إن سلامة الهياكل الأساسية للخطوط الجوية أمر أساسي للنقل الآمن والفعال للنفط والغاز الطبيعي والمواد الكيميائية والمياه وغيرها من السوائل الحرجة، وقد اعتمد المشغلون على عمليات التفتيش اليدوية الدورية، وعمليات التفتيش البصري، ونظم التقييم الذاتي الأساسي (الضبط الاستشرافي، وامتلاك البيانات) لرصد صحة الأنابيب، بينما توفر هذه الأساليب خط الأساس للوعي، فإنها كانت تُحدث فوائد كثيفة العمالة، وكثيرا ما تُغفل عن علامات الترسب.

تطور رصد الخط: من دليل إلى ذكاء

وقد اعتمد الرصد التقليدي للخطابات اعتمادا كبيرا على عمليات الانطلاق المقررة، وقراءات قياس الضغط، والاختبارات الهيدروستية الدورية، وهذه الأساليب عانت من عدة قيود متأصلة: فهي لا توفر سوى صور سريعة في الوقت المناسب، ولا يمكن أن تلتقط أحداثا عابرة مثل موجات الضغط أو الفحوصات الخفيفة التي تسبق التسرب، وقد أدى ظهور نظم للتربة في منتصف القرن العشرين إلى احتياز البيانات بصورة مركزية.

التكنولوجيات الأساسية للتقنيات الإلكترونية لرصد الطوابق الرملية

الضغط، والتدرج، وأجهزة الاستشعار المتدفقة

ومن الأمور الأساسية بالنسبة لأي نظام لرصد الأنابيب إجراء اختبارات لقياس متغيرات العمليات الأولية: الضغط، ودرجة الحرارة، ومعدل التدفق، وتشير النسخ الحديثة من هذه المستشعرات إلى أن أجهزة التسرب ذات القدرة الشمسية أو التي تعمل بالبطارية قد تحدد، في حين أن أجهزة التسرب المسبق للترددات الفوقية، قد تشير إلى وجود تسربات في الموازين الفوقة إلى أن المسببة للصدمات الكهربائية قد تكون أقل من اللازم.

رصد الصوت والاحتجاز

كما أن أجهزة الاستشعار الصوتية )الهواتف المحمولة ومواصفاتها( هي من أقوى الأدوات لكشف تسرب الأنابيب والأورام الهيكلية، كما أن التسرب في الأنابيب المكسوسة لا يولد سوى توقيعاً مفص َّلاً يبثه عن طريق حائط الأنابيب والكميات المحيطة بها، وذلك بنشر صفائف من أجهزة الاستشعار السحابية كل بضع مئات من المترات وتطبيق نماذج التراكمية

أجهزة رصد الممرات

وتظل التصويب أكبر سبب من أسباب فشل خط الأنابيب في العالم، إذ أن أجهزة التحلل الضوئي توفر الآن رصدا للتآكل في الوقت الحقيقي من خلال أساليب مباشرة وغير مباشرة، وتقيس المقاومة الكهربائية فقدان المعادن على قوالب التدفق المعرضة، وتُبلغ عن تغيرات في الوقت الحقيقي، وتُقدر معدلات الارتداد في أجهزة الاستشعار عن بعد بالأشعة دون الحمراء عند نقطة معينة.

رصد البيئة ومركبات الكربون وتخزينها

وتؤدي العوامل البيئية الخارجية دوراً حاسماً في تدهور الأنابيب، إذ تقاس أجهزة الاستشعار البيئية التي تستخدم فيها أجهزة التحلل بالأشعة تحت الحمراء، ودرجة الحرارة، والقدرة على المقاومة، بل وتركيزات الغاز في حق الأنابيب، وتزيد من سرعة رطوبة التربة، إلى جانب القدرة المنخفضة على المقاومة، خطر التآكل بالأنواع الميكروبيولوجية، وكثيراً ما تؤدي أجهزة الكشف عن الغازات إلى ظهور أجهزة للثديكربونات التي قد تشير إلى انتشار الأشعة المرئية عن طريق التربة.

