/分，强度》30cd。
继电器釆用研华的ADAM5068模块，主要技术参数通道为8个，触点容量为DC30V01A， 击穿电压为500Vac(50/60Hz)接通时间为7毫秒，断开时间为3毫秒。
视频监控圭机采用华北工控的HB-2000P，主要技术参数CPU Intel 2.5G，内存为2 条DDR 1G，硬盘容量为800G，光驱为16XDVD，工作温度为0~60°C，以太网口 10M/100M 自适应2个，USB 口 4个，串口 1个。
视频控制键盘主要采用深圳微耐特公司的视频以太网控制键盘VNT-KAN260CS，主 要技术参数接口为10M以太网，网络协议为TCP/IP，摄像机控制数量为1024个，控制 协议为PELCO-P， PELCO-D,Vinet编码协议等，功率为5W。
安全管理与分析主机采用华北工控的HB-2000M，主要技术参数处理器为P4 2.8G， 内存为1G,硬盘为160G， 2个USB2.0，串口1个，以太网口 10M/100M自适应2个。
数据及网络发布服务器采用联想万全T280 S5110塔式服务器，主要技术参数CPU 2.0G;内存为1GB;硬盘为4X200GB;安装Windows 2003 Server操作系统。
语音网关采用世纪网通CNG2000 IP语音网关，主要技术参数FXS接口，端口 4 个，协议支持HTTP、 DHCP、 FTP和IEEE 802.1q等。
显示大屏采用仙视电子的PD70H1液晶屏，主要技术参数尺寸(mm)为1708(h) X1030(v) X 150(d)，分辨率为1920 X1080，输入接口 CVBS、 YPbPr、 HDMI、 VGA，亮 度为600 cd/m2。
工业以太网交换机采用研华网管型以太网交换机EKI-7559SI，主要技术参数工作电 压为12-48VDC， 2个单模光纤接口， 8个快速以太网接口，管理可通过Web、 Telnet、串 口控制、Windows程序进行，安全可通过IP/MAC与端口绑定、DHCP服务器、IP访问列 表、802.1X、 SNMPv3完成，1路继电器输出IP电话机采用深圳网络电话公司的DMR-CP01防爆IP电话，主要技术参数连接方
式既支持静态/动态IP地址，也支持PPPoE， 1个WAN以太网接口和1个LANWAN以 太网接口； 1个PSTN接口，符合G.165 16ms回声抵消。
短信模块采用桑荣公司Saro310 GSM Modem,主要技术参数芯片采用Siemens TC35i，工作电压为5 35VDC，接口为RS232/485,支持GSM和GPRS网络，使用SIM卡。
本实施例的无线路由器采用美国朗讯ORINOCO RG-1000 COR无线路由器，主要技术 参数工作频段为2.4GHz，最远距离可传输16km，最大传输速率为IIM，工作电压为 12VDC。
全向天线采用HQJ-2400H9，主要技术参数频率为2.4G，增益为18dBi，垂直面波 瓣宽度为14，水平面波瓣宽度为360，驻波比《1.5，最大功率为100W,信道宽带为60M。
本实施例中监控中心与办公区、上级管理部门通过企业内部网络联接，网络间设置防 火墙以防止病毒等入侵；企业管理部门与上级管理中心设置防火墙，通过Internet/专用网 进行通讯。
本实用新型的现场监控子系统的各监控终端的设备组成及实现的功能具体说明如下
1) N个苯油井区监控终端(N的取值根据实际需要监控的采油井区的数量而定，在每
个采油井区均设置监控终端，各监控终端的配置可相同) 每个采油井区监控终端包括压力传感器、I/O模块、工业以太网交换机、安全视频摄 像机、报警器(如报警灯等执行单元)、无线路由器、单向天线，以及太阳能发电系统；
其中，工业以太网交换机通过i/o模块与采油井压力传感器相连，还通过无线路由器与单
向天线相连；安全视频摄像机与交换机相连，且与报警器相连，太阳能发电系统与所述各 设备相连。
采油井监控终端工作原理采油井压力传感器将4-20mA电流信号传送给I/O模块， 经A/D转换将压力信号以TCP/IP方式传送给工业以太网交换机；
