5G通信技術在高含硫天然氣生產場站的推廣應用研究

張莉 冉波

【摘要】? ? 隨著我國社會的不斷發展，對于天然氣等能源的需求不斷增加，天然氣作為一種清潔能源，在日常的生產生活中有著重要的應用，因此天然氣的開發非常重要。天然氣開發是一項強度和風險都非常高的工作，在開采過程中需要面臨很多風險，特別是高含硫天然氣，由于具有較強的腐蝕性和毒性，開發的風險更高，需要更完善的安全防控技術和管理措施來保證生產的安全性。通過在高含硫天然氣生產場站應用5G通信技術，建立智慧生產系統，可以更好地保障工作人員的安全，提高生產的效率，基于此本文對5G通信技術在高含硫天然氣生產場站的推廣應用進行了探究。

【關鍵詞】? ? 5G通信技術? ? 高含硫天然氣生產場站? ? 生產安全? ? 智能化

一、高含硫天然氣開發面臨的風險和難度

高含硫天然氣中硫化氫的含量較高，這增加了其開發的難度和風險，具體來說體現在以下幾方面：

1.1人員面臨較大的安全風險

硫化氫是一種有毒氣體，如果長時間暴露在含有硫化氫的環境中，對導致人體呼吸系統受到損傷，甚至威脅生命。除此之外，硫化氫還會對環境造成巨大的破壞，因此在高含硫天然氣場生產過程中，出現天然氣泄漏，可能會造成非常可怕的后果。除了開發環節外，在運輸和使用任何一個環節都不能夠松懈，一旦出現泄漏都會給人體和自然環境造成較大的危害。

1.2硫化氫具有腐蝕性，增大了運輸風險

對于高含硫天然氣來說，其中含有大量的硫化物雜質，這些硫化物雜質呈現酸性，管道、設備等長期接觸高含硫天然氣，處于酸性條件下，會加劇腐蝕，縮短其使用壽命，增加安全事故的風險。因此在進行高含硫天然氣的開發時，需要加強相關設備和管道的防護水平。

1.3質量安全和環境管理的難度大

在高含硫天然氣的開采工作中，由于其具有較高的腐蝕性，因此可能會導致相關設備和管道出現焊縫開裂的問題，導致出現安全事故。因此高含硫天然氣開發中，需要加強原材料、施工質量和過程質量控制，強化質量安全和環境管理，保證生產過程的安全性。

在高含硫氣田的開發過程中，面臨的安全風險較多，而且一旦出現安全事故，可能會造成極大的損失，威脅生產人員的生命安全，因此對于高含硫天然氣生產場所，必須要加強安全管理工作，消除安全隱患。應用5G通信技術來構建高含硫天然氣生產場站智慧系統，通過該系統來進行生產管理，能夠有效的提高生產的安全性，避免事故的發生，在保證生產人員安全的同時，降低高含硫天然氣場開發過程中對于環境的破壞。

二、基于5G通信技術的高含硫天然氣生產場站智慧系統組建

相較于4G、3G等移動通信技術，5G通信技術具有明顯的優點，帶寬更高、延遲更低，因此具有更重要的應用。基于5G通信技術的特點，使其能夠構建分布式核心網絡，能夠同時構建出多個虛擬網絡，并且對網絡資源的分配進行優化，從而能夠使多元化的需求得到滿足。基于5G通信技術，可以提高通信速率，再結合物聯網、云計算、大數據和人工智能等先進的技術手段，可以及時發現、判斷安全風險，從而更好地保證生產活動的安全性。如通過5G技術能夠建立油氣水井的物聯網解決方案以及場站無人值守、管線監測等，通過應用這些先進技術，以及5G通信技術作為支撐，能夠對氣田生產動態進行全面的感知，對氣田變化趨勢進行預測，智能化的操控氣田行為，優化氣田管理，為氣田的決策提供信息支持，實現氣田的智能化管理，提高高含硫氣田生產的安全性。

三、高含硫天然氣生產場所5G通信系統技術的應用

3.1高清視頻監控及回傳系統

在高含硫天然氣生產場站，對于大門、泵房、加熱爐以及罐區重點區域，都應設置高清攝像頭進行全方位、無死角、全天候的監控，通過應用5G通信技術，能夠將這些視頻信息實時的傳輸給服務器，工作人員可以實時查看，并且可以進行調閱和回放，從而確保管理人員可以掌握生產現場的實時情況。

利用人工智能技術，對高清視頻圖像進行實時的分析，若發現存在跑、冒、滴、漏或者是其它各種危險情況時，系統能夠智能檢測到并且進行報警。此外，高清視頻監控系統還應進行區域入侵監測、絆線檢測、遺失檢測、遺留檢測、方向檢測、徘徊檢測、人群流量統計等，為管理人員提供現場的信息支持，輔助其進行管理工作。

3.2? VR/AR輔助控制

VR/AR作業輔助控制的載體是計算機，利用這一載體，其能夠提供人工智能服務。由于其具有智能感知、智能交互等功能，因此能夠適配企業標準化作業流程，為場站運行提供標準化信息支持，能夠使工作人員在工作過程中有依據可以遵循。

此外，VR/AR輔助控制在生產巡檢方面也有重要應用，通過應用機器深度學習、人工智能識別、圖像學習等先進技術手段，將這些技術和VR/AR技術結合起來，將反饋的信息疊加顯示到眼鏡上，為工作人員提供信息幫助，推動生產的智能化。

