Мобильный запасной пункт управления, интегрированный в систему управления технологическим процессом транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам

Заявленное изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к средствам для обеспечения дистанционного контроля технологическим процессом транспортировки нефти по магистральным трубопроводам.

Известна информационно-управляющая система нефтепровода, содержащая диспетчерский пункт управления, включающий комплект информационно-вычислительных и приемопередающих устройств и связанный каналами радиосвязи с контролируемыми пунктами (см. патент RU 92935, опубликованный 10.04.2010).

Известна система управления трубопроводной системой «Восточная Сибирь-Тихий океан - II», в которую интегрирован стационарный управляющие диспетчерские пункты. Система включает территориальный диспетчерский пункт, районные диспетчерские пункты, местные диспетчерские пункты и связанные каналами связи с контролируемыми нефтеперекачивающими станциями (далее - НПС), расположенными вдоль магистрального нефтепровода. Система содержит в составе верхний, средний и нижний уровни, которые обеспечивают контроль и управление тремя технологическими участками (далее - ТУ-1, ТУ-2, ТУ-3) с использованием протокола IEC-608750-5. При этом верхний уровень имеет программно-технический комплекс в центре управления территориальным диспетчерским пунктом, в состав которого входят серверы ввода-вывода, серверы математической модели и контроллеры алгоритмов, видеостена, межсетевые экраны, автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) диспетчера по ТУ-1, ТУ-2, ТУ-3. Средний уровень - программно-технический комплекс ЕСУ в центрах управления районными диспетчерскими пунктами, в состав которых входят сервер ввода-вывода, контроллер алгоритмов, сервер математической модели, видеостена, межсетевые экраны, АРМ диспетчера. Нижний уровень - программно-технический комплекс ЕСУ в местных диспетчерских пунктах, в состав которого входят сервер ввода-вывода микропроцессорной системы автоматизации НПС, сервер ввода-вывода линейной телемеханики (далее - ЛТМ), межсетевые экраны, АРМ оператора НПС, оператора ЛТМ и системы измерения количества и показаний качества нефти. Кроме этого предусмотрена блокировка управления из районных диспетчерских пунктов и из местных диспетчерских пунктов при управлении технологическим процессом транспортировки нефти из территориального диспетчерского пункта. При этом обеспечена возможность передачи функции управления на средний уровень либо на нижний уровень. Обеспечена возможность возврата функции управления от среднего и нижнего уровня в территориальном диспетчерском пункте, при этом средний уровень ЕСУ обеспечивает возможность контроля за состоянием прилегающего технологического участка смежного районного диспетчерского пункта, а нижний уровень обеспечивает контроль и управление из местного диспетчерского пункта технологическим процессом транспортировки нефти в пределах зоны ответственности соответствующей НПС.

Недостатками известной системы управления являются ее уязвимость в случае возникновения технического или технологического отказа стационарного управляющего диспетчерского пункта.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в устранении указанного выше недостатка, а именно в уменьшении времени простоя трубопроводов без контроля и управления диспетчерским персоналом в случае технического или технологического отказа стационарного управляющего диспетчерского пункта.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении надежности управления технологическим процессом транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам средствами диспетчерского контроля и управления в случае технического или технологического отказа стационарного управляющего диспетчерского пункта.

Технический результат достигается тем, что предлагается мобильный запасной пункт управления, интегрированный в систему управления технологическим процессом транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, включающую управляющий диспетчерский пункт, узел связи управляющего диспетчерского пункта, узлы связи контролируемых НПС, пункты контроля и управления ЛТМ. Мобильный пункт управления содержит АРМ диспетчерского персонала, соединенные с маршрутизатором с функцией межсетевого экрана, выполненного с возможностью подключения к сетевым коммутаторам второго уровня в пунктах контроля и управления ЛТМ, соединенными по резервному каналу ЛТМ с сетевыми коммутаторами второго уровня узлов связи контролируемых нефтеперекачивающих станций, связанными с сетевым коммутатором второго уровня узла связи управляющего диспетчерского пункта, подключенного к маршрутизаторам с функцией межсетевого экрана, соединенного с сервером ввода-вывода диспетчерского пункта, подключенного к АРМ диспетчерского персонала управляющего диспетчерского пункта. При этом маршрутизатор с функцией межсетевого экрана мобильного запасного пункта управления выполнен с возможностью подключения к маршрутизатору с функцией межсетевого экрана в управляющем диспетчерском пункте по каналу VPN.