安全视频摄像机将获取的采油井区的三维图像与预设监控空间区域进行对比，其监控 的三维空间区域可从照相机对准的中心向外划分为危险区域、报警区域及安全作业区域， 如图2所示，根据对比结果触发报警灯或停止采油机工作；工业以太网交换机与安全视频 摄像机传给工业以太网交换机连接，再通过与路由器连接的采油井单向天线将参数和视频 信号发送给监控中心，该监控终端各设备所需220VAC电源由太阳能发电系统供应，与现 场的直接工业供电组成冗余供电系统。
上述采油井监控终端的主要设备实施例及其技术参数如下
本实施例中采油井压力传感器采用杰佛伦XPSA本安防爆压力传感器，主要技术参数
测量范围为0 2MPa，精度为士0.P/。FS，响应时间< 1 ms，防爆ATEX认证为ExialICT5 & T6，安装在采油机原油输送干线上；
本实施例的V0模块采用研华ADAM6017模块，主要技术参数接口为10/100S1以太网，7路AI, 2路DO，电流输入范围为4-20mA，电压输入土150mV, 土500mV, ±5V, ±10V, ±1V，供电电源24V;
本实施例的工业以太网交换机采用研华EKI-2525MS以太网PoE交换机，主要技术参 数4个端口，橹输速率为自适应10/100Mps，电源输入为12-48Vdc，有线传输距离为100 米，光纤端口为199Base-FX多模或单模SC型。
本实施例的安全视频摄像机采用Pilz公司的SafetyEYE，主要技术参数为最大监控 范围为120m2， BG认证，保护等级IP65， SIL等级为2级，光照度应大于3001ux，各照相 机安装在边远井区杆上对采油机进行监控；
本实施例的报警器采用LA-P23声光报警器，主要技术参数额定工作电压为DC12V， 工作温度为-30 85。C， 声压范围为105dB土3dB (2m内)。
本实施例的无线路由器采用美国朗讯ORINOCO RG-1000 ROR室外用无线路由器，主 要技术参数工作频段为2.4GHz，最远距离可传输16km，最大传输速率为IIM，工作电 压为12VDC。
本实施例的单向天线采用AirStream AS5800D宽带无线，主要技术参数工作频率 为2.4GHz，接入方式为时分双工(TDD),每信道占用带宽20/40M，内置天线增益为18dBi， 外接最大增益为24dBi。
本实施例的太阳能发电系统结构如图3所示，由太阳能电池板、逆变器、充电控制器 及开关、整流器、蓄电池和所组成，其中，电池板采用阿波莱公司APM72M240W 196x99 电池銜，主要参数单晶硅材料，峰值功率为240W，输出电压为24V，峰值电流为6.5A， 尺寸为1956(mm)X992(mm)X50(mm)，逆变器采用北京远方动力公司的SK700-224,主要 参数输出功能为700W，输出电压为220VAC，工作环境温度为-l(TC-5(TC，冲放电控制 器采用远方动力公司的SDCC-51，主要技术参数额定充电电流5A，系统电压24VDC， 工作温度为-35'C 55'C，控制方式为充电PWM脉宽调制。
2)污水处理区监控终端
污水处理区的监控终端包括已构建成的用于基本过程控制的集散控制系统(DCS)、 IP电话机、彩色红外一体摄像机、工业以太网交换机、视频服务器、解码器、无线路由器 及单向天线；其中，DCS、 IP电话机、视频服务器及无线路由器分别与工业以太网交换机 相连，视频服务器分别与彩色红外一体摄像机、解码器相连，无线路由器与单向天线相连。
该监控终端的工作原理为通过OPC (针对过程工业的对象联接与嵌入)技术从DCS 中提取所需的安全相关信息；视频服务器通过视频线缆与彩色红外一体摄像机连接；解码 器通过485线与视频服务器及摄像机连接，对来自服务器的云台控制及摄像机变焦和旋转 等功能命令进行解码；现场设置防爆IP电话，通过以太网交换机和无线路由器与监控中心 进行音频通讯。
该污水处理区的监控终端主要设备的实施例及其技术参数如下
