天然氣閥組間遠程監控方案

天然氣閥組間是天然氣輸送的咽喉要道，其狀態信息（室內天然氣濃度、管道壓力等）的獲取，對天然氣的安全、正常的輸送起著重要作用。

傳統的人工巡更的方式由于天然氣閥組間地域分布較廣，每次巡更需要耗費大量人力及物力等資源，工人工作效率低，同時公司領導及相關部門無法及時、動態地了解天然氣閥組間的狀態信息，阻礙了公司信息化管理水平的進一步提高。

另外，由于未對天然氣閥組間實施24小時連續在線監測天然氣濃度，當天然氣閥組間發生天然氣泄漏時，管理部門無法在第一時間獲取該緊急情況，存在著極大的安全隱患。

為了進一步提高天然氣集輸公司安全管理水平及信息化管理水平，提高資源利用率、提高員工工作效率、降低生產運行成本，建議實施天然氣閥組間遠程監測及管理系統。

該系統利用先進的計算機技術、通信技術和信號處理技術，利用計算機系統實現對各天然氣閥組間的天然氣濃度、管道壓力的自動測量、數據存儲、分析、統計等，公司領導及管理部門可及時了解的天然氣閥組間安全及生產情況，為公司領導快速、準確地天然氣閥組間狀態信息、制訂生產決策提供科學依據。

二、 設計原則

安全可靠 經濟可行 技術先進 易于擴展

1． 安全可靠
由于系統應用場合為易燃易爆場所，作為系統投入使用的前提，我們對系統特別是現場采集系統采取了隔爆、防爆措施，最大程度地保證了系統的安全可靠。
同時通過各類措施防止系統設備自身的被盜問題。
2． 經濟可行
本系統充分在已有的設備的基礎上，通過無線方式傳輸現場數據，利用計算機對數據進行綜合管理，并根據需要打印各類報表。此系統的使用必能大量節約人力、物力支出，降低了工人的勞動強度，提高了工人的工作效率，具有很好的經濟效益。
3． 技術先進
本系統結合了計算機技術、無線通信技術，使用微軟的大型數據MS SQL Server作為數據管理系統，使用專用軟件進行數據分析、統計，保證了系統的先進性。
4． 易于擴展
本系統采用開放的設計模式，無論是軟件功能還是硬件采集單元所采集的信號均可方便地擴展。

三、 系統結構

本系統按照功能可分為五個部分，分別為：
 現場數據采集處理單元
 數據傳輸網絡
 天然氣閥組間供電單元
 數據管理平臺
 計量數據綜合管理軟件。

（一） 現場數據采集處理單元
采用威控科技無線低功耗測控終端RTU-1600，由中央處理器、信號（數據）轉換模塊、通信接口模塊組成。

工作原理：
 中央處理單元（CPU）定時對8路模擬量進行數據采集，模擬信號經過A/D轉換后變為數字量；
 定時通過RS-232接口與現場壓力儀表等智能設備通訊，并將其值存入內存；
 數字信號經運算、處理后轉換為實際測量值，存入內存；
 以主動（定時）或被動（呼叫）的方式向CDMA1X通信模塊發送數據，并可根據管理計算機發送的數據改變現場的參數。

相關技術參數：
1． 輸入信號
（1） 8路4～20mA或者0～20/0～10VDC模擬量：管道壓力、室內天然氣濃度及電池電壓等
（2） 通過RS232與氣體緊急切閥控制器LINEGUARD 2100進行數據通信，獲取管道壓力等數據
（3） RS-485
2． 輸出信號
（1） 4路開關量輸出
（2） RS-232
3． 儀表特點
（1） 具有看門狗電路，儀表永不死機
（2） 具有斷電數據保護功能
4． 通訊模塊：內嵌通訊協議，可與CDMA1X通信模塊進行數據通信
5． 數據發送方式：
（1） 定時主動發送：可設定時間定時向中心站發送數據
（2） 被動發送：由計量管理中心的計算機發出發送指令，接收該指令后發送數據。

（二） 數據傳輸網絡：采用中國聯通公司的CDMA 1X數據通信網絡。
CDMA1x技術是當今最先進的通訊技術，具有容量大，傳輸速度快，質量高等優點。其快速的信息響應時間和分組交換技術，可保證用戶實時在線和信息的迅速傳遞，利用CDMA技術進行數據傳輸是理想的方式。
其特點如下：
1. 可實現點對點、中心對多點等數據傳輸。
2. 實時在線，實時進行數據傳輸，因使用獨立的數據信道，不爭奪話音信道資源，因而性能更穩定。
3. 資費低，按數據流量收費，沒有數據量傳遞時，不產生費用。
4. 傳輸速率可達153.6kbps, 約為GPRS的5倍。
5. 組網簡單，無縫覆蓋。
6. 可方便聯入互聯網。可以跨區域、省市使用,不存在漫游費用,節省通信開支。

（三） 天然氣計量間供電單元。
由于天然氣計量間具有很高的防爆要求，并且無法提供220V交流電源，因而考慮采用太陽能電池對位于計量間的數據采集單元及無線通信模塊提供電源。
太陽能供電系統包括：電池板、蓄電池、控制器、DC-DC轉換器、控制箱及附屬配置（電線、接插件等）。
太陽能供電系統規格：
1．光伏電池板符合國家標準。使用壽命10年。
2．蓄電池符合信息產業部電信設備進網標準。正常浮充使用壽命3年。
3．控制器為智能控制，并具有過放、過充保護及防反接、輸出短路、過載、溫升保護功能。
該太陽能供電系統在日照4h/d，連續陰雨天3天的情況下，能夠24小時連續提供12V/100mA直流電源，并且保證每小時提供為期2分鐘的12V/0.5A供電。

