22 septiembre 2009

Últimas tecnologías de video para controlar redes de tuberías y gasoductos

En la industria de tuberías, el control en tiempo real es un gran negocio. El control de la integridad de la tubería conisste en la determinación de temperatura, vibración, pérdidas, personal y equipos, así como la vigilancia anti-intrusos. Estos sistemas usan una gran variedad de métodos de comunicación, incluyendo cables de fibra óptica encordada a lo largo de la tubería, celular, satélite, wireless y Ethernet. En este artículo vamos a analizar las últimas tecnologías de video existentes utilizables en este tipo de instalaciones.
Los avances en el control de video en la industria del agua pueden aplicarse en las industrias de tuberías. Las plantas de agua en USA han instalado equipos de control de video para vigilar sus cercados, puntos de entrada, instalaciones remotas, balsas y propiedades. En muchos casos se conectan al video de seguridad usando sistemas HMI/SCADA en tiempo real, conexiones wireless y conexiones de redes celulares. La principal razón para conectar a redes existentes es que son mucho menos costosas que instalar CCTV dedicado o cable de banda ancha.
La misma tecnología se aplica al control de redes de tuberías, haciendo que sea posible instalar video cámaras en cualquier lugar a lo largo de una tubería, desde plataformas marítimas y pozos de perforación a plantas LNG y puntos de distribución. Usando las capacidades de comunicación existentes y llevando video directamente a pantallas HMI/SCADA, los operadores pueden ver lo que está ocurriendo en instalaciones remotas, diagnosticar problemas, y minimizar la necesidad de visitas de personal. El desafío de cualquiera de estos sistemas incluye lo siguiente:
  • Estar seguros que las transmisiones de video no interfieren con las señales de control.
  • Integrar video en los sistemas SCADA/HMI de manera que el operador pueda fácilmente relacionar las alarmas del proceso y la información de video.
  • Añadir control de video a redes existentes y sistemas HMI/SCADA es una tecnología bien desarrollada. Longwatch fue pionero en el uso de redes industriales conectando video a Wonderware, Rockwell, GE Fanuc iFix y otros sistemas HMI/SCADA. Consecuentemente, docenas de instalaciones a través de las plantas de agua de USA. Emerson e Invensys también ofrecen sistemas de control de seguridad en video conectados a HMI/SCADA. Simplemente dejar caer una ventana de video en una pantalla HMI/SCADA es ahora una práctica común.
Video para sistemas HMI/SCADA
El control de video tradicional en una planta de proceso de gas implica cámaras analógicas remotas conectadas vía cables coaxiales CCTV a un banco de monitores en un shack de protección. No solamente es una solución cara, sino que además requiere vigilancia eterna para personal de seguridad que esté seguro de no perderse nada. Si los controles de video convencional están instalados en una habitación de control, también se requiere espacio físico y una observación constante.
Un sistema de cámaras digitales mejora esta instalación de cuatro formas: Primero, permite que múltiples cámaras se conecten a un cable único o conexión inalámbrica; segundo, usa una red industrial existente para transmitir las imágenes, así se elimina la necesidad de utilizar un cable adicional; tercero, se ponen las imágenes de video directamente en una pantalla HMI/SCADA, de forma que los operadores puedan controlar lo que está ocurriendo en una unidad de proceso; y cuarto, cámaras digitales modernas y software de procesado de video puede identificar intrusos o anomalías en la imagen, y alertar al operador integrando alarmas de video en su sistema SCADA/HMI.
Un sistema de cámaras modernas continuamente registra video de alta resolución en un motor de video hasta 30 días en el sitio de la cámara. El sistema puede programarse para enviar video al sistema SCADA/HMI, o tomar clips de video en momentos específicos del día, cuando es solicitado por el sistema de control, o si ocurren eventos locales, tales como una alarma de proceso, una intrusión, o si la cámara en si misma detecta una anomalía. Por ejemplo, una cámara digital puede identificar un gancho de una grúa errante pasando frente a las lentes en una plataforma marítima.
Similarmente, si una estación de compresores tiene una cámara infrarroja o micrófono de audio que pueda detectar pérdidas de gas, el motor de video enviará un clip de video al operador. Una vez alertado, el operador puede cambiar el control del video para supervisar la escena y dirigir al personal de mantenimiento al área del problema.
La calidad del video depende del ancho de banda disponible. Con altas velocidades, la red Ethernet de gigabit o una conexión de teléfono celular 3G de banda ancha, puede transmitirse video de alta resolución. A la inversa, en una red de radio de baja velocidad.
Típicamente, debe hacerse un análisis del sistema de comunicación para determinar si hay banda ancha suficiente para acomodar paquetes de video sin interferir con mensajes de prioridad alta, tales como control de procesos o señales de control.
Para redes basadas en Ethernet, un motor de video se conecta vía un puerto Ethernet y tiene una dirección IP individual; similarmente el computador del centro de control tiene una dirección IP individual. Similarmente, las imágenes de video se envían en paquetes desde el sitio remoto, se re-ensamblan en el computador del centro de control de video, y se presentan en la pantalla HMI. La ventaja de esta configuración es que la grabación de video local proporciona un nivel de tolerancia al fallo (ej. El video se preserva incluso si la red no está disponible).
Señales de video de alta resolución se almacenan en un lugar remoto y pueden retirarse en cualquier momento y transmitirse a la habitación de control o cargado en un sistema de almacenamiento portátil. Esta combinación de almacenaje de video permite a os operadores e ingenieros ver cualquier evento o serie de eventos.
Incluso en una unidad remota, no conectada al sistema SCADA de la planta, las cámaras pueden posicionarse para leer medidores locales, y transmitir video vía wireless o redes celulares. Esto permite al oparador controlar las operaciones y condiciones sin visitar el sitio y conseguir así ahorrar tiempo y dinero significativo.
La transferencia de datos celular ofrece una solución económica para áreas de proceso remotas. Los servicios de datos celulares proporcionan una interface bidireccional rápida. Si no hay cobertura celular puede instalarse un sistema de radio que tenga la suficiente energía como para alcanzar la localización de distribución central. Si el lugar es remoto y no hay energía, un sistema de baterías solar puede servir de suministro energético.
Bibliografía: Video Technology Developed in the water industry can monitor pipeline facilities. Pipeline & Gas Journal. July 2009
Palabras clave: celular network connections
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