۱۳-۲کاربرد تکنولوژی های فناوری اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز
در این بخش به معرفی نقش فناوری های اینترنت اشیا مانند RFID،سنسورها و شبکه حسگر های بیسیم در صنایع نفت و گاز می پردازیم:
۱-۱۳-۲کاربردشبکه های حسگر بیسیم درصنعت نفت وگاز و پتروشیمی
یکی از مهمترین کاربرد های شبکه های حسگر بیسیم در صنایع نفت و گاز می باشدکه می تواند در اکتشاف و تولید ،پالایشگاه ها ،پتروشیمی،خط لوله ،حمل و نقل و توزیع استفاده می شود.دو کاربرد عمده این شبکه ها نظارت بر تعمیر و نگهداری سیستم و همچنین نظارت برنشت سولفید هیدروژن می باشد که به معرفی آنها می پردازیم]۴۷[
۱-نظارت بر تعمیر و نگهداری سیستم:
تشخیص خرابی به دو دسته تقسیم می شود:تشخیص خرابی اجزای سیستم،تشخیص خرابی کل سیستم.هدف از تشخیص خرابی ،نظارت دقیق اجزای سیستم و تخمین وضعیت اجزا توسط اندازه گیری های بدست آمده از حسگر می باشد.تشخیص خرابی اجزای سیستم سعی می کند تا علت خرابی یک جزء سیستم را پیدا کند در حالی که تشخیص خرابی سیستم برروی اجزای مجتمع شده سیستم انجام می شود]۴۷[
حسگرها پارامترهای سیستمی مانند لرزش،دما،گازهای محلول،مشخصات الکترومغناطیسی،مصرف انرژی و همچنین شرایط محیطی و یا حتی ترکیب این موارد را جمع آوری می کنند و بعد از پردازش مختصر روی داده های جمع آوری شده ،آنها را برای پردازش اصلی به ایستگاه مرکزی ارسال می کنند.ایستگاه مرکزی با بهره گرفتن از تکنیک های دسته بندی می تواند خرابی های سیستمی را تشخیص دهند و یا حتی خرابی های بالقوه ای که ممکن است در آینده اتفاق افتد را پیش بینی کنند که این امر می تواند باعث کاهش از کار افتادن سیستم ها ،کاهش هزینه های تعمیر و از بین رفتن ضررو زیان های ناشی از این خرابی ها شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

تشخیص خرابی انجام سیستم ،وابسته به حساسیت سیستم،می تواند به صورت برخط یا خارج از خط انجام شود،در تشخیص خراب خارج از خط نیازی نیست تا به صورت بلادرنگ ، پردازس روی داده ها دریافتی انجام شود. اما در تشخیص خرابی برخط ،پردازش بادرنگ برروی داده ها دریافتی حیاتی است.
۲-نظارت بر سولفید هیدروژن
در طول فرایند های اکتشاف و پالایش ،گازهای سمی بسیاری مانند آمونیاک ()،سولفید هیدروژن))و دی اکسید گوگرد() به عنوان محصول فرعی تولید می شوند.سولفید هیدروژن یک محصول فرعی مفید می باشد که بی رنگ،قابل اشتعال،سنگین تر از هوا و قابل حل در آب است که بوی تخم مرغ گندیده می دهد از این ماده برای بازیابی گوگرد ،تولید اسید سولفوریک،دارو،لوازم آرایشی ، کود و محصولات لاستیکی استفاده می شود.سولفید هیدروژن در کنار کاربرد های مفیدی که دارد باعث به خطر افتادن سلامتی انسان و مشکلات خوردگی و زنگ زدگی هم می شود قرار گرفتن در معرض مقادیر بسیار کم سولفید هیدروژن باعث تحریک ،گیجی و سردرد می شود در حالی که قرار گرفتن در مقادیر بیشتر باعث افسردگی سیستم عصبی و سر انجام مرگ خواهد شد.در کنار ضربه هایی که سولفید هیدروژن بر روی انسان دارد این ماده می تواند اثرات زیانباری را بر روی سیستم محیط زیست داشته باشد . برای مثال سولفید هیدروزن می تواند PHآب را تغییر دهد و تعادل بین میکروب ها و گونه های زیست محیطی را به هم بزند. ]۴۷،۴۸[
در طول فرایندهای استخراج و پالایش ،سولفید هیدروژن با دقت فراوان به خط لوله ها منتقل می شود تا فرایند های بعدی روی آن انجام شود.نگرانی عمده در این مرحله نشت بالقوه ای است که می تواند تاثیرات جدی برروی انسان داشته باشد.نشت به خاطر تغییر شکلی است که می تواند به علت های مختلف مانند زلزله،خوردگی ،ساییدگی ،شکستگی،پایین بودن کیفیت مواد اولیه و حتی آسیب های عمدی باشد.بنابراین نظارت بر نشت سولفید هیدروژن در طول فرایند های اکتشاف و پالایش و همچنین نظارت بر نشت بالقوه آن در خط لوله ها با بهره گرفتن از شبکه های حسگر بیسیم بسیار مورد توجه است.
