邢占元

西部管道甘肃输油气分公司

长输管道高后果区一旦因第三方施工、打孔盗油、腐蚀、地质灾害等发生危险，将会造成巨大的经济损失及严重的社会影响。如何消减管道高后果区风险，除了加强传统的巡护、检测工作外，引进新的监控技术手段提前进行预防显得尤为重要。

但由于管道高后果区社会依托差，多数无市电保障条件，视频监控等手段往往受限，亟需采取技术措施加以改进。

1 监控方式对比

1.1 补光灯监控方式

补光灯监控方式是比较传统的监控方式，一般做法是在摄像头上安装补光灯。通过对西南某管道42#、 43#、 45#、 47#、 48#和49#监控阀室，长江隧道口1、长江隧道口2、武胜压气站、铜梁分输站、江津分输压气站等安装补光灯监控点调研发现，每处监控点需要安装4台补光灯，尽管每天的耗电量小于1600WH，但需要建设水泥底座，协调用地难度较大，现场难以实施。

1.2 红外热成像视频监控

红外热成像视频监控技术采用热成像系统，通过能够透过红外辐射的红外光学系统，将景物的红外辐射聚焦到能够将红外辐射能转换为便于测量的物理量的器件——红外探测器上，从而使人眼的视觉范围扩展到不可见的红外区，其基本原理如图1所示。

红外探测器利用了物体与背景环境的辐射差异及景物本身各部分辐射的差异，热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏，从而能显示出景物的特征。采用这一视频监控系统，需要在现有视频监控设备基础上加装红外热成像镜头等部件。红外热成像视频监控系统结构如图2所示。该系统单日需要电量1623WH。

2 电源供给解决方案

由于管道高后果区周边没有市电供电条件，结合常见的补光灯及红外视频监控方案，理想的方式是能够利用风力和太阳能两种资源，采用风力发电补充供电，并将风力发电与太阳能发电联动，实现风光互补发电。

2.1 当地气象数据

某高后果区地处东经113.3°、北纬36°，当地太阳能在水平面上的平均辐射量约为4.43KWH/㎡•d。其中最低12月份为2.93KWH/㎡•d，最高5月份为5.55KWH/㎡•d。

根据NASA光伏计算管理软件分析，该地区地面年平均日照指数等见图3。

2.2 风光互补供电系统发电量计算

2.2.1 风机发电量

根据两种视频监控技术要求，需选用400W的风机。

风机发电功率=风机功率×（瞬时风速/风机额定风速） 3×工作时间×转换效率75%风机日发电量=18.4×24×0.75=330WH

2.2.2 光伏发电量

影响太阳能电池组件给蓄电池充电功率的因素主要有:

蓄电池组充电效率Kc（ 0.98）；太阳能电池组件表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数Kx（ 0.9）；太阳电池方阵组合损耗系数Kz（ 0.96）；控制器的转换效率Kn（ 0.88）；系统综合效率=0.98×0.9×0.96×0.88×24（蓄电池电压） /34（太阳能组件压） = 52%。

光伏供电系统冬季耗电量大，取该地区平均月份45°倾斜面平均峰值日照时数，日照时数

Ht=4.3H太阳能电池板的日发电量1293WH。

太阳能电池板的总功率为：

1293WH/4.3H/0.52=578Wp。

风光互补系统每天最大提供电量大于等于1623WH，满足系统用电需求的风机日发电量330WH。现场安装改造如图4所示。

2.2.3 特殊情况影响

考虑阴雨等特殊天气，按照蓄电池放电深度为75%计算，每天负载耗电量为1623WH。则7个连续阴雨天需要蓄电池容量为1623×7/24/0.75=630AH，根据选型规则选择12V/200AH胶体蓄电池，则选用12V/200AH蓄电池6块，组成24V/600AH蓄电池组，满足设备连续7个阴雨且无风天气条件下风光互补供电仍可以正常工作，详见表1。实施后有效补光监控比率达到100%，措施有效。

3 总结

本文对无市电供给条件下管道高后果区视频监控系统的监控方式和能源供给方式进行了探讨，为管道高后果区管理提供了新技术、新方法，提高了管道高后果区运行风险的监控效果，可为管道高后果区监控提供借鉴。

作者简介：邢占元，男， 1985年8月生，哈尔滨工业大学导航制导与控制技术专业毕业，学士学位，西部管道公司甘肃输油气分公司管道科副科长，工程师。

《管道保护》2016年第4期（总第29期）