（四） 數據管理平臺：采用微軟公司的SQL Server 2000大型數據庫管理系統。
該系統易于維護，可滿足大型數據管理的要求，同時該管理平臺可與油田公司現行的工程數據庫ORACLE系統方便地實現數據共享。
SQL Server 2000是微軟公司最新版的大型數據庫服務器，其性能指標在各方面都有趕超Oracle數據庫的趨勢。
SQL Server2000是一個功能完備的數據庫管理系統。它包括支持開發的引擎、標準的SQL語言、擴展的特性（如復制、OLAP、分析）、存儲過程、觸發器等特性。
易用性
SQL Server與Windows界面風格完全一致，且有許多"向導（Wizard）"幫助，因此易于安裝和學習。
兼容性良好
由于今天Windows操作系統占領著主導地的位，選擇SQL Server一定會在兼容性方面取得一些優勢。另外，SQL Server 2000 除了具有擴展性，可靠性以外，還具有可以迅速開發新的因特網系統的功能。尤其是它可以直接存貯XML數據，可以將搜索結果以XML格式輸出等特點，有利于構建了異構系統的互操作性，奠定了面向互聯網的企業應用和服務的基石。這些特點在.NET 戰略中發揮著重要的作用。
數據倉庫
Microsoft SQL Server 2000增加了OLAP（聯機分析處理）功能。OLAP可以通過多維存儲技術對大型、復雜數據集執行快速、高級的分析工作。數據挖掘功能能夠揭示出隱藏在大量數據中的傾向及趨勢，它允許組織或機構最大限度的從數據中獲取價值。通過對現有數據進行有效分析，這一功能可以對未來的趨勢進行預測。

（五） 計量數據綜合管理軟件系統。位于公司中控室的計算機

（中央控制機）根據系統預設的時間，向各計量間RTU發出數據讀取指令，接收到指令后，各計量間RTU將流量計數據通過傳輸網絡返回到中控機，經過處理后顯示并存入數據庫服務器。綜合管理系統軟件可對數據進行進一步的統計、分析、處理，形成各類報表及圖形，并打印輸出，供公司領導及管理部門做出科學決策提供依據。
經過授權的用戶可以通過局域網瀏覽相應的天然氣供應情況。
具體功能為：
1. 系統及用戶權限管理：
公司生產運行管理部門具有最高級別的權限，可對所有信息進行查詢、維護、更新等操作；
公司領導具有最高級別的瀏覽權限，通過Web可查詢所有信息，但無權對數據修改；
天然氣集輸公司局域網內用戶經過授權后通過Web可查詢相應信息。
2. 天然氣計量間可燃氣體泄漏檢測報警
現場數據采集單元實時檢測天然氣計量間可燃氣體濃度，當濃度達到報警設定值時，實時報警，減少安全隱患，提供公司安全管理水平。
3. 實現遠程抄表，提高員工工作效率，降低勞動強度
現場采集終端獲取流量及天然濃度等現場生產數據后，通過CDMA1x或其它通信方式及時將數據發送到中控室監控主機，實現了遠程抄表，無需人工現場抄表，極大地提高了員工工作效率，降低了勞動強度。
4. 輸差實時監測與管理
通過對數據進行分析與處理，可以及時了解公司的輸差情況，及時發現輸差異常，減少公司經濟損失。
5. 用戶用氣量異常分析功能
通過對用戶用氣量的歷史數據進行分析與對比，可以及時發現用戶用氣量發生異常，第一時間發現盜氣、漏氣、儀表損壞等情況,減少經濟損失.
6. 所有靜態信息更新、維護、補充、查詢、打印，包括：
流量計規格、型號，檢定時間，使用年限等；
7. 天然氣計量動態信息查詢，包括：
每臺流量計的瞬時輸量、累積輸量、最近一次的檢定時間等；
8. 事件、報警記錄管理、查詢；
公司領導及管理部門可隨時查詢任意時間段任意計量間所計量的天然氣輸量，并可對計量間的輸量設定報警上下限，當單位時間內輸量發生較大變化時，系統發出報警提示，供管理部門進行調整。
8. 遠程信息發布；
借助油田公司的內部局域網，集輸公司各級領導及工作人員可在辦公室、家中或車內通過臺式機、筆記本、PDA或手機隨時相關的計量信息。
通過有線或無線方式與油田公司局域網連接后，相關工作人員經過授權即可瀏覽數據庫服務器中相關的內容。
9. 信息歸檔及存儲；
所有的天然氣計量信息（靜態及動態）全部納入大型數據庫管理平臺進行管理，可滿足公司對計量數據執行快速分析的要求。通過對數據潛在價值的挖掘，能夠最大限度的從數據中獲取價值。
10. 報表生成、瀏覽、打印；
根據天然氣集輸公司的具體需要及要求，可編制各類報表并打印。
11. 趨勢圖生成、瀏覽、打印；
根據天然氣集輸公司的具體需要及要求，可繪制各類趨勢圖并打印。

四、 效益分析

該系統投入使用后，可以達到提高天然氣集輸公司計量管理水平目的，具有良好的經濟效益及社會效益，具體表現在以下幾個方面：

1． 由于對計量間天然氣濃度實施了24小時連續在線監測，當氣體發生泄漏時，監控室及管理部門可在第一時間做出反應，極大地提高了生產的安全性；
2． 由于采用遠程抄表，可大大提高目前抄表人員的工作效率，減少車輛等資源浪費，大幅度降低公司總體運行成本；
3． 通過對各計量間實時監測，公司領導可實時掌握公司的輸差情況，為穩定輸差提供科學依據；
4． 由于各計量間的運行數據全部存入數據庫管理，可按照ISO9000的要求對流量計等數據資料進行管理，系統可自動提示流量計檢定時間等信息，對提高公司管理水平具有重要的意義。