數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù)在燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)度的應(yīng)用

摘 要

摘要：介紹了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)在大用戶用氣狀況監(jiān)控中的應(yīng)用，探討了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)的組成、安全設(shè)計(jì)、主要功能。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控；管網(wǎng)壓力；大用戶；數(shù)據(jù)
摘要：介紹了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)在大用戶用氣狀況監(jiān)控中的應(yīng)用，探討了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)的組成、安全設(shè)計(jì)、主要功能。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控；管網(wǎng)壓力；大用戶；數(shù)據(jù)處理
Application of Data Acquisition and Monitoring Technology to Gas Pipe Network Dispatching
SU Aijun，WEI Jie
Abstract：The application of data acquisition and monitoring system to monitoring gas consumption of large consumers is introduced.The structure of data acquisition and monitoring system，the composition，safety design and main functions of hardware system are discussed.
Key words：data acquisition；monitoring；pipe network pressure；large consumer；data processing
    目前，合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司已建成管網(wǎng)逾2300km，通過(guò)實(shí)施數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控項(xiàng)目，把全市管網(wǎng)壓力和大用戶的流量、壓力等主要工藝參數(shù)遠(yuǎn)傳到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控，提高了燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配水平，優(yōu)化了生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)提升服務(wù)品質(zhì)起到了很好的促進(jìn)作用。并開(kāi)發(fā)了流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)采集的流量計(jì)工作壓力、溫度的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處于異常工作狀態(tài)的流量計(jì)，提醒運(yùn)行人員及時(shí)檢查、維護(hù)，盡可能降低計(jì)量損失，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的深層次應(yīng)用。本文對(duì)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù)在燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用進(jìn)行探討。
1 數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建
    數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)(GPRS)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立起一套完整的軟、硬件平臺(tái)，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力、大用戶用氣情況等數(shù)據(jù)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了壓力報(bào)警、流量異常報(bào)警、遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)裙δ?sup>[1]，并利用系統(tǒng)保存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析形成各類(lèi)報(bào)表，為科學(xué)調(diào)度提供了依據(jù)。DTU(Data Transfer Unit，數(shù)據(jù)傳輸單元)是專(zhuān)門(mén)用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無(wú)線終端設(shè)備。
DTU硬件組成主要包括：CPU控制模塊、無(wú)線通信模塊、電源模塊。采用DTU具有組網(wǎng)迅速靈活、建設(shè)期短、成本低、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、安全保密性能好、鏈路支持永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、用戶使用成本低等優(yōu)點(diǎn)。利用GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式真正實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、同步的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸，大大方便了燃?xì)獯笥脩舻挠脷饬砍找约艾F(xiàn)場(chǎng)儀表的狀態(tài)監(jiān)控，可以有效對(duì)用氣高峰和低谷時(shí)段進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度。數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
 
