您的当前位置:首页 > 新闻中心 > 行业新闻
          行业新闻

          天然气计量检定智能化研究与实践

          发布日期:2020-04-15 08:37:01  来源:  作者:  浏览次数:
          【导读】:本文描述致力于打造一座多维度的智能化计量检定机构,实现检定过程的动态预测、最佳决策和实时响应,实现检定计划、过程实施、质量数据全面互联贯通及共享,确保检定全生命周期的精确追溯。......

                  摘要: 基于西气东输管道公司南京计量测试中心 “三站一中心”的运行管理模式,结合天然气计量检定分站自身业务特点,探索中高压天然气流量计检定智能化有效解决方案,寻求计量行业智能化水平的整体提升。通过打通南京、广州、武汉三地通信数据链路,搭建计量检定数据中心,建立智能检定管理平台,运用大数据技术实施生产计划排程与动态调整,实现检定跨区域统一管理; 建立精确的计量检定站场水力仿真模型,运用机器学习算法训练智能控制器,开发具备离线和在线功能的数字孪生体,实现检定过程的虚拟化与检定数据的可视化。综上所述,致力于打造一座多维度的智能化计量检定机构,实现检定过程的动态预测、非常佳决策和实时响应,实现检定计划、过程实施、质量数据全面互联贯通及共享,确保检定全生命周期的精确追溯。

           
                  西气东输管道公司南京计量测试中心建有中高压 mt 法原级-临界流文丘里喷嘴法次级-涡轮工作级一套完备的量值传递与溯源体系[1 - 2],其所辖南京、广州、武汉三地计量检定室承担着西气东输管道公司和国内华东、华南及华中地区的中高压天然气流量计检定任务。由于地理区域跨度大,检定业务开展、信息共享及收集的难度较大,带来管理上的诸多不便。随着人工智能、大数据、虚拟现实技术的迅猛发展[3 - 5],国际kao_qian的管道公司已经启动数字孪生体与工业互联网建设,南京计量测试中心紧随技术发展趋势,开展了一系列天然气计量检定智能化研究工作,实现智能化技术与检定业务的交互融合。 1 计量检定自控系统计量检定自控系统包括站控系统、检定系统、数据中心以及检定管理平台等,是智能化建设的重要载体[6 - 7]。
           
           
                  站控系统用于现场工艺控制,包括检定相关参数采集、工艺及控制阀门、关键点参数,报警提示。检定系统主要包括检定服务器、检定操作工作站,负责对检定数据进行处理、计算、量值确认、报表,与站控系统实时通讯。数据中心主要由串口服务器、工业计算机、FF 总线采集器等设备组成,负责对计量检定标准流量计、核查流量计、差压变送器、温度变送器、压力变送器以及被检流量计流量、温度、压力、在线色谱分析仪等的现场测量信号的采集、处理,对站控系统及检定数据进行存 储、处 理、计 算、量 值 确 认。检定管理平台采用 “互联网 + ”技术实现流量计检定全过程管理,包括合同签订及下达、流量计堆栈 系 统 收 发、客 户 服 务、证 书 流 转 等 环 节 管理等。
           
                  以上系统遵照信息安全相关要求,部署在企业内网,通过传输服务器外网端口实现内外网数据交换,满足各类用户在内、外网环境下按照授权访问,通过多级防护保证系统安全。 
           
          2 检定智能化研究与应用
           
          2. 1 基于数据贯通及共享的计量检定数据中心
                  基于南京、广州、武汉 “三站一中心”的运行管理模式,结合南京分站、广州分站独特的业务及管理需求,按照中国石油集团公司计量发展规划,在南京建设计量检定数据中心,以计量检定数据中心为基础,逐步实现了南京、广州、武汉三地计量检定数据及业务向计量检定数据中心的汇聚和高端业务集成,构建起国家天然气领域检定技术机构 “私有云”雏形。
           
                  计量检定数据中心架构选用虚拟化技术方案,主要由多台虚拟机及虚拟机上的应用程序组成。软件系统架构中,虚拟化平台居于核心位置,为各个应用提供虚拟机运行环境支持。采用三层架构,上层安装应用软件,对数据进行统一管理与分析; 中间层对集群内硬件资源进行管理与分配;底层由物理服务器、交换机以及存储设备构建资源池。在服务器中安装虚拟软件能够克服服务器资源受现有资源的架设方式、地域或物理组态所限制,打破不同服务器的不可切割障碍,使用户可以比原本的组态优化的方式来应用服务器资源。
           
                  采用虚拟化对于设计、实施、部署及今后运行维护方面存在巨大优势,从系统及数据安全性上能够通过虚拟化技术在保证系统不间断运行的前提下,实现虚拟机的无缝自动迁移,保证了系统的可靠性及安全性。 
           
          2. 2 基于数字孪生体的智能检定
                  通过研究合理约束条件设定,采用水力仿真软件运用工艺管线布局与运行数据、设备技术参数、检定数据,建立站场工艺流程的局部管网、稳态水力分析模型; 运用检定历史数据及实时数据,建立机器学习算法开发并训练压力、流量调节的智能控制器,建立检定站优化控制分析预测方法,实现水力仿真与智能控制器的交互运行,预期达到水力仿真与智能控制器交互预测模型精准匹配,同时与站场工控系统实时通讯。检定作业需求下达至数字孪生体,通过智能控制器与仿真模型多次试验迭代,快速实现多方案优劣验证与比对分析,自动计算非常优解。非常优解指令下达至站控系统启动流程智能切换逻辑,按照检定规程及校准规范开展检定或校准作业。
           
