智能化技術在輸油站數字化改造與無人值守輸氣站建設中的應用研究

摘要：隨著能源行業對智能化和數字化轉型的需求不斷增加，智能化技術在輸油站和無人值守輸氣站的應用逐漸成為提升運營效率、安全性和管理水平的關鍵。圍繞智能化技術在輸油站數字化改造與無人值守輸氣站建設中的應用展開，探討了智能監控、遠程診斷、自動化巡檢、故障預測與應急響應等技術的集成與實踐。研究表明，通過智能化改造，能夠顯著提高設備故障診斷與維修效率，降低人工成本，減少設備故障率與停機時間，延長設備使用壽命，提升安全保障能力。

關鍵詞：智能化技術；輸油站數字化改造；無人值守輸氣站建設

一、前言

隨著能源行業的快速發展，智能化技術在輸油站和輸氣站的應用逐漸成為提升運營效率、安全性和降低人工成本的重要手段。特別是在輸油站的數字化改造和無人值守輸氣站建設中，智能化技術通過集成物聯網、大數據、人工智能等前沿技術，實現了設備監控、數據分析和遠程操作的自動化。通過數字化轉型，輸油站和輸氣站能夠實時監控設備狀態、預測故障風險，并優化資源配置和能效管理，有效提高了系統的安全性與穩定性。本文將探討智能化技術在這些領域的應用現狀、面臨的挑戰及未來發展趨勢，為推動能源行業的智能化轉型提供理論支持和實踐指導。

二、輸油站數字化改造需求分析

（一）輸油站現狀及存在的問題

1.設備老化與故障頻發

許多輸油站的設施和設備使用年限較長，存在老化和磨損問題，導致設備故障率上升。老舊設備在高負荷運行下容易發生泄漏、腐蝕等安全隱患，增加了維護成本和設備停運的頻率[1]。此外，傳統的檢修模式依賴人工檢查，難以及時發現隱患，影響了輸油系統的穩定性和安全性。

2.信息化程度低

目前，部分輸油站的信息化建設尚不完善，數據采集與監控系統的覆蓋面有限，信息化程度較低。生產數據和運營數據缺乏有效的整合與分析，導致決策支持不足。數據的孤島化使得管理者難以全面掌握站區運營狀況，影響了資源調配和應急響應的效率。

3.安全管理體系薄弱

輸油站作為重要的能源基礎設施，面臨著火災、爆炸、泄漏等安全風險。然而，部分站點的安全管理體系尚不健全，風險評估和防控措施存在薄弱環節。應急響應能力不足，員工安全培訓和應急演練頻次較低，難以應對突發事件，導致安全事故發生的風險較高。

（二）數字化改造的目標與需求

表1列出了智能化技術在輸油站數字化改造與無人值守輸氣站建設中的主要目標及量化指標，重點關注設備運行效率、安全性、能效、人工干預減少、數據管理等方面[2]。通過引入實時監控、預測性維護、智能調度和AI分析，預期可顯著降低故障率、事故率和能源消耗，同時提高數據傳輸效率和故障響應速度，進而減少人工操作、優化資源配置，實現更高效、更安全的運營。

（三）智能化技術在輸油站數字化改造中的應用場景

智能化技術在輸油站數字化改造中的應用涵蓋了多個關鍵場景，主要體現在智能監控、自動化巡檢、故障預警和遠程控制等方面。通過引入傳感器、物聯網（IoT）設備和數據采集系統，實時監測輸油站的設備狀態、流量、壓力、溫度等關鍵參數，確保運營過程中的安全與穩定。智能化巡檢系統替代傳統人工巡檢，通過無人機、機器人或自動化巡檢設備實現對輸油站設備的全天候監控與維護，大幅提升了巡檢效率和精準度。

如圖1所示，基于大數據分析與機器學習，故障預警系統能夠提前預測設備故障或異常，減少停機時間和維修成本[3]。遠程控制與自動化調度系統使得操作人員可在遠程平臺上對輸油站設備進行實時調控，確保生產過程的靈活性與安全性。通過這些智能化應用，輸油站的運營效率、可靠性和安全性得到顯著提升，推動了數字化轉型的深入發展。