IP电话机采用深圳网络电话公司的DMR-CP01防爆IP电话机，主要技术参数-连接方式既支持静态/动态IP地址，也支持PPPoE， 1个WA^以太网接口和1个LANWAN以 太网接口； 1个PSTN接口，符合G.165 16ms回声抵消。
彩色红外一体摄像机，其中，摄像头采用杰视达的ST-Y22XA，主要技术参数成像 元件l/4" SONY CCD，红外灯为IRLED， 60PCS/14U/F8，红外照射距离为100m，最低 照度0Lux;其中，视频服务器采用巨融科技的JRS-1网络视频服务器，主要技术参数输 入视频输入为1.0V (P-P) ， 1路BNC，输入电压12VDC/1A，内嵌Web Server,支持IE 监视、配置、升级，支持NTSC/PAL复合视频，10/100M以太网接口，支持RS485接口， 支持远程云台控制；其中，解码器采用巨融科技的JR-A (W)的云台镜头解码器，主要技 术参数PIC系列单片机设计，双通信接口，驱动电压为12V 15V，识别多种协议，云台 8方位及自动控制，镜头功能控制。
DCS可以采用Emerson、 Yokogawa、 Honeywell、 Supcon、 Hollysys等。
工业以太网交换机、无线路由器和单向天线与采油井区所使用的相同。
3)三相分离器区监控终端
该三相分离器区监控终端包括安装在三相分离器上的油水分析仪、压力传感器、可燃 气体报警器、流量传感器和智能执行阀，以及安装在三相分离器附近的安全I/O、安全可 编程逻辑控制器PLC、触摸屏、防爆摄像机、视频服务器及解码器；其中，油水分析仪、 各传感单元及智能执行阀均分别通过安全I/O与安全PLC相连，触摸屏与安全PLC相连，
防爆摄像机通过视频服务器及解码器以有线方式与监控中心的视频监控主机相连。
该监控终端根据危险分析和风险评估，经过定量分析，三相分离器区的仪表功能的安 全要求等级SIL〉1,构建安全仪表系统进行监测和控制；在三相分离器上安装油水分析仪 监测分离器中的油位和水位；安装SIL3压力传感器监测分离器内的压力；安装SIL3带行 程测试的智能执行阀用于控制分离器进出口管道；安装温度传感器测量分离器出油和出水 温度；在三相分离器周边布置可燃气体报警'器；现场的液位和压力等传感及执行设备与安 全I/0连接，各点的安全I/0通过安全总线与安全PLC连接；安全PLC依据设定的模型和 程序对水位、气压和油位等参数进行采集、计算、分析判断等处理；若判断有危险状态， 安全PLC按设定的控制策略输出相应控制指令给执行阀等机构；与PLC连接的触摸屏显示 实时数据值和趋势，可通过它对PLC内的参数进行调整或重新设置；安全PLC通过485线 与监控中心的监控预警总机进行通讯；防爆摄像机以有线方式与监控中心主机进行通讯。 本监控终端主要设备的实施例及其技术参数如下
本实施例的油水分析仪采用昆仑海岸的JDR双界面油水分析仪，主要技术参数，工作 电压为24VDC，量程为0 3米，变送器输出为两路4 20rnA，精度为土0.5XFS，防爆等 级为ExiblIBT4，工作温度为-40一8(TC。
压力传感器采用JYB-K P防护型压力变送器，主要技术参数，量程为0 10Mpa，输 出为4 20mADC，供电电源为24VDC，准确度为±0.5%，防爆等级为Exib II BT4配套安 全栅FB-A。 '
9可燃气体报警器包括探测器和控制器采用深圳特'安电子有限公司的ES2000T和 ESC2000，主要技术参数检测气体为天然气、煤气和CO等，防爆等级为隔爆型探测器， 工作电压为24VDC，控制器为标准输入4-20mA电流，数字+模拟显示，声光报警，信号 输出为4 20mA。
流量传感器采用E+H的Prosonic Flow 90/93W超声波流量计，安全等级为SIL2，接口 为PROFIBUS-PA/DP，管径范围为DN 50-4000，防爆认证，可安装在Zone 1 (ATEX， FM， CSA)
