智能的國家命脈——從SCADA市場看中國智能油氣管道建設(shè)
智能的國家命脈——從SCADA市場看中國智能油氣管道建設(shè)
工業(yè)革命賦予了人類獲得了駕馭機(jī)械，利用蒸汽的本領(lǐng)，對電磁本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是電氣化革命的發(fā)軔，之后人類發(fā)明了直流和交流發(fā)電機(jī)，以及相應(yīng)的輸配電設(shè)施，進(jìn)而進(jìn)入了電氣化時(shí)代，而計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，還有其他高端通信技術(shù)的快速發(fā)展，更像催化劑一樣，帶領(lǐng)人類文明邁入了信息化社會，隨著信息革命的深入，人類社會目前正在邁入信息化社會的高階狀態(tài)——智能化社會。
隨著各種技術(shù)和概念的激烈碰撞，各種革命性的智能化應(yīng)用相繼誕生，比如最近喧囂塵上，引來議論紛紛的智能電網(wǎng)，其奪目光彩使之成了這場浩浩蕩蕩的智能化革命的旗手，智能電網(wǎng)的利弊成敗我們暫且不論，這場智能化的革命，如同之前幾次技術(shù)革命，必將在未來各行各業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這次我們就談?wù)勚袊闹悄苡蜌夤艿澜ㄔO(shè)和發(fā)展，從一管窺全豹，來看看智能化技術(shù)對我們的生產(chǎn)生活會產(chǎn)生什么具體影響。
首先，要定義下何為智能油氣管道，所謂智能化管道，是相對于非智能化管道而言的概念，傳統(tǒng)的非智能化管道，大部分的信息收集，指令下達(dá)，以及設(shè)備操作都是通過建立在管道沿線各站場的操作人員手工完成。而智能化管道則利用現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對油氣管道的應(yīng)用的智能集合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，實(shí)時(shí)信息收集和反饋，并且在某些關(guān)鍵部位能進(jìn)行自動決策和操作。因此，我們可以借用智能電網(wǎng)的提法，把智能油氣管道定義為：
“以堅(jiān)強(qiáng)油氣管道為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，實(shí)現(xiàn)“油氣流、信息流”的一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、統(tǒng)一合作、友好互動的現(xiàn)代油氣管道系統(tǒng)。”
堅(jiān)強(qiáng)可靠主要指的是實(shí)體管道系統(tǒng)必須足夠安全，能夠及時(shí)處理特殊環(huán)境下的人為或者自然破壞，這是智能油氣管道發(fā)展的物理基礎(chǔ)；經(jīng)濟(jì)高效指的是智能油氣管道系統(tǒng)的能夠在增加管道運(yùn)行效率的同時(shí)減少不必要的設(shè)備以及人力開支，以及降低因事故造成的損失，這是對智能油氣管道發(fā)展的基本要求；清潔環(huán)保指的是智能油氣管道系統(tǒng)能夠降低管道泄露和爆炸事故的發(fā)生頻率，并且能夠在事故發(fā)生后及時(shí)處理，盡可能的降低事故發(fā)生后帶來的環(huán)境影響，并且降低整條系統(tǒng)的能耗和碳排放，這是綠色社會對智能油氣管道系統(tǒng)的基本訴求；統(tǒng)一合作是指智能油氣管道的建設(shè)能使中國整個(gè)油氣管道系統(tǒng)成為一個(gè)整體，使現(xiàn)有管道資源發(fā)揮最大利用效率，這是智能油氣管道系統(tǒng)的發(fā)展方向；友好互動指的是智能油氣管道系統(tǒng)的操作方便，并且具有人性化特點(diǎn)，即終端用戶能夠與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全面的人機(jī)對話，這是智能油氣管道系統(tǒng)的主要運(yùn)行特征。