بازرسی خط لوله به دلیلی مانند طول زیاد،حجم گسترده ،ریسک بالا و اغلب شرایط دسترسی دشوار مستلزم چالش های مدیریت قابل توجهی است.در بازرسی خط لوله با بهره گرفتن از حسگر های بیسیم علاوه بر استفاده از تعدادی حسگر که در مکان های ثابتی جایگذاری شده اند از تعدادی حسگر متحرک که توسط کارکنان حمل می شود نیز استفاده می شود.به علت این که شاید حسگرها نصب شده نتوانند به طور کامل محدوده را زیر پوشش خود قرار دهند این حسگر های متحرک برای افزایش کارایی ضروری می باشند.حسگر ها داده های دریافتی را از محیط اطراف را به یک ایستگاه مرکزی ارسال می کنند و این ایستگاه داده های دریافت شده از حسگر هارا با بهره گرفتن از تکنیک های داده کاوی پردازش می کند و موارد نشت هشدار داده می شود.
۳-چاه های هوشمند
با وجود این چاه می توان به صورت آنلاین دما، فشار و دبی سیستم را در مکانی دورتر از سر چاه مشاهده نمود.تجهیزات تکمیل چاه هوشمند، به طور کلی شامل شیرهای کنترل جریان ^[۶۹]، گیج هایی دائمی درون چاهی ^[۷۰]وحسگرهای اندازه گیری دما ^[۷۱] است. این چاه ها باعث بهبود تولید از چاه و افزایش برداشت نهایی از مخزن و کاهش هزینه های سرمایه ای وعملیاتی در بلند مدت می شود.
شکل۳۸-۲طرح چاه هوشمند
در شکل ۳۹-۲ می توانید مجموعه از عوامل تشکیل دهنده چاه هوشنمند بیان شده است:
شکل ۳۹-۲اجزای چاه هوشمند
مزیت چاه های هوشمند
این چاه ها برای مشاهده حلقه ارزش فن آوری مخزن هوشمند و کسب فهم ودرک بهتر از فن آوری، طراحی و ساخته شده است. با وجود این چاه می توان به صورت آنلاین دما، فشار و دبی سیستم را در مکانی دورتر از سرچاه مشاهده نمود و درصورتی که کاربر تشخیص دهد، می تواند هریک از این عوامل را کنترل و تنظیم نماید، سپس به سیستم ها اعمال کند. ضمن آن که می توان تمام فرآیندهای مربوط به چاه هوشمند را به صورت یک حلقه بسته مشاهده کرد.در چاه های هوشمند، عمیاتی مانند کنترل دما، فشار و مقدار جریان پیوسته توسط حسگرها انجام می شود. به این ترتیب کاربر می تواندشرایط چاه را پایش نماید. همچنین در این فن آوری مدیریت چاه براساس اطلاعات جمع آوری شده، نصب سامانه کنترلی وشیرهای کنترل بازه ای موسوم به(ICV) و بهینه کردن فرایند تولید یا تزریق ممکن است]۳[
۲-۱۳-۲ کاربردRFIDدرصنعت نفت وگاز و پتروشیمی
۱-کنترل تردد کارشناسان و کارگران