В предложенном решении указанный выше технический результат достигается при использовании мобильного (подвижного) запасного пункта управления. Это комплексное техническое решение на базе передвижного транспортного средства, например, в виде передвижного вагона, оснащенного схожим с управляющим диспетчерским пунктом настроенным оборудованием.

Для организации сетевой части мобильного запасного пункта управления производят подключение заранее настроенного комплекта VPN-оборудования к имеющейся среде передачи. При необходимости подключения мобильного запасного пункта управления на линейном участке НПС межсетевой экран должен быть настроен на нахождение в конкретном сегменте сети. Для быстроты подключения мобильного запасного пункта управления существует возможность сохранения файла с настройками для нескольких сегментов сети. Поэтому после прибытия с управляющими диспетчерами на место развертывания мобильного запасного пункта управления, инженеру сектора диспетчерского пункта управления достаточно загрузить файл конфигурации, соответствующий местонахождению мобильного запасного пункта управления в конкретном участке сети.

В качестве среды передачи VPN-трафика (Virtual Private Network типа «точка-точка») возможно использование любого доступного Ethernet-соединения.

Любое построение VPN означает создание «туннелей». Под туннелем подразумевается канал между двумя устройствами, по которому передаются данные. Важное преимущество - данные изолированы от особенностей построения канала. Устройства, обменивающиеся данными, делают это так, как будто бы никакого туннеля не существует, а настройка самого туннеля при этом выделяется в отдельную задачу.

Суть организации сети от управляющего диспетчерского пункта до мобильного запасного пункта управления сводится к подключению к резервному каналу ЛТМ в шкафу телемеханики сетевого коммутатора (switch) с целью «разветвления» используемого канала. В результате, после подключения удаленного АРМ диспетчера с функцией управления сеть останется в неизменном состоянии.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на чертеже показана схема системы управления, в которую интегрирован мобильный запасной пункт управления.

Система управления технологическим процессом транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам включает управляющий диспетчерский пункт 1, узел связи 2 управляющего диспетчерского пункта 1, узлы связи 3 контролируемых НПС, пункты контроля и управления ЛТМ 4, мобильный запасной пункт управления 5. Управляющий диспетчерский пункт 1 содержит АРМ 6 диспетчерского персонала, подключенные к серверу 7 ввода-вывода диспетчерского пункта 1. Сервер 7 соединен с маршрутизатором 8 с функцией межсетевого экрана, подключенного к сетевому коммутатору 9 второго уровня узла связи 2 управляющего диспетчерского пункта 1. Сетевой коммутатор 9 соединен с сетевыми коммутаторами 10 второго уровня узлов связи 3 контролируемых НПС, связанными по резервному каналу ЛТМ с сетевыми коммутаторами 11 второго уровня в пунктах контроля и управления ЛТМ 4. Сетевые коммутаторы 11 подключены к маршрутизатору 12 с функцией межсетевого экрана мобильного запасного пункта управления 5. Маршрутизатор 12 подключен к АРМ 13 диспетчерского персонала в мобильном запасном пункте управления 5. При этом маршрутизатор 8 с функцией межсетевого экрана в управляющем диспетчерском пункте 1 связан по каналу VPN с маршрутизатором 12 с функцией межсетевого экрана в мобильном запасном пункте управления 5.

Работа предлагаемого технического решения осуществляется следующим образом.

