Eng

Умная система мониторинга для важнейшего магистрального газопровода

журнал Газовая промышленность Спецвыпуск №3 (805)

 

Издание: журнал "Газовая промышленность" Спецвыпуск №3 (805)
Дата: №3 2021

 

 журнал Газовая промышленность Спецвыпуск №3 (805) СКАЧАТЬ СТАТЬЮ

 

 

ЗОНА ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ

 

Проект «Увеличение подачи газа для юго-западных районов Краснодарского края» реализуется ПАО «Газпром» в три этапа. Сперва, в 2016 г. , был построен магистральный газопровод (МГ) протяженностью 106,5 км, соединивший Анапу и Тамань. В рамках второго и третьего этапов началась реконструкция газораспределительных станций (ГРС) пос. Верхнее Джемете, г. Темрюка и ст. Тамань, а также газопроводов-отводов к ним. Вкупе с другими инфраструктурными проектами объект играет большую роль в газоснабжении региона. По данным ПАО «Газпром», на 1 января 2020 г. уровень газификации Краснодарского края достиг 91 %, в том числе в городах – 97,9 %, в сельской местности – 83,6 %. Трасса газопровода проходит через участки различных категорий назначения: земли населенных пунктов; сельскохозяйственные – поля и виноградники; промышленные зоны и др. Пересекает автомобильные и железные дороги. Вдобавок территория характеризуется сейсмической активностью: случаются небольшие землетрясения. Такие особенности расположения МГ увеличивают риск воздействия на него техногенного, криминогенного и природного характера, что, в свою очередь, может привести к серьезным авариям и социальным последствиям.

 

УМНЫЙ ФИЛЬТР

 

Обеспечивать контроль за трубой и происходящим в охранной зоне 24 / 7 позволяет разработка компании «ОптоМониторинг» – система мониторинга протяженных объектов (СМПО), основанная на технологии искусственного интеллекта. Движение домашних животных или машин, работа грейдера или копка обычной лопатой – система способна распознавать активности, которые ежедневно случаются на всей протяженности МГ, отфильтровывать из большого потока информации потенциально опасные воздействия и незамедлительно сообщать об этом специалистам эксплуатирующей организации. Сердце разработки – нейронный классификатор. Именно за счет него система может улавливать и интерпретировать все то многообразие событий, которые происходят в охранной зоне газопровода. Благодаря постоянному совершенствованию нейросети, пополнению даже различить одно и то же событие, как, например, журчание ручья, но происходящее в разное время года или в разных грунтах. Система мониторинга протяженных объектов представляет собой комплект взаимосвязанного оборудования, которое также стало собственной разработкой компании «ОптоМониторинг». В основе – волоконно-оптический датчик, уложенный вдоль всей магистрали. Данный элемент системы способен улавливать температурные изменения, реагировать на виброакустические события (работа землеройной техники, движение человека) и смещение грунта. Сигнализаторы метана в вытяжных свечах на пересечениях газопровода с автомобильными и железными дорогами позволяют выполнять мониторинг по наличию метана в защитных кожухах.

 

КОНТРОЛЬ 24 / 7

 

Сигнал о потенциально опасном воздействии через датчик поступает в логический модуль, который размещается каждые 50 км вдоль трубопровода в блок-боксе. Вдоль МГ Анапа – Тамань установлено шесть логических модулей. В их составе: батарейный блок, который способен автономно удерживать на связи весь логический модуль до 6 ч; виброакустический блок, который отвечает за обнаружение утечек и активности в охранной зоне газопровода; блок сигнализатора метана, который отвечает за обнаружение довзрывоопасной концентрации газа на пересечениях с автомобильными и железными дорогами. Информация о воздействии поступает от логического модуля в сервер расчетов и базу данных. Обработанный сигнал в режиме реального времени отображается на мониторе у диспетчера, который принимает решение о дальнейших действиях. Нейронный классификатор отсеивает все ложные события. За первый год работы на объекте, с сентября 2017 г. по октябрь 2018 г. , СМПО неоднократно сообщала диспетчерам о несанкционированных работах в охранной зоне газопровода землеройной техники – выкапывали сбросной канал для вод с соседних полей, устанавливали опоры линии электропередачи и т. д. Умная система «ОптоМониторинга» фиксировала обрыв волоконно-оптического датчика, который был поврежден экскаватором в результате выполнения подрядчиком работ по строительству инженерной защиты; распознавала использование шанцевого инструмента – когда бригада рабочих устанавливала ограждение для загона скота непосредственно над газопроводом. Дважды система фиксировала землетрясения.