برچسبRFIDرا می توان به شکل های مختلف به کار برد. می توان به صورت دستبند و یا گردنبند و یا دگمه ی لباس در اختیارکارگران و کارکنان پالایشگاه نفت و یا کارخانه قرارداد. برچسب الکترونیکی با پوشش های مختلف در برابر تغییرات محیطی مقاوم است و به آسانی با دستگاه قرائت گر ارتباط برقرار می کند. دستگاه قرائت گر تمامی برچسب هایی که درمحدوده اش قرار دارد رامی خواند و ما را در تشخیص اینکه هر کارگر و یا کارشناس درکدام قسمت کارخانه و یا پالایشگاه قرار دارد، کمک می کند به این ترتیب که از ورود کارکنان به قسمت های ممنوع جلوگیری می شود. همچنین حضور و غیاب کارکنان به راحتی توسط برچسب الکترونیکی که اطلاعات آ نها را دربر دارد ، کنترل می شود.
این برچسب ها می تواند درون کارت شناسایی آ نها موجود باشد و اطلاعات آن ها برخلاف بارکد قابل کپی کردن نیست.
۲-کنترل محصول
هنگام تولید یک محصول می توان برچسبRFIDرا در آن محصول قرار داد. گونه ای از این برچسب ها داخل شیشه هستند و به عنوان برچسب شیشه ای شناخته می شوند. ساختار این برچسب ها ها از یک میکروچیپ و یک آنتن در یک غلاف شیشه ای تشکیل شده است که ابعاد آن و قطرش بسیار کوچک است. می توان آن ها را درون بنزین یا نفت و هر محصول مایع دیگر قرار داد و به صورت الکترونیکی مشخصات آن محصول را از راه دور بر روی آن نوشت یا خواند.
محصولات پودری پتروشیمی نیز می تواند به این برچسب های رادیویی مجهز شود. از این طریق قادریم تمامی مراحل تولید،بارگذاری و توزیع را به راحتی کنترل کنیم و مطمئن شویم که تمامی بسته ها وجود دارند.
۳-بازدید از دستگا هها
برچسب های رادیویی را می توان به تجهیزات مختلف متصل کرد. مهندس ناظر بعد از بازبینی از دستگاه، تاریخ و یا مشکل دستگاه را بر روی تراشه داخل برچسب می نویسد, هنگام بازبینی بعدی تنها کافی است اطلاعات نوشته شده خوانده شود و اگر دستگاه نیازبه تعمیر دارد اقدامات لازم صورت گیرد.
۴-کنترل سیلندر گاز صنعتی
سیلندرهای گاز صنعتی بسیار در معرض خطر هستند و ممکن است هنگام بارگذاری ضربه دیده و یا منفجر شوند. استفاده ازبارکد برای ردیابی وکنترل آن ها کارآسانی نیست. تکنولوژی نوینRFIDکنترل سیلندر گاز را بسیار آسان می کند ، برچسبRFIDرا برروی سیلندر نصب می کنند و تنها با نصب چند قرائتگر محدود ، تمام سیلندرها را در هر مرحله کنترل می کنند ومشخصات کیفی آن ها را از راه دور مورد ارزیابی قرار می دهند.
۵-ثبت دما و فشار
درمراحل مختلف صنعت نفت مانند حفاری و پالایش می توان از برچسب هایRFIDبرای ثبت فشار و دما استفاده کرد. دستگاه قرائتگر اطلاعات برچسب را از فاصله دور می خواند و نویز محیط و شرایط جوی هیچ اثری برروی این سیستم ندارد.