    數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)由3部分組成：現(xiàn)場(chǎng)采集控制部分、GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)中心。DTU和現(xiàn)場(chǎng)儀表之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議或儀表自身的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，組成了現(xiàn)場(chǎng)采集控制部分。DTU內(nèi)置的GPRS通信模塊和通信運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線鏈路網(wǎng)絡(luò)組成了GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分。接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)管理軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)有效地結(jié)合，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和發(fā)布，建立起數(shù)據(jù)中心。
   ① 現(xiàn)場(chǎng)采集控制部分
   通過(guò)RS485、RS232、RS422等接口，利用DTU讀取現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部數(shù)據(jù)，再由DTU將采集的數(shù)據(jù)打包，交由GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分?，F(xiàn)場(chǎng)采集控制部分由現(xiàn)場(chǎng)儀表的通信部分、寄存器及DTU內(nèi)部的通信部分組成，它們之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信和傳輸。DTU與現(xiàn)場(chǎng)儀表之間采用一問(wèn)一答的半雙工方式傳輸數(shù)據(jù)：DTU進(jìn)行詢問(wèn)，現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)DTU的詢問(wèn)進(jìn)行回應(yīng)，反饋DTU需要的數(shù)據(jù)。
   ② GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分
   GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分將DTU采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理。GPRS模塊預(yù)設(shè)了數(shù)據(jù)中心通信前置機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)IP地址和端口號(hào)，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，GPRS模塊利用互聯(lián)網(wǎng)采用TCP協(xié)議，通過(guò)端口映射向目標(biāo)IP指定的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包。
   ③ 數(shù)據(jù)中心
   數(shù)據(jù)中心由通信前置機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，負(fù)責(zé)對(duì)遠(yuǎn)端所有DTU的通信進(jìn)行管理，并對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、儲(chǔ)存和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心通信前置機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，解析后的數(shù)據(jù)提供給調(diào)度系統(tǒng)使用，并定期保存歷史數(shù)據(jù)，以及發(fā)布到B/S端使用，通過(guò)開(kāi)放的ODBC數(shù)據(jù)接口、ModBus協(xié)議為其他系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu)即瀏覽器、服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過(guò)IE瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)在前端(Browser)實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)在服務(wù)器端(Server)實(shí)現(xiàn)。這樣就大大簡(jiǎn)化了客戶端電腦負(fù)荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶成本。
   ④ 安全設(shè)計(jì)
   由于DTU設(shè)備需安裝在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓計(jì)量橇中，因此DTU設(shè)備必須滿足以下要求：數(shù)據(jù)采集部分：采用本安設(shè)計(jì)，符合IP65級(jí)密封、Exib IIB T4級(jí)防爆要求，發(fā)射功率小于3.5W，可安裝于爆炸性氣體危險(xiǎn)區(qū)域的1區(qū)或2區(qū)。電源模塊部分：采用隔爆設(shè)計(jì)，采用隔離式安全柵為數(shù)據(jù)采集部分、現(xiàn)場(chǎng)儀表供電。
2 系統(tǒng)主要功能
   ① 遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能
   能根據(jù)用戶的要求，對(duì)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析并自動(dòng)生成各種報(bào)表和曲線，建立和儲(chǔ)存每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。
    ② 故障報(bào)警和提示功能
    可根據(jù)設(shè)定的溫度、壓力、流量的上下限對(duì)出現(xiàn)的異常發(fā)出報(bào)警，及時(shí)通知技術(shù)人員解決問(wèn)題。
   ③ 信息查詢功能
   數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專(zhuān)門(mén)的軟件，只要有一臺(tái)能上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，就能通過(guò)IE瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。
    合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)B/S端提供了大用戶的溫度、壓力、瞬時(shí)流量、累積流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以掌握用戶的用氣情況并進(jìn)一步分析用戶用氣規(guī)律，并掌握現(xiàn)場(chǎng)儀表的工作狀況和管網(wǎng)壓力的情況。
    數(shù)據(jù)中心管理人員可通過(guò)B/S端完成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、報(bào)警的及時(shí)響應(yīng)等工作。所有的大用戶可顯示在地圖上，并一目了然地知道用戶的在線狀態(tài)，通過(guò)點(diǎn)擊大戶用名稱，就可以知道每一個(gè)大用戶的具體用氣情況，并提供各類(lèi)報(bào)表。數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù)為數(shù)據(jù)分析提供了一個(gè)良好的數(shù)據(jù)源，保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，通過(guò)B/S端提供的現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，形成流量實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等，并有機(jī)地組合起來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，對(duì)短期用氣負(fù)荷作出較為準(zhǔn)確的判斷。利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以方便地為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。
3 結(jié)論
    數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù)已在燃?xì)庑袠I(yè)得到廣泛應(yīng)用，合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司自2008年底應(yīng)用以來(lái)，已對(duì)80多臺(tái)燃?xì)饬髁坑?jì)進(jìn)行了監(jiān)控，主要將大用戶用氣情況及管網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心，使得燃?xì)夤芫W(wǎng)的調(diào)度更加合理更加有效，并為用氣量抄收工作提供了方便，時(shí)效性更強(qiáng)。能夠及時(shí)了解用戶的用氣量，更加充分地了解用戶的用氣規(guī)律，更好地為用戶服務(wù)。在運(yùn)行階段中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，為燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)、有效調(diào)度提供了信息技術(shù)保障。
參考文獻(xiàn)：
[1] 鮑秀偉.大型商業(yè)用戶燃?xì)饬髁坑?jì)量遠(yuǎn)程采集管理系統(tǒng)[J].煤氣與熱力，2006，26(8)：28-30.
 
(本文作者：蘇愛(ài)軍 韋杰 合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司 安徽合肥 230075)