按照目前油氣管道的智能化進(jìn)展，管道的智能化功能實(shí)現(xiàn)需要依靠一個(gè)總控中心，以及分布于各站場和閥室的遠(yuǎn)程站控設(shè)備，這整個(gè)一套系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)方式，比如管道站場層面的DCS系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)）還有整體管道層面的SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）等，在這幾種實(shí)現(xiàn)方式中，以SCADA系統(tǒng)最為中樞，站場DCS系統(tǒng)一般會和SCADA系統(tǒng)相連，作為SCADA系統(tǒng)的下端子系統(tǒng)，而PLC設(shè)備（可編程邏輯控制器）和RTU設(shè)備（遠(yuǎn)程終端單元）、其他一些智能化儀表和控制設(shè)備以及必不可少的通訊設(shè)備，則是智能油氣管道系統(tǒng)最終端的控制設(shè)備，它們是整個(gè)系統(tǒng)的傳感器和具體控制單元，SCADA系統(tǒng)是目前中國油氣管道智能化的核心。我們可以做一個(gè)形象的比喻，如果把整個(gè)一個(gè)智能油氣管道系統(tǒng)比喻成一個(gè)人，那SCADA系統(tǒng)的中央總控室即是這個(gè)的大腦，而DCS系統(tǒng)是這個(gè)人的四肢，PLC，RTU以及其他智能化設(shè)備就是這個(gè)人四肢上的肌肉和觸覺細(xì)胞，而各種通信設(shè)備就是這個(gè)人的神經(jīng)系統(tǒng)。大腦的作用就是對觸覺細(xì)胞反饋上來的信息進(jìn)行判斷并給出指令，當(dāng)然這一切信息的傳遞都要通過神經(jīng)系統(tǒng)。
目前根據(jù)中石油的數(shù)據(jù)，截至2009年年底，中國擁有68000公里的油氣管道，其中原油管道20000，天然氣管道33000公里，成品油管道15000公里，而在未來五年內(nèi)，這些數(shù)字將以每年約10%的速度增長。根據(jù)Frost&Sullivan的研究，在現(xiàn)存管道中大約有90%的管道都已實(shí)現(xiàn)了初步的智能化應(yīng)用，而在未來的新建管道中，將100%的實(shí)現(xiàn)一定程度的智能化應(yīng)用，如前所言，目前中國油氣管道的智能應(yīng)用主要就是SCADA系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的結(jié)合，其中尤以SCADA系統(tǒng)為目前管道智能化應(yīng)用的核心和中樞。SCADA系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，顧名思義，此系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集為主要功能，但這并不意味著其沒有遠(yuǎn)程和自動控制功能，恰恰相反，遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)是SCADA系統(tǒng)的重要功能之一，如前所言，站場DCS作為SCADA系統(tǒng)的子系統(tǒng)，是SCADA系統(tǒng)的控制功能的主要實(shí)現(xiàn)模塊。
根據(jù)Frost&Sullivan的研究，中國油氣管道SCADA市場規(guī)模不容小覷，并且增長穩(wěn)定，利潤率也高于自動化行業(yè)平均水平，可惜的是，目前國內(nèi)油氣管道的SCADA系統(tǒng)市場幾乎為幾大國外品牌壟斷，如霍尼韋爾（Honeywell），泰爾文特(Telvent),?？怂共_(Foxboro),ABB等，大項(xiàng)目更幾乎完全由幾大品牌所獨(dú)占，以09年的項(xiàng)目為例，長達(dá)近萬公里的西氣東輸二線的SCADA項(xiàng)目就被霍尼韋爾和泰爾文特獲得，其中尤以霍尼韋爾為主。另外在09年，還有像澀寧蘭天然氣復(fù)線，新川氣東送天然氣管道擴(kuò)建，塔中至輪南天然氣管道，安永線等油氣管道SCADA項(xiàng)目都被以上幾家外企所瓜分，國內(nèi)企業(yè)僅能在一些小管線上略有斬獲，09年有據(jù)可查且較具規(guī)模的項(xiàng)目僅有研控公司的川東北-川西北輸氣聯(lián)絡(luò)線一個(gè)SCADA項(xiàng)目。
國內(nèi)品牌在油氣管道SCADA市場缺位的原因無非可以概括為以下兩點(diǎn)。
1，質(zhì)量不過關(guān)；油氣管道為國家能源之命脈，尤其像西氣東輸，川氣東送等大型長距離管道，更是不容任何閃失，而且這些管線需要穿越崇山峻嶺，橫跨沙漠戈壁，面臨零下30度到零上40度的考驗(yàn)，以及狂風(fēng)暴雨，沙塵暴雷暴的危險(xiǎn)，SCADA系統(tǒng)，尤其是那些露天配置在管線閥室的RTU設(shè)備，不僅需要能夠抗過這些極端氣候，還需要經(jīng)年累月的在這種氣候條件下正常工作，