智能执行阀采用Samson的3730-5型数字式电气阀门定位器和3277-5型气动执行器结 合，主要技术参数FF基金会现场总线通讯接口，安全等级为SIL3，工作电压9-32VDC， 额定行程可调；阀门输入24VDC，使用寿命为>5><106次，信号"0"不励磁S ，信号 "1"安全励磁> 19K ，防爆认证为Ex(ia) IIC T6。
安全I/0采用HIMA的F6217模块，主要技术参数接收4-20mA电流信号，SIL等 级为3级，安全时间为450ms，基本误差为0.1%,分辨率为12位，工作电压为24V。
安全PLC采用HIMA的H41q，主要技术参数安全等级为SIL3级，中央模块为INTEL 386EX，单通道循环时间为5ms，工作电压为24V，接口有RS485、以太网和Profibus-DP。
触摸屏采用西门子HMI微型面板K-TP178micro，主要技术参数尺寸为5.7英寸， 分辨率为320X240，用户数据可用内存为1MB， RAM为8MB，接口为RS485，工作电压 为24VDC。
防爆摄像机采用深圳安联的防爆一体化摄像机BENTECH BT-B108S，主要技术参数 防爆等级ExdlIBT6，成像元件为1/3" SONY CCD，信号制式为PAL/NTSC，水平解析度 为480TVL，镜头选择为3.6mm-8mm，工作电压为DC 12V(±10%)，最低照度为0.1 Lux, 摄像机的云台采用安联科技的防爆云台，采用的视频服务器和解码器同污水处理区。
4) C02压注区监控终端
C02压注区监控终端包括温度传感器、压力传感器、电流信号分配器、电压信号分配 器、智能执行阀、触摸屏、彩色红外一体摄像机及嵌入式控制器；其中，温度传感器、压 力传感器、电流信号分配器、电压信号分配器、智能执行阀及触摸屏均分别与嵌入式控制 器相连，彩色红外一体摄像机通过视频服务器和解码器以有线方式与监控中心的工业以太 网交换机相连。嵌入式控制器也以有线方式与监控中心的工业以太网交换机相连。
C02压注区监控终端的工作过程为温度传感器、压力传感器与嵌入式控制器的I/O 口连接；对于流量和液位等其他参数，采用一分二的模块实现嵌入式控制器与原有控制器 共用传感器信号；嵌入式控制器对压注泵进、出口压力、C02罐液位、泵状态、换热器出 口温度等参数进行采集处理，依据设置的程序进行分析和通讯，在紧急状态时输出对压注 泵或阀门实施相应动作的指令；与嵌入式控制器相连的触摸屏实时显示现场的数据和曲线 图，可以通过触摸屏进行参数设置和控制；嵌入式控制器通过以太网接口与监控中心实现 通讯；现场的彩色红外一体摄像机通过网线或光纤将视频信号传输给以太网交换机。-
10本监控终端主要设备实施例及其技术参数如下'
温度传感器采用天津中环温度仪表公司的ZHRT04 —体化防爆温度传感器，主要技术
指标测量量程为-40 100'C，精度为±0.5% FS,耐压30MPa，输出4 20rnA,防爆等级 隔爆型dlICT4。
压力传感器采用昆仑海岸的JYB-K HO-HAG压力传感器，主要技术参数供电电压 24VDC,量程为0-10MPa，输出信号为4-20mA电流，安装在喂料泵进、出口，压注泵出 口等处。
对于流量和液位等信号，利用电压或电流信号分配器，从现场原有仪表分出2路 4 20mA信号，电流或电压信号分配器采用北京华德世纪科技公司的HD21 —入二出信号 隔离器，主要技术参数输入1路4~20mA或0~5V,输出为2路4~20mA或0~5V，工作 电源为24VDC，精度为0.2%。
嵌入式控制器采用RLC一ARM—Plus嵌入式控制器，主要技术参数中央处理器为 StrongARM RISC,操作系统为嵌入式Windows CE，输入为8AI和6DI，输出为6A0和 6DO， 1个以太网接口， 1个RS-232/422/485串口，两个USB 口、两个PS/2 口 (可插接键 盘、鼠标等)。
彩色红外一体摄像机采用安联科技的AL-WB350ASY高清晰红外摄像机，主要技术 参数为图象传感器采用1/3" SONY Super HAD CCD，信号制式为PAL，有效象素为752 (水 平)X 582(垂直)，水平分辨率为480TVL，白天照度0.7Lux/F1.4夜间照度为OLux(红外 灯开启时)，红外夜视距离为50米，工作电压为12VDC。
