能源短缺已經(jīng)成為全球性的問題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，日益增長(zhǎng)的用天然氣需求與天然氣資源短缺之間的矛盾迫使世界各國(guó)都在尋求解決的有效辦法。因此，采用現(xiàn)代化手段，建設(shè)天然氣資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)掌握區(qū)域天然氣資源變化及利用情況，最大限度的調(diào)控使用效率，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

由北京集智達(dá)研制開發(fā)的天然氣資源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，是一種軟件與硬件結(jié)合的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)式管理系統(tǒng)。它通過是在天然氣源或用天然氣單位設(shè)備上安裝天然氣資源測(cè)控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣表流量、壓力、溫度等參數(shù)的采集和對(duì)天然氣電動(dòng)閥的控制等功能，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，以無線通訊方式與天然氣資源管理中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)對(duì)各用氣單位進(jìn)行監(jiān)管和控制。相關(guān)的天然氣表流量、壓力、溫度以及天然氣電動(dòng)閥的控制參數(shù)等數(shù)據(jù)自動(dòng)存入天然氣資源管理中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫。如用氣單位人為開閉閥門，天然氣表自然或人為損壞等情況出現(xiàn),管理中心計(jì)算機(jī)會(huì)同時(shí)顯示故障原因并報(bào)警，便于及時(shí)派人到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。天然氣資源管理中心可根據(jù)需要，在不同季節(jié)限量采氣，控制閥門的開閉；對(duì)欠繳氣資源費(fèi)的用戶，氣資源管理中心工作人員可通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)用氣單位的電動(dòng)閥的閥門開度進(jìn)行異地遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)氣資源管理／銷售與監(jiān)控的自動(dòng)化、一體化。

二．系統(tǒng)實(shí)施內(nèi)容和設(shè)計(jì)原則

1．系統(tǒng)實(shí)施內(nèi)容

1) 實(shí)現(xiàn)天然氣輸送參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，通過采集天然氣氣表的壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等參數(shù)全方位掌握天然氣輸送情況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患和調(diào)整輸送狀況。

2) 實(shí)現(xiàn)采集參數(shù)的顯示、報(bào)警、生產(chǎn)報(bào)表、圖表打印、數(shù)據(jù)查詢、故障查詢等功能，為生產(chǎn)監(jiān)控提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，達(dá)到提高系統(tǒng)效率、節(jié)能降耗的目的。

2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)：

GB50093-2002 《自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》

GBJ131-90 《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》

GB50168-92 《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》

GB3836.1-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器通用要求》

GB3836.2-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器隔爆型電器設(shè)備》

GB3836.4-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器本質(zhì)安全性電路和電器設(shè)備》

系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：

本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)遵循“操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性好，有利管理”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

?   技術(shù)：系統(tǒng)采用當(dāng)前PLC集散式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所選用的設(shè)備、器材技術(shù)，功能完善，運(yùn)行可靠。

?   操作簡(jiǎn)單：系統(tǒng)操作具有靈活方便、易于掌握的特點(diǎn)，操作人員能夠方便的使用和維護(hù)。

?   擴(kuò)展性好：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)留有充分的設(shè)計(jì)余地，以便需要時(shí)能進(jìn)行擴(kuò)充。系統(tǒng)擴(kuò)展只需增加相應(yīng)的設(shè)備，避免造成不必要的財(cái)力浪費(fèi)。

?   有利管理：系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控的場(chǎng)所能方便有關(guān)職能部門進(jìn)行控制與管理。

三．方案設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu) 

整套天然氣監(jiān)控解決方案采用4層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式，分別為：

1．底層分布式485網(wǎng)絡(luò)

底層設(shè)備采集層，由PLC和相關(guān)模擬量采集模塊組成，通過485總線采集底層的數(shù)據(jù)。

2．GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊層，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸。

3．服務(wù)器數(shù)據(jù)采集／處理

通過服務(wù)器構(gòu)建數(shù)據(jù)處理中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理、報(bào)警、存儲(chǔ)等操作，即有關(guān)數(shù)據(jù)的處理部分都將在這一層進(jìn)行。

4．服務(wù)器群組數(shù)據(jù)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)/Intranet信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)（以后擴(kuò)展）

設(shè)置服務(wù)器功能組群（實(shí)現(xiàn)組群功能，不一定必須設(shè)置服務(wù)器）將數(shù)據(jù)通過WEB服務(wù)器上的WEB Service接口進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)B/S 、C/S體系的無縫集成，同時(shí)通過Internet網(wǎng)頁發(fā)布功能組群實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程WEB訪問以及Win Form訪問，從而實(shí)現(xiàn)除了本地工作站控制外，也可以在任何一個(gè)能接入Internet的地點(diǎn)，任意選擇WEB工作站以及Win Form工作站實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程控制。