2010-11-29 15:11:47
工業(yè)革命賦予了人類獲得了駕馭機(jī)械，利用蒸汽的本領(lǐng)，對電磁本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是電氣化革命的發(fā)軔，之后人類發(fā)明了直流和交流發(fā)電機(jī)，以及相應(yīng)的輸配電設(shè)施，進(jìn)而進(jìn)入了電氣化時(shí)代，而計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，還有其他高端通信技術(shù)的快速發(fā)展，更像催化劑一樣，帶領(lǐng)人類文明邁入了信息化社會，隨著信息革命的深入，人類社會目前正在邁入信息化社會的高階狀態(tài)——智能化社會。
隨著各種技術(shù)和概念的激烈碰撞，各種革命性的智能化應(yīng)用相繼誕生，比如最近喧囂塵上，引來議論紛紛的智能電網(wǎng)，其奪目光彩使之成了這場浩浩蕩蕩的智能化革命的旗手，智能電網(wǎng)的利弊成敗我們暫且不論，這場智能化的革命，如同之前幾次技術(shù)革命，必將在未來各行各業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這次我們就談?wù)勚袊闹悄苡蜌夤艿澜ㄔO(shè)和發(fā)展，從一管窺全豹，來看看智能化技術(shù)對我們的生產(chǎn)生活會產(chǎn)生什么具體影響。
首先，要定義下何為智能油氣管道，所謂智能化管道，是相對于非智能化管道而言的概念，傳統(tǒng)的非智能化管道，大部分的信息收集，指令下達(dá)，以及設(shè)備操作都是通過建立在管道沿線各站場的操作人員手工完成。而智能化管道則利用現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對油氣管道的應(yīng)用的智能集合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，實(shí)時(shí)信息收集和反饋，并且在某些關(guān)鍵部位能進(jìn)行自動決策和操作。因此，我們可以借用智能電網(wǎng)的提法，把智能油氣管道定義為：
“以堅(jiān)強(qiáng)油氣管道為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，實(shí)現(xiàn)“油氣流、信息流”的一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、統(tǒng)一合作、友好互動的現(xiàn)代油氣管道系統(tǒng)。”
堅(jiān)強(qiáng)可靠主要指的是實(shí)體管道系統(tǒng)必須足夠安全，能夠及時(shí)處理特殊環(huán)境下的人為或者自然破壞，這是智能油氣管道發(fā)展的物理基礎(chǔ)；經(jīng)濟(jì)高效指的是智能油氣管道系統(tǒng)的能夠在增加管道運(yùn)行效率的同時(shí)減少不必要的設(shè)備以及人力開支，以及降低因事故造成的損失，這是對智能油氣管道發(fā)展的基本要求；清潔環(huán)保指的是智能油氣管道系統(tǒng)能夠降低管道泄露和爆炸事故的發(fā)生頻率，并且能夠在事故發(fā)生后及時(shí)處理，盡可能的降低事故發(fā)生后帶來的環(huán)境影響，并且降低整條系統(tǒng)的能耗和碳排放，這是綠色社會對智能油氣管道系統(tǒng)的基本訴求；統(tǒng)一合作是指智能油氣管道的建設(shè)能使中國整個(gè)油氣管道系統(tǒng)成為一個(gè)整體，使現(xiàn)有管道資源發(fā)揮最大利用效率，這是智能油氣管道系統(tǒng)的發(fā)展方向；友好互動指的是智能油氣管道系統(tǒng)的操作方便，并且具有人性化特點(diǎn)，即終端用戶能夠與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全面的人機(jī)對話，這是智能油氣管道系統(tǒng)的主要運(yùn)行特征。