                  在自控系统,建立工艺模拟仿真模型与智能控制器,利用物理模型、运行历史数据通过等比例情景再现真实的生产状态,集成多物理量的仿真过程,在虚拟空间完成映射,直观形象地对工艺流程进行数字化管理,作为控制模拟及预测辅助工具。智能控制器与工艺模拟软件数据实时通信,共同计算控制逻辑并将调整命令发送至站控系统控制调节阀门逻辑操作。站控系统以通讯方式将数据传递给检定系统,进行检定数据计算,上传至数据中心,技术路线如图 1 所示。
           
                  基于数字孪生体的智能检定可全方位、多角度、多维度展示检定全过程,直观动态反映设备、区域等资源状态,深入细化仿真数据统计,辅助检定质量追溯定位问题根源。实现了智能运行、智能检定的需求,同时极大提高检定作业的效率。仿真模型与现实系统并行运行,确保与实时生产数据互联,直观展示设备状态及系统性能,全面提升管理可视化水平,便于远程监控与运维。
           
           2. 3 基于大数据的生产计划排程与动态调整
                  智能检定管理平台能够统一管理南京、广州、武汉三地检定业务,包括检定计划制定安排、合同办理、样品收发、检定校准作业操作、检定校准证书流转等业务的过程管理。该系统具备在线系统、APP 系统及微信公众号 3 种形式,可通过在线展示、文件导出、模板打印等多种方式实现数据的输出。在制定检定计划时,检定管理平台将根据库存流量计数量和类型,自动匹配提出结合送检时间、流量计技术参数核算后的非常优拆装量方案,实现基于大数据的生产计划排程与动态调整。
           
                  在样品收发环节,采用立体仓库的智能堆栈系统,流量计输送至入库缓存区,人工完成组盘后,物料码绑定,系统分配库位,通过货型检测的物料由堆垛机搬运至指定货位。立体仓库系统中采用负载均衡,先进先出的策略优化仓储管理,使整个流量计仓储的运作流程、信息处理等达到迅速、准 确、及 时 的 效 果,入 出 库 管 理、盘 库、报表等工作量变得简单快捷,减少人工操作出现的错误率,完成检定收发环节的双向追溯和跟踪。检定管理平台与智能堆栈系统交互,全面提升了分站管理工作的系统化、规范化、自动化水平,提高了工作效率和管理水平,避免了重复劳动,间接降低了劳动成本。
           
           2. 4 基于大数据驱动的过程质量控制
                  计量检定过程的质量控制主要包括标准装置参数有效性核查、检定过程与证书数据判断与处理、标准装置及配套设施计的全生命周期管理。标准装置参数有效性核查将检定过程产生的历史数据建立关联数据矩阵。每一个行向量作为一条独立的流量标准装置行为数据。利用大数据的关联分析与频繁模式识别方法对历史流量标准装置的行为数据进行关联模式识别。
           
                  检定过程与证书数据判断与处理是将在线核查判据作为中止检定作业的触发条件,增加粗大误差剔除、报警值剔出功能。被检流量计声速核查数据、参数修正后核验数据范围作为被检流量计状态性能判断指标,实现电子化存档,为用户提供增值服务,预判流量计生命周期,对运行使用数据质量定性分析。
           
                  标准装置及配套设施全生命周期管理是将流量标准装置及其配套设施产生的过程数据误差与数据形成时间相关联,形成流量标准装置计量误差的时间序列。将前步生成的时间序列数据输入到预测模型后,利用趋势分析方法对未来一个或者几个周期内流量标准装置的计量性能进行预测,从而有助于及时做出状态预判。
           
           2. 5 基于图像识别与 VR 技术的的拆装作业过程监管
                  检定管理平台增加了作业可视化功能,采用防爆移动端编制流量计安装拆卸作业票,基于人脸识别功能和自动拍照,用于 APP 登录、签字和人员查验管控,作业前,开展 JSA 分析逐步逐项分析风险; 作业中,系统配置操作文件,自动按照作业票卡的内容实现关联,可随时调取相关作业文件查看。按照作业文件规范的操作步骤和内容,逐一现场核对,唱票执行确认,操作人员佩戴 VR 眼镜提示风险。系统会记录各节点的时间、地点、人员、照片取证等信息,可实现对作业过程的全程管控。作业后,完成的作业票卡自动存档,支持在线生成和纸质记录同样式的作业许可表格,支持下载打印等功能。生成统计表,可按照检定台位、作业完成时间等分类统计。拆装作业智能监管已实现了作业过程全要素移动化管理,详细记录作业过程,提高审批工作的及时性、有效性,加强对过程监管,积累过程数据的量化管理。 
           
          3 结束语
                  ( 1) 通过智能化研究与管理,不仅能够解决“三站一中心”分散管理带来的安全管控风险、计量检定质量管控风险、合规及独立性运营风险,更能够极大的提升机构运行效率,节约大量的人力、物力资源。
           
                   ( 2) 所建立的计量检定数据中心,已形成了行之有效的多结构信息化雏形,同时计量检定数据中心留有计量检定机构数据传输接口,可为全面提升天然气计量检定行业整体信息化、自动化、智能化、数字化水平服务,为天然气计量检定领域构建全国一体化的数据管控中心,奠定了技术基础。
           
                  ( 3) 未来,检定机构将进一步建立融合边缘计算与云端计算的一体化平台,采用大平台、虚拟化应用模式提高大数据的处理能力,旨在全面挖掘数据价值,利用数据进行分析、决策,助推早日实现计量领域服务与信息的同时交付。

          注明:淮安三畅仪表文章均为原创,转载请标明本文地址http://www.dqxee.cn/

          相关的产品

          与“ "相关的内容

          推荐产品: 精密数字压力表 K型热电偶 铂热电阻 智能压力校验仪 一体化温度变送器 压缩空气流量计 天然气流量计 智能流量积算仪 智能温度巡检仪 不锈钢压力表 电磁流量计 磁翻板液位计