AR智能作業輔助系統具有語音識別、作業輔導、設備工藝擬合和人臉識別等方面的功能。通過利用語音降噪算法，能夠降低噪音，在噪音中實現語音指令的準確識別，根據語音指令進行操作;通過頭戴式計算機來替換手持終端，可以將作業指導的多維信息實時疊加到操作部位，實現“可視化”的作業指導，提高作業的準確性和效率。設備工藝擬合是指，將設備3D工藝動畫匹配到設備實景中，通過理論和實踐結合的方式來進行作業要求的宣講以及指導，使工作人員更容易理解，從而更好地掌握關鍵和復雜操作，提高操作的安全性。通過AR人臉識別，可以進行進出站驗證，效率和準確性都更高。

3.3? 機器人站內巡檢

應用機器人可以實現自動巡檢，機器人的巡檢路徑可以通過激光導航來引導，這樣可以更好地適應不同的現場環境，保證機器人按照規劃路徑來進行巡檢，從而提高巡檢的針對性。

除此之外，智能機器人還能夠自主巡檢，即在不人工設定路徑和目標地點的情況下，由機器人自主確定路線，對生產場所進行檢查。在自主巡檢工作中，機器人能夠智能的循跡避障，并且實現路徑的自主規劃。智能機器人上搭載了多種傳感器，如高清攝像頭、熱成像攝像頭等，通過這些傳感器，其能夠對加熱爐、泵體和管線等溫度敏感區域的溫度進行測量，若發現溫度過高則會自動報警，并且完成過熱部分的智能讀表和故障分析等。

機器人搭載的高清攝像頭能夠對溫度超標的部分進行詳細的觀察，并且將視頻和探測到的數據信息實時傳輸給后臺，并且進行保存，為事后的計算分析提供數據支持，提高運行維護管理水平。若需要人工排除故障，機器人能夠引領運維人員到達事故地點，來排除故障，并提供其搜集到的信息，為排除故障提供支持。

在環境不允許人工作業的情況下，也可以利用機器人來排除故障，通過應用5G通信技術，利用其低時延的特點，能夠實現機器人的實時控制，這樣可以采用控制排險機器人的方式對故障、險情等進行處理。

高溫、毒氣等對人體安全造成巨大威脅的因素，不會影響到機器人的正常工作，機器人可以在這些條件下近距離拍攝故障情況，并將高清視頻傳輸給指揮中心，使工作人員對實際情況進行更加準確的判斷，從而對排險工作進行指導，更快、更準確的排除險情。

此外，還可以通過控制機器人的方式進行排險操作，通過搭載機械臂，機器人可以進行關閉閥門、撲滅火源等操作，從而在人無法靠近的情況下，排除問題。通過應用機器人來代替人工進行排險，能夠更好地保證人員安全，提高搶險的安全系數。機器人還能夠實現歷史巡檢錄像、內網遠程操控和指定地點巡邏等多方面的功能。

3.4? 無人機巡檢研究

通過利用無人機可以實現高含硫天然氣場站的快速巡檢，利用5G通信技術可以將無人機捕獲的信息實時傳遞給地面工作人員，從而使工作人員可以實時掌握場站的工作情況。無人機巡檢主要分為巡檢無人機、云端控制系統和本地飛行控制端等三部分。其中巡檢無人機的作用是在生產場站上飛行并且采集數據，通過讓無人機搭載不同的設備，可以采集不同類型的信息，如通過在無人機上搭載可見光相機，能夠拍攝出高清圖片，其能夠將信息傳輸給地面，通過內業處理軟件，能夠合成全景，對生產的實時情況進行檢查;搭載可見光相機的無人機還能夠拍攝高清視頻，從而全面掌握地面的實時情況，視頻可以保存，方便后續進行分析;云端控制系統的功能是任務處理和數據加密及處理等，通過其可以向無人機下發指令，無人機獲取的影像可以在云端儲存儲;本地飛行控制端具有飛行控制、任務管理和航線規劃等功能，可以保存巡檢得到的視頻和圖片等成果。當發現存在生產問題后，系統會通知工作人員，對問題進行處理，從而更好地保證生產的安全性。

四、結束語

隨著物聯網的發展，5G技術以其具有的高帶寬、大連接和低延遲等方面的特點，在工業生產中具有越來越重要的作用，通過應用5G技術，能夠實現工業生產各生產要素之間的聯通，通過和智能化、自動化等先進技術結合，能夠實現各生產要素之間的協同配合，進而使生產效率得到有效提升，并且更好地保障生產的安全。在高含硫天然氣生產場站中應用5G通信技術，構建“5G+邊緣云計算+大數據+人工智能”新架構，能夠推動生產過程全方位、全天候的監督，對生產過程中的安全風險進行有效管控，保證生產安全，提高生產效率。

參? 考? 文? 獻

[1]韓林元， 馮小波. 5G技術在天然氣智能化控制上的應用[J]. 信息周刊， 2019， 000（045）：P.1-1.

[2]范兆廷， 袁宗明， 段勇，等. 高含硫天然氣的開發與處理[J]. 重慶科技學院學報（自然科學版）， 2008（03）：13-15.

[3]李立勇. 5G通信技術應用場景和關鍵技術探討[J]. 數碼世界， 2019， 000（004）：36.

[4]成誠. 5G通信技術在工業建設的應用[J]. 中國戰略新興產業， 2019（30）.

[5]曲大偉. 關于高含硫天然氣處理技術研究[J]. 化工管理， 2017， 000（027）：155.