网络视频服务器和云台镜头解码器与污水处理区相同。
智能执行阀和触摸屏与三相分离器区的相同。
5)储罐区监控终端
储罐区监控终端包括已设置有的温度传感器、可燃气体检测传感器，以及电流信号分 配器、电压信号分配器、执行阀、防爆摄像机及I/0模块；其中，温度传感器、可燃报警 器、电流信号分配器、电压信号分配器及执行阀均分别与I/O模块相连，防爆摄像机通过 视频服务器及解码器以有线方式与监控中心主机相连，I/O模块也以有线方式与监控中心 主机相连。
储罐区监控终端的工作过程为原油储罐的温度传感器、可燃气体报警器连接到I/O 模块，其他信号如流量和液位等通过信号分配器实现信号的一分二， 一路传输给现场显示 单元，另一路传输给I/0模块；1/0模块通过以太网接口与监控中心进行通讯，储罐区四周 设置防爆摄像机监视储罐溢出、人员行为和周边环境等情况。
本监控终端主要设备的实施例及其技术参数如下
I/O模块采用研华的12路通用输入/输出模块ADAM-6024，主要技术参数6 AI， 2AO, 2DI， 2DO，以太网接口，分辨率为12位，工作电压24VDC。
温度传感器采用北京昆仑海岸公司的JWB —体化温度传感器(变送器)，量程为0 100°C，输出为二线制4 20mADC，供电为24VDC，精度为0.2%。 可燃气体报警器与三相分离器区的相同。
电流、电压信号分配器与C02压注区的相同。
执行阀采用欧凯公司的OK81电磁阀，主要技术参数控制方式为常闭或常开式，环 境温度为-2(TC 10(TC，工作电压为220VAC或DC24V，防爆等级为dlICT5。 防爆摄像机、视频服务器和解码器与三相分离器区的相同。
6) 锅炉区监控终端
锅炉区监控终端包括高低水位报警器、温度传感器、压力传感器，电流信号分配器、 缺相检测器、电压信号分配器、执行阀、彩色红外一体摄像机、IP电话机及常规PLC模块； 其中高低水位报警器、温度传感器、压力传感器、缺相检测器、电流信号分配器、电压信 号分配器、执行阀分别与常规PLC模块相连，彩色红外一体摄像机以有线方式与监控中心 的视频监控主机相连，IP电话与监控中心的监控预警主机相连，常规PLC模块与C02压 注区监控终端的嵌入式控制器相连。
本锅炉区监控终端的工作原理为设置高低水位报警器用于检测锅炉的高低水位；设 置压力传感器检测锅炉内压力；设置温度传感器检测锅炉出水温度、回水温度和烟道温度； 设置缺相检测器用于锅炉的断相保护；所有的传感检测及高低水位报警等设备与常规PLC 连接，由PLC实现对温度、压力和报警等信号的采集和处理，按设定的程序对锅炉状态进
行分析；PLC通过以太网接口实现与监控中心的通讯；设置摄像机对锅炉区设备及人员进 行监视和记录。
本实施例中温度传感器采用昆仑海岸的JWB/P—体化温度传感器，主要技术参数量 程为0-15(TC，输出4-20mA，工作电压24VDC，精度为0.2%。
压力传感器采用JYB-K F防护型压力变送器，主要技术参数，量程为0 35Mpa，输 出为4 20mA，工作点样为24VDC，准确度为±0.5%，响应时间为〈00ms。
常规PLC模块采用西门子的S7-200系列，主要技术参数处理器采用CPU226,24DI， 16DO， AI模块为EM235， AO模块为EM232。
电流、电压信号分配器和执行阀与C02压注区的相同。 彩色红外一体摄像机与C02压注区的相同。 IP电话机与污水处理区的相同。
7) 集输联合站中心区监控终端
集输联合站中心区监控终端包括温湿度传感器、风速风向传感器、大气压力传感器、
及I/0模块，其中，温湿度传感器、风速风向传感器、大气压力传感器分别与I/O模块相 连，1/0模块与监控中心的参数监控预警主机相连。
该监控终端的工作原理为在集输联合站中心区设置温湿度传感器、风速与风向传感
器、大气压力传感器等设备采集气象参数，通过I/0的485通讯口将信号传输到监控中心
主机，主要的设备及其技术参数如下 -