采集部分：采用由本公司開發(fā)生產(chǎn)的天然氣資源控制器，天然氣資源控制器集成了氣表數(shù)據(jù)的讀取及存儲(chǔ)、功能配置等功能，預(yù)留功能擴(kuò)展接口，便于以后升級(jí)控制功能。

通訊接口：天然氣資源控制器設(shè)有兩個(gè)通訊接口，其中一個(gè)為RS485接口，用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或其他485接口設(shè)備的連接；另外一個(gè)為RS232接口，用于GPRS模塊接口用。通訊波特率為：9600bps；設(shè)備掉電后，仍能對(duì)天然氣表數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以保證數(shù)據(jù)不丟失。

GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)：可采用由本公司開發(fā)生產(chǎn)的R-8554/8554A GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)底層采集設(shè)備至數(shù)據(jù)采集服務(wù)器之間的透明傳輸。可采用TCP／IP方式，也可以采用UDP方式。

2、系統(tǒng)主要功能：

(1)、天然氣源、用戶數(shù)據(jù)電子地圖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示（流量、壓力、溫度、工作狀態(tài)、等信息）

(2)、天然氣源用戶信息管理（WR-MIS系統(tǒng)）

(3)、具有實(shí)時(shí)、分時(shí)、定時(shí)；單表、群表的基本數(shù)據(jù)、動(dòng)靜壓力、閥門開度等多種數(shù)據(jù)召測(cè)／控制模式

(4)、售氣業(yè)務(wù)管理

包含正常售氣管理以及折算調(diào)度售氣管理

(5)、手工召測(cè)功能

任何時(shí)候可以在工作站上主動(dòng)提取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

(6)、數(shù)據(jù)報(bào)表功能

自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，也可隨時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表、打印。可以設(shè)置自動(dòng)打印功能。

(7)、自動(dòng)分析計(jì)算功能

根據(jù)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，分析累計(jì)用氣量、用戶消耗量（如小時(shí)用量、日用量），對(duì)于異常情況產(chǎn)生告警；可按日、月、年繪出，可統(tǒng)計(jì)氣源的供氣趨勢(shì)圖。 實(shí)時(shí)繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)瞬時(shí)流量曲線圖、壓力曲線圖等。

(8)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份功能

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以本地存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)時(shí)間根據(jù)需求和計(jì)算機(jī)配置決定。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)備份能力，可以方便的對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

(9)、故障自動(dòng)報(bào)警功能

天然氣資源控制器本身具有自檢功能，自檢的故障有：氣表故障、傳感器故障等，可通過GPRS模塊將報(bào)警信息主動(dòng)上傳；流量壓力等采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中進(jìn)行報(bào)警判斷，除超報(bào)警限報(bào)警外，還可根據(jù)參數(shù)值進(jìn)行多種狀態(tài)判斷，比如閥門開度、短路、過載、欠費(fèi)等一系列報(bào)警信息。

(10)、系統(tǒng)自診斷能力

在出現(xiàn)問題后，在任意工作站上，可以通過系統(tǒng)的自診斷功能來進(jìn)行判斷故障，故障自診斷可以診斷底層硬件是否正常，通訊網(wǎng)絡(luò)是否正常，服務(wù)器群組是否正常等故障。

(11)、系統(tǒng)擴(kuò)充升級(jí)功能

系統(tǒng)具有開放的數(shù)據(jù)接口，方便后期監(jiān)測(cè)點(diǎn)的增加和擴(kuò)容。

(12)、系統(tǒng)安全權(quán)限設(shè)置功能

權(quán)限設(shè)置提供完善的安全認(rèn)證，非法用戶不能進(jìn)入系統(tǒng)，合法用戶根據(jù)權(quán)限可進(jìn)行相應(yīng)的操作。

3、GPRS系統(tǒng)組網(wǎng)

GPRS數(shù)據(jù)中心可以采用申請(qǐng)專線方式、無線貓方式或公網(wǎng)IP方式組建。

專線方式：需要向移動(dòng)公司申請(qǐng)專用光纜和固定IP地址，適用于數(shù)據(jù)采集量大，速度要求較高的場(chǎng)合，同時(shí)由于申請(qǐng)專用光纜費(fèi)用相對(duì)較高。

無線貓方式：使用無線貓和GPRS數(shù)據(jù)卡與各采集點(diǎn)的GPRS模塊通訊。這種方式不需要計(jì)算機(jī)有固定的IP地址，通訊速度適中，數(shù)據(jù)量適中。

公網(wǎng)IP方式：需要計(jì)算機(jī)有固定的公網(wǎng)IP地址，不使用無線貓和其他設(shè)備，成本較低，受公網(wǎng)的數(shù)據(jù)量影響，通訊有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷線現(xiàn)象。