CC BY
12
УДК 621.643.8
С.А. Копейкин, S.A. Kopeykin, e-mail: stepan.im@mail.ru *А.А. Федотов, A.A. Fedotov, e-mail: fedotov1609@gmail.com Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск, Россия Omsk State Siberian Automobile and Highway Academy, Omsk, Russia *Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск, Россия Omsk State Transport University, Omsk, Russia
ПОДХОД К НЕЙТРАЛИЗАЦИИ УГРОЗ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА
APPROACH OF NEUTRALIZING SECURITY THREATS OF PIPELINE TRANSPORTATION
Рассмотрен подход к нейтрализации угроз безопасности трубопроводов комплексированной системой обнаружения нарушений.
Designated approach of neutralizing security threats with complex violation detection system.
231
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
Ключевые слова: врезки в трубопроводы, безопасность трубопроводов, комплексированная система, виброакустическая система, сейсмическая система, тепловизионная система
Keywords: pipeline injections, pipeline security, complex system, vibroacoustic system, seismic system, thermal imaging system
Статистика аварий на объектах трубопроводного транспорта [1, 2] свидетельствует об отсутствии эффективных решений по обеспечению безопасности трубопроводных систем. Предприняты попытки наметить пути снижения риска аварий на магистральных трубопроводах [3]. Известны многочисленные случаи прорыва трубопроводов, последствия которых были катастрофичны. Причинами таких случаев зачастую служит изношенность трубопроводных систем, а также несанкционированные подключения с целью отбора нефтепродукта.
Одним из вариантов повышения безопасности объектов трубопроводного транспорта является создание систем диагностики, обеспечивающих обнаружение признаков формирующейся аварийной ситуации в стадии ее зарождения. Подобная система рассмотрена в данной статье.
На данный момент разработано множество систем диагностики состояния трубопроводов различного назначения, функционирующих на основе более чем 13 способов. Среди них следует выделить видеоаналитические системы, сейсмические и виброакустические как наиболее распространенные. Большинство подобных систем производят обнаружение произошедшего нарушения без возможности его предотвращения. Несанкционированные земляные работы в охранной зоне трубопровода являются предвестником установки боеприпаса или врезки в трубу. Своевременная приостановка таких работ позволяет избежать аварий от внешних воздействий, которые являются наиболее частой причиной аварий на магистральных трубопроводах [2].
Разрабатываемая система предупреждения чрезвычайных ситуаций на магистральных трубопроводах является комплексированным решением, использующим в своей основе применение независимых подсистем-детекторов нарушений, использующих различный принцип действия для достижения требуемого качества обнаружения. Структурная схема комплексированной системы предотвращения чрезвычайных ситуаций представлена на рис.1.
Рис. 1. Структурная схема системы предупреждения ЧС на ЛЧМТ: 1 - подземный трубопровод; 2 - охранная полоса; 3 - информация о состоянии охранной полосы в тепловом диапазоне волн; 4 - сигналы управления генератором упругих колебаний; 5 - информация о появлении в охранной полосе нарушителей и их действиях; 6 - информация о состоянии контролируемого участка трассы
виброакустическим извещателем
232
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
Комплексирование сейсмической, видеоаналитической, виброакустической и системы мониторинга трубопроводов при помощи беспилотного летательного аппарата позволяет повысить вероятность обнаружения нарушений, среди которых следует выделить разлив нефтепродукта, создание шурфа с целью несанкционированного подключения и установку инородных объектов на оболочку трубы.
Виброакустическая активная система позволяет осуществлять мониторинг состояния оболочки трубы, фиксируя следующие отклонения трубопроводной системы от нормального функционирования:
- врезка в оболочку;
- установка инородных тел на оболочку;
- раскапывание грунта в окружении трубопровода (подготовительные к врезке работы);
- возникновение коррозии.
Проведенные испытания на действующих трубопроводах г. Омска показали высокую
чувствительность разработанного способа (производится обнаружение объекта с площадью соприкосновения с оболочкой трубы в 0,0001% от площади контролируемого участка трубы).
Внедрение принципа подачи периодических колебаний в оболочку трубы позволило реализовать мониторинг трубопроводных участков более 2км с одной парой «генератор-приемник», а также создать классификатор состояний, позволяющий отличать различные виды воздействий на основе корреляционного анализа поступающего сигнала и эталона, хранящегося в базе данных системы. На рис. 2 изображена форма переданных по оболочке трубы импульсов для двух состояний трубопровода.
к к к •Н,0 ■20,0 ■■20,0 ■•14,0 ■•10,5
После врезки
•6,02
Рис. 2. Изменение характеристик импульса при изменении состояния трубопровода
Сейсмотелевизионная система предназначена для охраны критически важных объектов магистральных трубопроводов путем автоматического обнаружения вторжений нарушителей в охраняемую зону путем определения их числа и вида выполняемых работ. Система предназначена для повышения энергоэффективности и обнаружительной способности виброакустического канала и позволяет обнаруживать нарушителей:
- в сложных погодных условиях (сильный ветер, снег, дождь, туман);
- на значительном расстоянии от камеры;
- на динамических природных фонах;
- в ночное время;
- при повышенном уровне окружающих шумов техногенного и природного характера.
На рис. 3 изображен процесс обнаружения групп людей с определением их количества по сейсмическому и видеоаналитическому каналу передачи данных.
Применение автоматизированного обнаружения возможных нарушений в трубопроводной системе программным анализом изображений, полученных с помощью беспилотного летательного аппарата, позволяет снизить нагрузку на человека-оператора при принятии ре-
233
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
шения о наличии нарушения путем уменьшения количества обрабатываемой человеком информации.
Рис. 3. Обнаружение групп людей
Рис. 4. Обнаружение врезок с помощью БПЛА
Библиографический список
1. Блоков, И. П. Краткий обзор о прорывах нефтепроводов и объемах разливов нефти в России. Гринпис России [Электронный ресурс] / И. П. Блоков. - 2011. - 12 с. - Режим доступа : http://www.greenpeace.org/russia/global/russia/report/arctic-oil/oil_spills.pdf
2. Анализ российских и зарубежных данных по аварийности на объектах трубопроводного транспорта / М. В. Лисанов, А. В. Савина, Д. В. Дегтярев, Е. А. Самусева // Безопасность труда в промышленности. - 2010. - № 7. - С. 16-22.
3. Савина, А. В. Анализ риска аварий на магистральных трубопроводах при обосновании минимальных безопасных расстояний / А. В. Савина, С. И. Сумской, М. В. Лисанов // Безопасность труда в промышленности. - 2012. - № 3. - С. 58-63.
4. Пат. 2463590, Российская Федерация, МПК 00Ш29/04. Способ обнаружения изменений параметров среды в окружении заглубленного магистрального продуктопровода / Епифанцев Б, Н., Федотов А. А. - № 2011121858 ; заявл. 30.05.11 ; опубл. 10.10.12.
234