三、智能化技術在輸油站數字化改造與無人值守輸氣站建設應用方案

（一）輸油站數字化改造方案

1.自動化控制系統

自動化控制系統是輸油站數字化改造的核心技術之一，通過集成先進的傳感器、執行器和實時監控系統，實現對輸油過程的全面自動化管理。該系統能夠實時監控油品流量、壓力、溫度、濃度等重要參數，并通過閉環控制自動調節流量閥門、泵組、加熱設備等，確保輸油過程的高效和安全。此外，自動化控制系統還可與遠程監控平臺集成，實現對多個輸油站點的集中管理。通過數據分析，系統能夠識別潛在故障，自動生成維護或檢修通知，提前采取措施，避免生產中斷和設備損壞。通過高度自動化的操作，減少人工干預，優化運行效率，降低人為錯誤和管理成本。

2.無人機監測與巡檢

無人機監測與巡檢是提升輸油站安全性和運營效率的重要手段。傳統的人工巡檢需要大量的時間和人力，并且存在高風險，而無人機可以高效、精準地執行巡檢任務。通過裝備高精度的攝像頭、紅外熱成像儀和氣體傳感器，無人機可以對輸油管道、儲罐及站區設備進行全方位巡檢，實時捕捉設備狀態與環境變化。在發現異常時，無人機能夠迅速傳送高清圖像和數據到監控中心，幫助運維人員及時做出決策。同時，無人機可以在復雜環境和危險區域執行巡檢任務，降低人員安全風險。長期使用無人機巡檢還可減少人工巡檢的頻率，降低運營成本，提升輸油站的監控能力和應急響應速度。

3.智能數據分析與處理

智能數據分析與處理是輸油站數字化改造的核心組成部分，通過對大量實時采集的數據進行深入分析，幫助運營方優化管理決策。傳感器和監測設備將實時數據傳輸到數據處理平臺，利用人工智能（AI）算法和機器學習技術，對數據進行處理、分析和預測。例如，系統可以分析設備運行狀態、識別潛在故障風險，提前進行維護或更換，還能優化能源消耗和資源配置，提升效率。此外，智能分析還能夠幫助發現操作流程中的不規范之處，優化調度方案，提升整體運營效率。通過大數據分析，輸油站可以實現精細化管理，提升故障預警和處理能力，減少停工損失，確保生產環境安全穩定。

（二）無人值守輸氣站建設方案

1.遠程監控系統

遠程監控系統是無人值守輸氣站建設中的關鍵組成部分，通過集成先進的傳感器、智能化設備和信息技術，實現對輸氣站的全天候遠程監控。該系統可以實時采集輸氣管道、氣體儲罐、泵站及其他關鍵設備的運行數據，如壓力、流量、溫度、泄漏檢測等信息。遠程監控系統的核心優勢在于能夠打破空間限制，遠程操作和查看輸氣站的實時運行狀態，減少了人工巡檢的頻率和人員的操作風險。系統配備了實時報警功能，當某項設備出現故障或異常時，能夠第一時間發出警報，通知運維人員采取相應的措施[4]。與此同時，監控平臺還具備歷史數據存儲和分析功能，便于運維人員進行故障診斷和設備維護優化。遠程監控系統還支持與智能調度系統、智能控制系統等其他智能系統進行集成，實現數據共享與智能決策。通過集成先進的通信技術，無論是在地理位置上遠離輸氣站的辦公室，還是在其他遠程控制中心，運維人員都可以通過計算機、平板或手機等終端設備隨時監控設備狀態，快速響應各種突發事件，從而大大提升了輸氣站的管理效率與安全性。