البنية التحتية للحساب والاتصال

ويستلزم حجم البيانات التي تنتجها آلاف أجهزة الاستشعار على طول الممرات تجهيز حواف البطارية الذكية، كما أن أجهزة الحوسبة - التي كثيرا ما تُسرد البوابات الصناعية - تُدير محللا في الوقت الحقيقي للمرشحين والضغط، وتعزل الأحداث الحرجة قبل نقلها إلى النظم المركزية، مثلا، قد تُستخدم أجهزة الاستشعار عن بعد التي تحمل أرقاما عن بعد لملايين نقاط البيانات في اليوم، ولكن يمكن أن تُحدِّث

تكامل البيانات والتحليلات المتقدمة

أما جمع البيانات من أجهزة التحلل المتفرقة فهي الخطوة الأولى فحسب؛ فالقيمة الحقيقية تكمن في دمجها وتحليلها لتوليد معلومات قابلة للتنفيذ، كما أن برامج الرصد الحديثة لأحدث البيانات التي تُعدّ إلى جانب سجلات الصيانة التاريخية، وخرائط الاختبارات، والتنبؤات الجوية، والبيانات التشغيلية.

الفوائد الملموسة لرصد خط الأنابيب IoT-Enabled

فبعد اعتماد نظام رصد حالة خط الأنابيب، يؤدي إلى تحقيق نتائج قابلة للقياس عبر أبعاد متعددة، كما أن السلامة التشغيلية تحسنت بشكل كبير: إذ يمكن لنظم الكشف عن التسرب في الوقت الحقيقي أن تغلق خط الأنابيب في غضون ثوان من التمزق، وتخفض إلى أدنى حد من فقدان المنتجات والضرر البيئي، وتتوقع إدارة السلامة في الولايات المتحدة والمواد الخطرة أن يؤدي الرصد القائم على التحلل إلى خفض عدد الحوادث الخطيرة بنسبة تصل إلى 60 في المائة.

التغلب على تحديات التنفيذ

وبالرغم من وعد المنظمة بدمج تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في رصد خطوط الأنابيب، فإن أمن البيانات هو الأهم: فنظم رصد الأنابيب تشكل جزءا من الهياكل الأساسية الوطنية الحساسة، وتجتذب تهديدات إلكترونية متطورة، وتشمل الحلول التي تُجرى في نهاية المطاف، والوحدات الأمنية للمعدات على أساس أجهزة الاستشعار، وأجهزة جمع البيانات على شبكة لا تعمل على بث الثقة، كما أن أجهزة الاتصال اللاسلكية ذات القدرة على تشغيل الشبكة العالمية، توفر مبادئ توجيهية لتأمين الوصلات الصناعية.

تطبيقات الصناعة ودراسات الحالات الإفرادية

وتطبق مبادئ رصد خط أنابيب النفط على نطاق واسع من القطاعات، وفي مجال النفط والغاز، يقوم المشغلون برصد خطوط النفط الخام ونقل الغاز الطبيعي التي تمتد آلاف الأميال، ويُذكر أن هذه المنظومات من أجهزة الاستشعار الرئيسية التي تستخدمها شبكة الغازات غير المميتة التي تستخدمها شركة النفط في لندن، والتي تُحد من آثارها غير الضاربة، وتُحدث فيها نسبة من أجهزة الاستشعار التي تستخدم فيها المواد غير المحتوية على أجهزة الاستشعار المائية في أجهزة الاستشعار المائية، والتي تعمل بالأشعة تحت الحمراء، والتي تبلغ نحو ١,٥ مليون متر.

الاتجاهات المستقبلية: AI, Digital Twins, and Autonomous Inspection

أما فيما يتعلق برصد حالة الأنابيب فيتمحور حول عدة تكنولوجيات متطابقة، إذ أن المعلومات الاستخبارية ذاتية لا تزال تتطور من أجهزة الإنذار البسيطة إلى نماذج متطورة للتعلم العميق يمكن أن تميز بين التسرب الحقيقي وضغوط ناجمة عن بدء تشغيل المضخات، كما أن التعلّم في مجال التكتل يمكن أن يؤدي إلى زيادة عمليات الصمامات والضخ إلى الحد الأدنى من الإجهاد على الأنابيب القديمة.

خاتمة

إن إدماج أجهزة الإيو تي لرصد حالة خط الأنابيب لم يعد مفهوماً لا جدوى منه؛ فهو استراتيجية مثبتة تحقق السلامة المباشرة، والتطبيق، والفوائد المالية، وذلك بنشر مزيج مدروس من الضغط، ودرجة الحرارة، والتسرب، والضغط، والضغط، والحساسات البيئية - متصلة بشبكات الحوسبة القوية والاتصالات - يكتسب المشغلون نظرة مستمرة عالية الاستبانة لأصولهم(أ)

For further reading on industrial IoT deployment best practices, see the ]Industrial IoT 5G resource center] and the International Society of Automation’s pipeline monitoring standards.]]]