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、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、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有限公司已建成管網(wǎng)逾2300km，通過實施數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控項目，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，進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時顯示、監(jiān)控，提高了燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配水平，優(yōu)化了生產(chǎn)運行參數(shù)，對提升服務(wù)品質(zhì)起到了很好的促進作用。并開發(fā)了流量計運行狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)采集的流量計工作壓力、溫度的分析，及時發(fā)現(xiàn)處于異常工作狀態(tài)的流量計，提醒運行人員及時檢查、維護，盡可能降低計量損失，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的深層次應(yīng)用。本文對數(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)利用計算機技術(shù)、移動通信技術(shù)(GPRS)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立起一套完整的軟、硬件平臺，對燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力、大用戶用氣情況等數(shù)據(jù)實施動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)了壓力報警、流量異常報警、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)進行綜合分析形成各類報表，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)是專門用于將串口數(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)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進行傳送的無線終端設(shè)備。
DTU硬件組成主要包括：CPU控制模塊、無線通信模塊、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、按流量計費、用戶使用成本低等優(yōu)點。利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的方式真正實現(xiàn)了多點、遠(yuǎn)程、實時、同步的現(xiàn)場數(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)場儀表的狀態(tài)監(jiān)控，可以有效對用氣高峰和低谷時段進行生產(chǎn)調(diào)度。數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
 
    數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)由3部分組成：現(xiàn)場采集控制部分、GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)中心。DTU和現(xiàn)場儀表之間通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議或儀表自身的協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，組成了現(xiàn)場采集控制部分。DTU內(nèi)置的GPRS通信模塊和通信運營商提供的無線鏈路網(wǎng)絡(luò)組成了GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分。接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)管理軟件和數(shù)據(jù)庫有效地結(jié)合，對數(shù)據(jù)進行處理和發(fā)布，建立起數(shù)據(jù)中心。
   ① 現(xiàn)場采集控制部分
   通過RS485、RS232、RS422等接口，利用DTU讀取現(xiàn)場儀表內(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。現(xiàn)場采集控制部分由現(xiàn)場儀表的通信部分、寄存器及DTU內(nèi)部的通信部分組成，它們之間通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議進行數(shù)據(jù)的通信和傳輸。DTU與現(xiàn)場儀表之間采用一問一答的半雙工方式傳輸數(shù)據(jù)：DTU進行詢問，現(xiàn)場儀表對DTU的詢問進行回應(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GPRS無線網(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)中心通信前置機的互聯(lián)網(wǎng)IP地址和端口號，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，GPRS模塊利用互聯(lián)網(wǎng)采用TCP協(xié)議，通過端口映射向目標(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)中心由通信前置機和數(shù)據(jù)庫組成，負(fù)責(zé)對遠(yuǎn)端所有DTU的通信進行管理，并對上傳的數(shù)據(jù)進行解析、儲存和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心通信前置機接收到數(shù)據(jù)包后進行數(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，通過開放的ODBC數(shù)據(jù)接口、ModBus協(xié)議為其他系統(tǒng)提供實時監(jiān)控數(shù)據(jù)源，實現(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IE瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務(wù)在前端(Browser)實現(xiàn)，主要事務(wù)在服務(wù)器端(Server)實現(xiàn)。這樣就大大簡化了客戶端電腦負(fù)荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶成本。
   ④ 安全設(shè)計
   由于DTU設(shè)備需安裝在現(xiàn)場調(diào)壓計量橇中，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，符合IP65級密封、Exib IIB T4級防爆要求，發(fā)射功率小于3.5W，可安裝于爆炸性氣體危險區(qū)域的1區(qū)或2區(qū)。電源模塊部分：采用隔爆設(shè)計，采用隔離式安全柵為數(shù)據(jù)采集部分、現(xiàn)場儀表供電。
2 系統(tǒng)主要功能
   ① 遠(yuǎn)程自動監(jiān)測功能
   能根據(jù)用戶的要求，對每個現(xiàn)場站點的數(shù)據(jù)進行采集、統(tǒng)計、分析并自動生成各種報表和曲線，建立和儲存每個現(xiàn)場站點的歷史數(shù)據(jù)。
    ② 故障報警和提示功能
    可根據(jù)設(shè)定的溫度、壓力、流量的上下限對出現(xiàn)的異常發(fā)出報警，及時通知技術(shù)人員解決問題。
   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)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要有一臺能上網(wǎng)的計算機，就能通過IE瀏覽器進行數(shù)據(jù)查詢。
    合肥燃?xì)饧瘓F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、瞬時流量、累積流量等實時數(shù)據(jù)，通過對實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以掌握用戶的用氣情況并進一步分析用戶用氣規(guī)律，并掌握現(xiàn)場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B/S端完成數(shù)據(jù)監(jiān)測、報警的及時響應(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)，通過點擊大戶用名稱，就可以知道每一個大用戶的具體用氣情況，并提供各類報表。數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù)為數(shù)據(jù)分析提供了一個良好的數(shù)據(jù)源，保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，通過B/S端提供的現(xiàn)場儀表實時數(shù)據(jù)，形成流量實時曲線、歷史曲線等，并有機地組合起來進行數(shù)據(jù)分析。通過對數(shù)據(jù)進行分析、整理，對短期用氣負(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，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有限公司自2008年底應(yīng)用以來，已對80多臺燃?xì)饬髁坑嬤M行了監(jiān)控，主要將大用戶用氣情況及管網(wǎng)壓力實時傳輸至數(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，時效性更強。能夠及時了解用戶的用氣量，更加充分地了解用戶的用氣規(guī)律，更好地為用戶服務(wù)。在運行階段中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運營、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)饬髁坑嬃窟h(yuǎn)程采集管理系統(tǒng)[J].煤氣與熱力，2006，26(8)：28-30.
 
(本文作者：蘇愛軍 韋杰 合肥燃?xì)饧瘓F有限公司 安徽合肥 230075)