2.預警與應急處理系統

預警系統首先依靠氣體泄漏探測器、壓力傳感器、溫度傳感器等環境監測傳感器對輸氣站的各個重要環節進行實時監控。一旦監測到某項數據指標超出設定的安全范圍，系統將自動觸發預警，并將信息發送到遠程控制中心。與此同時，系統會根據故障類型自動執行應急響應措施，如啟動緊急切斷閥、啟動備用氣源等。預警信息還將通過短信、郵件或電話等多種方式及時通知現場維護人員和管理人員。應急處理系統不僅具備實時響應功能，還具有自動化應急處置能力。在出現故障或危險時，系統能夠自動啟用備用設備、調整壓力或流量，甚至執行自動化的氣體泄漏控制措施，最大限度地減小事故帶來的影響。當情況超出自動應急處理能力時，系統會啟動人工干預流程，通過遠程指揮和現場人員配合，快速恢復正常運行。通過建立高效的預警與應急處理機制，輸氣站能夠大幅提升應對突發事故的能力，確保安全穩定的氣源供應。

3.智能維護與保養

智能維護與保養系統是無人值守輸氣站數字化管理的重要環節，能夠通過先進的物聯網技術、人工智能算法和大數據分析，全面提升設備的維護效率和準確性。傳統的輸氣站維護往往依賴人工經驗和定期檢查，存在一定的滯后性和不可預見性，而智能維護系統通過實時監控設備狀態，能夠實現預測性維護，確保設備在最佳狀態下運行，避免故障和停機的發生。

智能維護系統依托于傳感器實時監測輸氣站設備的各項參數，如氣泵的運轉狀態、閥門的開啟/關閉情況、管道的溫度和壓力等數據。通過對這些數據的分析，系統能夠對設備的健康狀況進行全面評估，提前識別潛在的故障隱患。例如，系統可以通過分析設備的運行數據發現摩擦力增大、電流波動、溫度異常等故障征兆，進而推測出可能需要更換的零部件或進行保養的設備[5]。該系統還具備自我學習能力，隨著數據積累和機器學習算法的不斷優化，智能維護系統可以越來越準確地預測設備的故障周期和最佳保養時機，甚至提前幾天或幾周生成維護提醒和維修計劃。通過這種方式，智能維護不僅能夠減少意外停機，還能降低維護成本和人工干預頻率，提升整體工作效率。智能維護系統還可以與設備供應商和維修服務商的系統進行對接，自動生成零配件采購和維修服務需求，簡化后期的維護流程，實現設備管理的全生命周期智能化管理。通過這種智能化的方式，輸氣站的運營將更加高效、安全，并且能夠延長設備的使用壽命。

四、案例分析

（一）輸油站數字化改造案例分析

在某無人值守輸氣站的數字化改造中，智能化技術通過遠程監控系統、預警與應急處理系統和智能維護系統，提升了運營效率和安全性。實時監測數據，如壓力、流量和溫度，通過傳感器傳輸至中央平臺，進行智能分析與故障預警，確保設備平穩運行。預警系統可自動觸發應急響應，減少人為干預，防止突發事故。智能維護系統結合大數據分析，提前預測設備故障，優化維修調度，降低成本并延長設備壽命。該改造顯著提高了輸氣站的自動化和安全管理水平。

（二）應用效果

根據表2分析，智能化改造顯著提升了輸氣站的運行效率與安全性，故障率下降了80%，停機時間減少了75%，應急響應時間縮短了83%，實現了更高的自動化水平。智能維護系統預測故障，降低了維修成本和停機時間，延長了設備壽命[6]。安全事故率降至零，能源消耗與運營成本分別減少了20%和30%。整體看，數字化改造大幅提升了輸氣站的運營效率、成本效益與安全性。

五、結語

智能化技術在輸油站數字化改造中的應用，顯著提升了運營效率、安全性和管理水平。通過智能監控、自動化巡檢、故障預測等技術的融合，推動了設備維護的精準化與自動化，降低了人工成本與設備故障率，延長了設備使用壽命。此外，實時數據分析與遠程控制系統優化了資源配置，提升了生產安全和可靠性。總體來看，智能化技術為輸油站的高效、可持續發展提供了強有力的支撐。

參考文獻

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作者單位：遼寧榮大實業有限公司

責任編輯：張津平 尚丹