12温湿度传感器采用昆仑海岸公司的JWSM-2A型温湿度一体化防爆型传感器，主要技
术参数温度准确度为士0.5r;温度量程为0 5(TC;湿度准确度为±3%朋；湿度量程为
5%RH 95%RH。
大气压力传感器采用昆仑海岸公司的JQYB-A大气压力传感器，主要技术参数量程 为l-110KPa,测量精度士0.25。/。F.S，工作电压为24VDC，响应时间〈100ms，安装在站区 入口高处。
1/0模块与储罐区的相同。
8) 仓库及集输联合站出入口监控终端
仓库及集输联合站出入口监控终端包括红外入侵报警器、烟感传感器、声光报警器、 彩色红外摄像机、门禁系统及I/0模块，其中，红外入侵报警器、烟感传感器和声光报警 器分别与I/0模块相连，门禁系统及1/0模块以有线方式与监控中心相连。
在集输联合站区出入口设置门禁系统和彩色红外一体摄像机，实现出入人员和车辆的 控制与管理，对存有危险化学品、关键设备或材料的仓库等场所设置红外入侵报警器，防 止非法人员侵入，在存有易燃物品室内顶部安装烟感传感器。
该仓库及集输联合站出入口监控终端主要的设备实施例及其技术参数如下
门禁系统的控制器采用MDDID0-1S主要技术参数通讯RS485，通讯速率为 4800-115200bps， ID号为1~99，输入电压为8-15VDC;读卡器采用LD-WG1028，主要 技术参数PCC认证，韦根协议接口，最大感应距离为10cm。
烟感传感器采用昆仑海岸公司的JTY-LZ-1424型离子感烟器，主要技术参数工作电 压为24V，报警电流为40.6mA，复位电压为0.8V。
红外入侵报警采用昆仑海岸公司的PA-450型红外探测器，主要技术参数最大探测 距离为llm;探测角度为35度；安装在集输站区入口和重要仓库的入口处。
声光报警器采用阜新金鼎公司的JDSG型防爆声光报警器，主要技术参数工作电压 为DC24V，防爆等级为ExdlIBT6及ExdlICT6，声响强度为》110 dB,环境温度为-30'C ~60°C，安装在生产现场、仓库的墙壁上。
彩色红外一体摄像机与C02压注区所采用的相同。
9) 计量站、加热炉区、外输泵区和注水泵房区等其他监控终端 本实用新型还可包括在计量站、联合站内的加热炉区、外输泵区、注水泵房区等其他
作业区域采用如上类似的方式建立相应的现场监控终端。
权利要求1、一种油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统，其特征在于，该系统由监控中心主系统和分别与该监控中心主系统相连的多个现场监控子系统组成；所述现场监控子系统包括设置在各个油气开采工作区域的N个采油井监控终端、污水处理区监控终端、三相分离器区监控终端、CO2压注区监控终端、储罐区监控终端、锅炉区监控终端、集输联合站中心区监控终端、仓库及集输联合站出入口区、外输泵区、注水泵房区等监控终端。
2、 如权利要求1所述系统，其特征在于，所述监控中心主系统主要包括工业以太网 交换机，分别与该工业以太网交换机相连的参数监控预警主机、视频监控主机、安全分析 与管理主机、数据及网络发布服务器、IP语音电话、显示大屏、语音网关；与各主机相连 的报警器；该工业以太网交换机通过无线路由器与全向天线相连，并且通过企业内部网络 与Internet/专用网相连，在内部网和监控中心之间通过防火墙连接，IP语音电话通过语音 网关与普通电话机相连；短信模块和继电器分别与监控预警主机相连，报警器与继电器相 连，视频控制键盘与视频监控主机相连。
3、 如权利要求l所述系统，其特征在于，所述每个采油井区监控终端包括压力传感 器、1/0模块、工业以太网交换机、安全视频摄像机、报警器、无线路由器、单向天线， 以及太阳能发电系统；所述工业以太网交换机通过I/0模块与采油井压力传感器相连，还 通过无线路由器与单向天线相连；安全视频摄像机与交换机相连，且与报警器相连，太阳 能发电系统与所述各设备相连。