۶-کنترل تردد کارشناسان و کارگران و استفاده در جلوگیری از تولید پسماند
دکلبان وظیفه دارد که هر ساعت یک بار به پمپ های گل حفاری سر زده و با گوش دادن به صدای پمپ از صحت کارکرد آن اطمینان حاصل کند. در صورتی که دکلبان به هر دلیلی کار خود را انجام ندهد امکان خرابی پمپ و در نتیجه به هدر رفتن مقدار زیادی گل حفاری وجود دارد که علاوه بر ضرر های اقصادی آن آسیب جبران ناپذیری به محیط زیست وارد می آید. با کار گذاشتن یک برچسبRFIDدر لباس دکلبان رفت و آمد های او را زیر نظر گرفته و در نتیجه از وقوع این اتفاق جلوگیری می کنند
۷-کنترل تجهیزات واحدهای عملیاتی :
برخی واحدهای صنعتی در صنایع نفت ، گاز وپتروشیمی از تجهیزات گرانقیمتی استفاده می نمایند که این ابزار و تجهیزات در بسیاری از موارد حیاتی بوده و بدلیل وارداتی بودن آنها امکان تهیه مجدد آنها به سادگی ممکن نخواهد بود و همچنین با توجه به اهمیت و سرعت در عملیات ها ارزشمند بودن وقت برای این واحد ها ، جمع آوری و جستجو به دنبال این تجهیزات می تواند زمان زیادی را هدر دهد و بعضی موارد با بجا ماندن این تجهیزات در ایستگاهها یا محل های ماموریت یا گم شدن وسیله زمان زیادی از دست می رود به همین منظور می توان با نصب برچسب هایی روی این تجهیزات علاوه بر آمارگیری سریع ازوجود تجهیزات و ابزار و محل آنها اطمینان حاصل نمود.
۸-اسناد و مدارک :
اسناد و مدارک محرمانه و غیر محرمانه واحدهای عملیاتی در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی (بخصوص واحدهای حراست صنایع مربوطه )همیشه مورد توجه سوءاستفاده کنندگان از اسناد و مدارک بوده و هست. لذا باتوجه به سطوح مختلف محرمانگی در اسناد و مدارک ،بجای استفاده از کلمات محرمانه ، خیلی محرمانه ، سری و بکلی سری و… که خود اینها می توانند عامل تحریک و ایجاد سوء استفاده گردد، می توان با بهره گرفتن از برچسب های بصورت برچسب های هوشمند سطح محرمانگی تاریخچه گردش سند را مشخص نمود.
۹-کنترل تردد خودروها :
در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی با عنایت به حساسیت بیش از حد این مجتمع ها بویژه در پالایشگاه هافقط خودروهایی در داخل این مجتمع ها مجاز به تردد می باشند که دارای مجوز تردد صادر شده از سوی واحد حراست مجتمع مربوطه باشند. سوی واحد حراست مجتمع مربوطه باشند. لذا با بهره گرفتن از تکنولوژی RFID و استفاده برچسب های مربوطه خودروهای مجاز می توان در کنترل عبور و مرور خودروها دخیل بود. این سیستم با چسباندن یک برچسب بر روی وسیله نقلیه و قرار دادن کلیه اطلاعات مربوطه به این وسیله در حافظه آن امکان پذیر می شود ، قبل از رسیدن وسیله نقلیه به درب ورودی یا خروجی ، ماشین از محلی که در آن یک آنتن جهت دریافت اطلاعات برچسب چسبیده شده بر روی وسیله نقلیه وجود دارد ، عبور می کند. دستگاه قرائتگر اطلاعات موجود بر روی برچسب را از آنتن بازخوانی می کند و در صورتی که اطلاعات موجود بر روی برچسب نشانگر مجوز ورود یا خروج باشد ، گیت ورودی یا خروجی باز می شود . درصورتی که هیچگونه برچسبی بر روی ماشین وجود نداشته باشد و یا در صورتیکه اطلاعات موجود بر روی برچسب نشانگر عدم مجوز ورود یا خروج باشد ، افراد امنیتی مستقر درمحل درب ورودی یا خروجی جهت بازرسی وسیله نقلیه اقدام می کنند.