按照目前油氣管道的智能化進(jìn)展，管道的智能化功能實(shí)現(xiàn)需要依靠一個(gè)總控中心，以及分布于各站場和閥室的遠(yuǎn)程站控設(shè)備，這整個(gè)一套系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)方式，比如管道站場層面的DCS系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)）還有整體管道層面的SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）等，在這幾種實(shí)現(xiàn)方式中，以SCADA系統(tǒng)最為中樞，站場DCS系統(tǒng)一般會和SCADA系統(tǒng)相連，作為SCADA系統(tǒng)的下端子系統(tǒng)，而PLC設(shè)備（可編程邏輯控制器）和RTU設(shè)備（遠(yuǎn)程終端單元）、其他一些智能化儀表和控制設(shè)備以及必不可少的通訊設(shè)備，則是智能油氣管道系統(tǒng)最終端的控制設(shè)備，它們是整個(gè)系統(tǒng)的傳感器和具體控制單元，SCADA系統(tǒng)是目前中國油氣管道智能化的核心。我們可以做一個(gè)形象的比喻，如果把整個(gè)一個(gè)智能油氣管道系統(tǒng)比喻成一個(gè)人，那SCADA系統(tǒng)的中央總控室即是這個(gè)的大腦，而DCS系統(tǒng)是這個(gè)人的四肢，PLC，RTU以及其他智能化設(shè)備就是這個(gè)人四肢上的肌肉和觸覺細(xì)胞，而各種通信設(shè)備就是這個(gè)人的神經(jīng)系統(tǒng)。大腦的作用就是對觸覺細(xì)胞反饋上來的信息進(jìn)行判斷并給出指令，當(dāng)然這一切信息的傳遞都要通過神經(jīng)系統(tǒng)。
目前根據(jù)中石油的數(shù)據(jù)，截至2009年年底，中國擁有68000公里的油氣管道，其中原油管道20000，天然氣管道33000公里，成品油管道15000公里，而在未來五年內(nèi)，這些數(shù)字將以每年約10%的速度增長。根據(jù)Frost&Sullivan的研究，在現(xiàn)存管道中大約有90%的管道都已實(shí)現(xiàn)了初步的智能化應(yīng)用，而在未來的新建管道中，將100%的實(shí)現(xiàn)一定程度的智能化應(yīng)用，如前所言，目前中國油氣管道的智能應(yīng)用主要就是SCADA系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的結(jié)合，其中尤以SCADA系統(tǒng)為目前管道智能化應(yīng)用的核心和中樞。SCADA系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，顧名思義，此系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集為主要功能，但這并不意味著其沒有遠(yuǎn)程和自動控制功能，恰恰相反，遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)是SCADA系統(tǒng)的重要功能之一，如前所言，站場DCS作為SCADA系統(tǒng)的子系統(tǒng)，是SCADA系統(tǒng)的控制功能的主要實(shí)現(xiàn)模塊。
根據(jù)Frost&Sullivan的研究，中國油氣管道SCADA市場規(guī)模不容小覷，并且增長穩(wěn)定，利潤率也高于自動化行業(yè)平均水平，可惜的是，目前國內(nèi)油氣管道的SCADA系統(tǒng)市場幾乎為幾大國外品牌壟斷，如霍尼韋爾（Honeywell），泰爾文特(Telvent),?？怂共_(Foxboro),ABB等，大項(xiàng)目更幾乎完全由幾大品牌所獨(dú)占，以09年的項(xiàng)目為例，長達(dá)近萬公里的西氣東輸二線的SCADA項(xiàng)目就被霍尼韋爾和泰爾文特獲得，其中尤以霍尼韋爾為主。另外在09年，還有像澀寧蘭天然氣復(fù)線，新川氣東送天然氣管道擴(kuò)建，塔中至輪南天然氣管道，安永線等油氣管道SCADA項(xiàng)目都被以上幾家外企所瓜分，國內(nèi)企業(yè)僅能在一些小管線上略有斬獲，09年有據(jù)可查且較具規(guī)模的項(xiàng)目僅有研控公司的川東北-川西北輸氣聯(lián)絡(luò)線一個(gè)SCADA項(xiàng)目。
國內(nèi)品牌在油氣管道SCADA市場缺位的原因無非可以概括為以下兩點(diǎn)。
1，質(zhì)量不過關(guān)；油氣管道為國家能源之命脈，尤其像西氣東輸，川氣東送等大型長距離管道，更是不容任何閃失，而且這些管線需要穿越崇山峻嶺，橫跨沙漠戈壁，面臨零下30度到零上40度的考驗(yàn)，以及狂風(fēng)暴雨，沙塵暴雷暴的危險(xiǎn)，SCADA系統(tǒng)，尤其是那些露天配置在管線閥室的RTU設(shè)備，不僅需要能夠抗過這些極端氣候，還需要經(jīng)年累月的在這種氣候條件下正常工作，
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