4、 如权利要求1所述系统，其特征在于，所述污水处理区的监控终端包括已构建成 的用于基本过程控制的集散控制系统、IP电话机、彩色红外一体摄像机、工业以太网交换 机、视频服务器、解码器、无线路由器及单向天线；其中，集散控制系统、IP电话机、视 频服务器及无线路由器分别与工业以太网交换机相连，视频服务器分别与彩色红外一体摄 像机、解码器相连，无线路由器与单向天线相连。
5、 如权利要求1所述系统，其特征在于，所述三相分离器区监控终端包括安装在三 相分离器上的油水分析仪、压力传感器、可燃气体报警器、流量传感器和智能执行阀，以 及安装在三相分离器附近的安全1/0、安全可编程逻辑控制器PLC、触摸屏、防爆摄像机、 视频服务器及解码器；其中，油水分析仪、各传感单元及智能执行阀均分别通过安全I/O 与安全PLC相连，触摸屏与安全PLC相连，防爆摄像机通过视频服务器及解码器以有线 方式与监控中心的视频监控主机相连。
6、 如权利要求l所述系统，其特征在于，所述C02压注区监控终端包括温度传感器、 压力传感器、电流信号分配器、电压信号分配器、智能执行阀、触摸屏、彩色红外一体摄 像机及嵌入式控制器；其中，温度传感器、压力传感器、电流信号分配器、电压信号分配 器、智能执行阀及触摸屏均分别与嵌入式控制器相连，彩色红外一体摄像机通过视频服务 器和解码器以有线方式与监控中心的工业以太网交换机相连；嵌入式控制器也以有线方式与监控中心的工业以太网交换机相连。 '
7、 如权利要求l所述系统，其特征在于，所述储罐区监控终端包括已设置有的温度 传感器、可燃气体检测传感器，以及电流信号分配器、电压信号分配器、执行阀、防爆摄 像机及I/0模块；其中，温度传感器、可燃报警器、电流信号分配器、电压信号分配器及 执行阀均分别与I/O模块相连，防爆摄像机通过视频服务器及解码器以有线方式与监控中 心主机相连，I/O模块也以有线方式与监控中心主机相连。
8、 如权利要求1所述系统，其特征在于，所述锅炉区监控终端包括高低水位报警器、 温度传感器、压力传感器，电流信号分配器、缺相检测器、电压信号分配器、执行阀、彩 色红外一体摄像机、IP电话机及常规PLC模块；其中高低水位报警器、温度传感器、压力传感器、缺相检测器、电流信号分配器、电压信号分配器、执行阔分别与常规PLC模块相连，彩色红外一体摄像机以有线方式与监控中心的视频监控主机相连，IP电话与监控中心的监控预警主机相连，常规PLC模块与CCb压注区监控终端的嵌入式控制器相连。
9、 如权利要求1所述系统，其特征在于，所述集输联合站中心区监控终端包括温湿度传感器、风速风向传感器、大气压力传感器、及I/0模块，其中，温湿度传感器、风 速风向传感器、大气压力传感器分别与I/0模块相连，1/0模块与监控中心的参数监控预警主机相连。
10、 如权利要求l所述系统，其特征在于，所述仓库及集输联合站出入口监控终端包 括红外入侵报警器、烟感传感器、声光报警器、彩色红外摄像机、门禁系统及I/0模块， 其中，红外入侵报警器、畑感传感器和声光报警器分别与I/0模块相连，门禁系统及I/O 模块以有线方式与监控中心相连。
专利摘要本实用新型涉及油气开采集输作业安全监控预警及安全管理系统，属于安全生产监控与监管技术领域，该系统由监控中心主系统和分别与该监控中心主系统相连的多个现场监控子系统组成；所述现场监控子系统包括设置在各个油气开采工作区域的N个采油井监控终端、污水处理区监控终端、三相分离器区监控终端、CO₂压注区监控终端、储罐区监控终端、锅炉区监控终端、集输联合站中心区监控终端、仓库及集输联合站出入口区、外输泵区、注水泵房区等监控终端。本实用新型可实现油气生产企业从油气开采、加热、分离处理、储存到输送等作业整体过程的风险评估、动态智能监控、安全状态分析、事故预警报警、安全保障控制和安全管理。
文档编号G08C19/00GK201255924SQ20082012290
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者磊 关, 骥 刘, 吴宗之, 康荣学, 方来华, 桑海泉, 聂剑红, 谷海波, 魏利军 申请人:中国安全生产科学研究院