۱۰-کنترل از راه دور سایت های عملیاتی :
تاسیسات نفتی ، گازی و پتروشیمیایی بصورت سایت های حساس و غیر حساس و نیمه حساس دسته بندی می شوند، به عنوان نمونه در پالایشگاههای گازی بدلیل امکان نشت گازهای سمی نظیر امکان تردد برای همه پرسنل به مناطق حساس عملیاتی وجود ندارد و فقط افرادی می توانند به این محل ها مراجعه کنند که آموزشهای لازم در این مورد را توسط واحدهای مربوطه نظیرHSE^[72] را گذرانده باشند. با عنایت به این موضوع می توان با بهره گرفتن از RFID تردد افرادی را که در این سایت ها فعالیت می کنند را زیر نظر گرفت و با تعریف کردن برچسب هایی برای افراد مجاز به تردد در این مناطق از تردد افراد غیر مجاز به این سایت هاممانعت بعمل آورد.
۱۱-کاربرد در سیستم انبار داری :
در زمینه انبارداری این تکنولوژی می تواند بسیاری ازفعالیت های موجود را ازحالت دستی به حالت خودکارتبدیل کرده و نیاز به تعداد زیاد کارگران را کاهش دهد علاوه بر این بکارگیری RFID در مدیریت انبار سبب می شود که هزینه های مربوط به نیروی انسانی و زمان کاهش یافته و دقت در امر تولید و سفارشات مشتریان افزایش یابد]۴۹[ امروزه بسیاری از مراکز توزیع و انبار در دنیا از تکنولوژی RFIDاستفاده می کنند و بر این باورند که بازگشت سرمایه آنها به شدت بهبود می یابد
شکل۴۰-۲ نمایی از کاربرد RFIDدر انبارداری]۷۵[
۱۲-کاربرد درHSE صنعت نفت :
فناوری RFID در بخشHSEدر صنایع نفت ، گاز وپتروشیمی کاربرد فراوانی دارد . از آنجا که حوادث غیرمترقبه همواره سایت های نفت ، گاز و پتروشیمی را تهدیدمی کند ، کوچکترین بی احتیاطی ممکن است خسارت جبران ناپذیری را وارد سازد ، انفجار و نشت گاز یکی از متداولترین حوادث است . وقوع اینگونه حوادث که غالباً قدرت دید را کاهش می دهد سیستم امداد را با دشواری درشناسایی و پیدا کردن کارکنان مواجه می سازد. با توجه به آنکه ایمنی کارکنان در محیط کار از مهمترین وظایف سازمانهاست ، اطلاع از موقعیت مکانی کارکنان پایه و اساس کار عملیات امداد است. زیرا لازم است به هنگام وقوع حادثه کلیه افراد محل وقوع حادثه را ترک کرده و در محل سرشماری حاضر شوند و اطلاع از آخرین محل حضور مفقودین کمک بزرگی برای امداد رسانی خواهد بود. اصلی ترین کاربرد RFIDدر ایمنی محیطهای کاری ردیابی و مکانیابی کارکنان است RFID ازطریق برچسب هایی فعال که در اختیار کارکنان قرار می دهدمی تواند در هر لحظه محل حضور افراد را گزارش کند ، این برچسب به راحتی قابل حمل هستند و می توانند بر روی کلاه ایمنی نصب شوند و یا در لباس کار کارکنان جاسازی شوند
برچسب
نرم افزار و سرور مرکزی
قرائت گر
آنتن
شکل ۴۱-۲ نمایی از کاربرد RFID در حوزه ایمنی کارکنان
۱۳-کنترل خودکار تجهیزات حفاظتی^[۷۳] PPT به منظور جلوگیری از ورود غیر محتاطانه پرسنل به نواحی خاص