 

 

ДОВЕРИЕ ФЛАГМАНОВ

 

Гру ппа компаний нау чно производс твенного профиля «ОптоМониторинг» – единственная в России, имеющая подобный опыт по интерпретации событий с помощью нейронной сети. Из около 8000 км трубопроводов, оснащенных различными комплексами мониторинга, 6500 км приходится на долю Группы компаний «ОптоМониторинга» – лидера оптоволоконного сегмента на рынке СМПО. Разработка компании используется на промышленных объектах флагманов топливно-энергетического комплекса России, среди которых ПАО «Газпром», ПАО «Газпром нефть», ПАО «Транснефть» и др. Стоит отметить, что нормативными документами ПАО «Газпром» регламентировано не повсеместное использование оптоволоконных систем по определению активностей в охранной зоне МГ, а точечное, обусловленное объективными факторами, какими признаны сейсмоактивность территории, пересечение объекта с железными дорогами и др. Система мониторинга протяженных объектов компании «ОптоМониторинг», установленная в рамках проекта «Увеличение подачи газа для югозападных районов Краснодарского края», отвечает всем техническим требованиям ПАО «Газпром». В 2015 г. СМПО прошла сертификацию на соответствие заявленным характеристикам в системе добровольной сертификации продукции ПАО «Газпром» ГАЗПРОМСЕРТ, в ноябре 2020 г. планируется получение сертификата системы ИНТЕРГАЗСЕРТ. В 2018 г. ООО «ОптоМониторинг» было приглашено к участию в разработке Временных технических требований (ВТТ) к системам мониторинга газопроводов и отводов МГ ПАО «Газпром» на базе волоконно-оптических сенсоров (ВТТ ПАО «Газпром» от 29. 01. 2018 г. ). В том же году прошел ряд испытаний, подтверждающих высокие характеристики разработки: сперва на полигоне ООО «Газпром трансгаз Москва» в Воронежской обл. состоялись аттестационные испытания с привлечением ООО «Газпром ВНИИГАЗ». Спустя несколько месяцев оборудование СМПО успешно прошло испытания на соответствие заявленным в ТУ 4372‑001‑63676632‑14 характеристикам, утвержденным ВТТ. В результате ООО «Газпром ВНИИГАЗ» дало заключение о соответствии СМПО «ОптоМониторинга» ВТТ ПАО «Газпром».

 

НАУЧНЫЙ ПОДХОД

 

Система мониторинга протяженных объектов от компании «ОптоМониторинг» работоспособна практически в любых геологических и природно-климатических условиях, даже экстремальных – СМПО успешно проявила себя в Арктике и на Дальнем Востоке. Действует незаметно для нарушителей и не требует электропитания вдоль трубопровода. Развитие традиционной оптоволоконной технологии до не имеющей аналогов в России высокоинтеллектуальной системы стало возможно благодаря тесному сотрудничеству с ведущими российскими учеными. Более шести лет работы по определению сверхмалых концентраций метана ведутся совместно с ФГБУН ФИЦ «Институт общей физики имени А. М. Прохорова РАН» при личном участии руководителя отдела диодно-лазерной спектроскопии к. ф.‑м. н. Я.Я. Понуровского. В направлении обработки данных и разработки алгоритмов обнаружения и распознавания событий с элементами искусственного интеллекта компания взаимодействует с ФГБУН «Институт проблем управления имени В. А. Трапезникова РАН» при содействии заведующего лабораторией вычислительной кибернетики к. ф. ‑м. н. А. В. Макаренко. Работы по разработке оптического волокна, стойкого к коррозии и высоким температурам, ведутся совместно с Фрязинским филиалом ФГБУН «Институт радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН» в лице к. ф. ‑м. н. Ю. К. Чаморовского. Среди партнеров научно-производственной компании «ОптоМониторинг» также ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова», владеющий суперкомпьютером для работы с большим массивом данных, и ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина», на базе которого функционирует центр интерпретации данных температурного профиля. Научными степенями обладают сотрудники и руководители самой компании. Все это позволяет команде «ОптоМониторинга» постоянно совершенствовать предлагаемую нефтегазовым компаниям технологию и модернизировать оборудование, входящее в состав СМПО. На сегодняшний день 90 % приборов и комплектующих системы (в том числе решения для газопроводов) являются собственной разработкой предприятия. Внедрение технологии на объект холдинг выполняет «под ключ». Собственными силами осуществляет последующую эксплуатацию и обслуживание комплекса. При соблюдении всех рекомендаций производителя работоспособность СМПО составит не менее шести лет. При этом речь не идет о полной замене инфраструктуры системы. Так, гарантия на оптоволоконный кабель – самую дорогостоящую часть комплекта – составляет 20 лет.