孟于飛,郭恩棟,劉紅麗

(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所,黑龍江哈爾濱 150080)

燃?xì)夤芫W(wǎng)的地震破壞有時(shí)會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重的次生災(zāi)害。城市中的燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)若能具備地震預(yù)警及緊急處置功能,在地震來(lái)臨時(shí)及時(shí)采取自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤?yīng)閥門等緊急處置措施,可以避免或減少管道破裂后燃?xì)庑孤┰斐傻拇紊鸀?zāi)害的發(fā)生。目前城市的燃?xì)夤芫W(wǎng)一般采用SCADA(supervisory control and data acquisition,監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)進(jìn)行燃?xì)廨斉湔{(diào)度管理,若能將SCADA系統(tǒng)在日常管理調(diào)度方面的應(yīng)用與地震緊急處置技術(shù)相結(jié)合,形成城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的地震緊急處置及監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以達(dá)到減輕災(zāi)害損失的目的。

分析SCADA系統(tǒng)和地震緊急處置系統(tǒng)兩者的結(jié)構(gòu)可知,兩者都設(shè)有控制分析處理中心,地震應(yīng)急響應(yīng)快速評(píng)估系統(tǒng)與震后地震趨勢(shì)判斷系統(tǒng)是地震緊急處置系統(tǒng)中的核心,地震緊急處置系統(tǒng)中烈度、強(qiáng)震觀測(cè)信息和地震現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)同SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)類似,均來(lái)自監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。所以,兩個(gè)系統(tǒng)的原理是相似的,均是將現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的信息發(fā)送給控制中心,經(jīng)過(guò)控制中心分析判斷后,給現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送相應(yīng)的控制指令。在通訊方面,可以將遠(yuǎn)程終端裝置采集來(lái)的信號(hào)和其他終端裝置采集來(lái)的信號(hào),通過(guò)不同的數(shù)據(jù)傳輸通道,以同樣的通訊方式發(fā)送給中心控制室,兩者之間不會(huì)產(chǎn)生沖突。由此可知,SCADA系統(tǒng)與地震應(yīng)急系統(tǒng)的原理類似,所以在現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入地震信息處理模塊開(kāi)發(fā)地震緊急處置系統(tǒng)是可行的。

SCADA系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心的主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MTU)、被控站的遠(yuǎn)程終端裝置(RTU)及數(shù)傳通道三大部分組成。在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的地震緊急處置系統(tǒng)中,遠(yuǎn)程終端裝置可采用強(qiáng)震儀或烈度計(jì),傳輸系統(tǒng)可使用SCADA系統(tǒng)原有的通訊系統(tǒng),將編制的地震信息處理程序,通過(guò)第三方程序接口加入控制中心的主控程序中,按照SCADA系統(tǒng)原有的I/O尋址方式,尋找地震信息I/O模塊,按照SCADA系統(tǒng)原有的梯級(jí)遞增的方向逐個(gè)梯級(jí)掃描執(zhí)行主控程序。

SCADA系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的監(jiān)控。監(jiān)控方式如下:在地理信息系統(tǒng)中建立顯示傳感器位置的數(shù)據(jù)圖層,GIS數(shù)據(jù)的獲得可以從SCADA系統(tǒng)的主控PLC(可編程控制器)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),這樣GIS的地圖界面上的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新;將系統(tǒng)管理單元數(shù)字化形成相應(yīng)的圖層,作為引用的導(dǎo)航入口,點(diǎn)擊這些管理單元,直接調(diào)用SCADA系統(tǒng)主控PLC軟件生成的監(jiān)控畫面,由主控PLC來(lái)完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、流程畫面、報(bào)表、曲線分析等功能。

當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí),由于P波傳播速度快于更具破壞性的S波,各遠(yuǎn)程終端裝置在偵測(cè)到P波到達(dá)后,立即將訊息發(fā)送至控制中心,控制中心通過(guò)震害快速評(píng)估,大致估計(jì)地震的震級(jí)和方位等參數(shù),并綜合考慮各遠(yuǎn)程終端處管線的重要性及抗震性能,進(jìn)行智能判斷,確定各處的供氣閥門是否關(guān)閉,并將指令發(fā)送至遠(yuǎn)程終端執(zhí)行,在S波到來(lái)前完成緊急處置,以保證安全,且不影響重要管線的正常輸送。

綜上所述,SCADA系統(tǒng)與地震緊急處置系統(tǒng)具有較好的兼容性。在不妨礙SCADA系統(tǒng)原有的使用功能基礎(chǔ)上,加入地震監(jiān)測(cè)模塊和震害快速評(píng)估模塊,可以對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行震害快速評(píng)估,必要時(shí)發(fā)布指令啟動(dòng)應(yīng)急控制裝置,實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤?yīng)設(shè)施地震監(jiān)測(cè)及緊急處置,控制次生災(zāi)害的發(fā)生,保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。