Магистральный трубопровод является сложным технологическим комплексом, оснащенным системами автоматизации и телемеханизации технологических процессов, обеспечивающими дистанционное управление и контроль транспортировки нефти и нефтепродуктов из диспетчерских пунктов 1 средствами системы диспетчерского контроля и управления. Управляющие диспетчерские пункты 1 представляют из себя помещения, оборудованные АРМ диспетчерского персонала 6 с установленным программным комплексом СДКУ. По средствам интерфейса диспетчерского пункта управления диспетчер визуально контролирует работу технологических участков трубопровода, входящими в зону его ответственности, а также производит подачу управляющих воздействий на оборудование (закрыть/открыть задвижку и т.п.). Сформированная диспетчером команда управления передается с АРМ 6 диспетчерского персонала в сервер ввода-вывода 7 диспетчерского пункта 1 по протоколу МЭК. После обработки сервером ввода-вывода 7 команда управления поступает в маршрутизатор 8 с функцией межсетевого экрана, обрабатывается и передается в сетевой коммутатор второго уровня 9, установленный в узле связи 2 управляющего диспетчерского пункта 1. Из узла связи 2 преобразованная команда будет отправлена на сетевой коммутатор второго уровня 10 узла связи 3 НПС, откуда далее попадет в коммутатор второго уровня 11 пункта контроля и управления ЛТМ 4. Получив команду управления, контроллер телемеханики выполнит запрашиваемый алгоритм и передаст управляющее воздействие на необходимое оборудование (задвижку и т.п.), а результат выполнения команды будет отправлен в сервер ввода-вывода 7 в обратном направлении после чего будет визуализирован на АРМ 6 диспетчерского персонала управляющего диспетчерского пункта 1 средствами визуализации диспетчерского пункта 1.

В случае возникновения нештатной ситуации, при которой необходима эвакуация диспетчерского персонала из управляющего диспетчерского пункта 1, потеряется возможность контроля работы технологических участков трубопровода, входящими в зону его ответственности, а также возможность производить подачу управляющих воздействий на оборудование (закрыть/открыть задвижку и т.п.). Для повышения надежности системы управления магистральными трубопроводами средствами диспетчерского контроля и управления предлагается использовать мобильный запасной пункт управления 5, представляющий из себя, в частности, передвижной вагон, подходящий для круглосуточного и круглогодичного пребывания диспетчерского персонала. Мобильный запасной пункт управления 5 должен быть оснащен АРМ 13 диспетчерского персонала и маршрутизатором 12 с функцией межсетевого экрана, аналогичными тем, что установлены в управляющем диспетчерском пункте 1. При этом маршрутизатор 8 с функцией межсетевого экрана в управляющем диспетчерском пункте 1 связан по каналу VPN с маршрутизатором 12 с функцией межсетевого экрана в мобильном запасном пункте управления 5. Сформированная диспетчером команда управления передается с АРМ 13 диспетчерского персонала из мобильного запасного пункта управления 5 в маршрутизатор 12 с функцией межсетевого экрана, откуда далее по каналу VPN попадает в маршрутизатор 8 с функцией межсетевого экрана управляющего диспетчерского пункта 1. Далее сигнал передается в сервер ввода-вывода 7 диспетчерского пункта 1 по протоколу МЭК. После обработки сервером ввода-вывода 7 диспетчерского пункта 1 команда управления поступает в маршрутизатор 8 с функцией межсетевого экрана, обрабатывается и передается в сетевой коммутатор второго уровня 9, установленный в узле связи 2 управляющего диспетчерского пункта 1. Из узла связи 2 преобразованная команда будет отправлена на сетевой коммутатор второго уровня 10 узла связи 3 НПС, откуда далее попадет в коммутатор второго уровня 11 пункта контроля и управления ЛТМ 4. Получив команду управления контроллер телемеханики выполнит запрашиваемый алгоритм и передаст управляющее воздействие на необходимое оборудование (задвижку и т.п.), а результат выполнения команды будет отправлен в сервер ввода-вывода 7 в обратном направлении после чего будет визуализирован на АРМ 13 диспетчерского персонала мобильного запасного пункта управления 5 средствами визуализации диспетчерского пункта.

В случае применения предлагаемого технического решения повышается надежность управления технологическим процессом транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, в результате чего реализуется возможность передислокации при изменении факторов, влияющих на местонахождение в определенной местности.