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集智达R-8554/8554A GPRS模块在天然气资源远程测控系统解决方案

一.系统概述1、系统主要组成:

能源短缺已经成为全球性的问题,随着经济的发展,日益增长的用天然气需求与天然气资源短缺之间的矛盾迫使世界各国都在寻求解决的有效办法。因此,采用现代化手段,建设天然气资源实时监控系统,动态掌握区域天然气资源变化及利用情况,最大限度的调控使用效率,是促进经济社会可持续发展的迫切需要。

由北京集智达集成公司研制开发的天然气资源远程监控系统,是一种软件与硬件结合的自动化网络式管理系统。它通过是在天然气源或用天然气单位设备上安装天然气资源测控器,实现对天然气表流量、压力、温度等参数的采集和对天然气电动阀的控制等功能,通过GPRS网络,以无线通讯方式与天然气资源管理中心计算机进行通讯,实时对各用气单位进行监管和控制。相关的天然气表流量、压力、温度以及天然气电动阀的控制参数等数据自动存入天然气资源管理中心计算机数据库。如用气单位人为开闭阀门,天然气表自然或人为损坏等情况出现,管理中心计算机会同时显示故障原因并报警,便于及时派人到达现场。天然气资源管理中心可根据需要,在不同季节限量采气,控制阀门的开闭;对欠缴气资源费的用户,气资源管理中心工作人员可通过计算机系统对用气单位的电动阀的阀门开度进行异地远程控制,实现气资源管理/销售与监控的自动化、一体化。

二.系统实施内容和设计原则

1.系统实施内容

1)  实现天然气输送参数的实时数据采集,通过采集天然气气表的压力、温度、瞬时流量、累计流量等参数全方位掌握天然气输送情况,便于及时发现事故隐患和调整输送状况。

2)  实现采集参数的显示、报警、生产报表、图表打印、数据查询、故障查询等功能,为生产监控提供数据基础,达到提高系统效率、节能降耗的目的。

2.系统设计原则和依据

设计依据:

GB50093-2002    《自动化仪表工程施工及验收规范》

GBJ131-90       《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》

GB50168-92      《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

GB3836.1-83     《爆炸性环境用防爆电器通用要求》

GB3836.2-83     《爆炸性环境用防爆电器隔爆型电器设备》

GB3836.4-83     《爆炸性环境用防爆电器本质安全性电路和电器设备》

系统设计原则:

本系统方案设计遵循“技术先进,操作简单,扩展性好,有利管理”的原则进行设计。

   技术先进:系统采用当前上较先进的PLC集散式控制系统结构设计,所选用的设备、器材技术性能优越,功能完善,运行可靠,确保整个系统在一定时间内保持先进水平。

   操作简单:系统操作具有灵活方便、易于掌握的特点,操作人员能够方便的使用和维护。

   扩展性好:系统的设计应留有充分的设计余地,以便需要时能进行扩充。系统扩展只需增加相应的设备,避免造成不必要的财力浪费。

   有利管理:系统对监控的场所能方便有关职能部门进行控制与管理。

三.方案设计和系统架构

 

整套天然气监控解决方案采用4层网络结构方式,分别为:

1  底层分布式485网络

底层设备采集层,由PLC和相关模拟量采集模块组成,通过485总线采集底层的数据。

2   GPRS通讯网络

通讯层,通过GPRS网络进行数据采集传输。

3    服务器数据采集/处理

通过服务器构建数据处理中心,负责数据的采集、处理、报警、存储等操作,即有关数据的处理部分都将在这一层进行。

4   服务器群组数据发布网络/ Intranet信息发布网络(以后扩展)

设置服务器功能组群(实现组群功能,不一定必须设置服务器)将数据通过WEB服务器上的WEB Service接口进行发布,实现B/S 、C/S体系的无缝集成,同时通过Internet网页发布功能组群实现远程WEB访问以及Win Form访问,从而实现除了本地工作站控制外,也可以在任何一个能接入Internet的地点,任意选择WEB工作站以及Win Form工作站实现异地远程控制。

采集部分:采用由本公司开发生产的天然气资源控制器,天然气资源控制器集成了气表数据的读取及存储、功能配置等功能,预留功能扩展接口,便于以后升级控制功能。

通讯接口:天然气资源控制器设有两个通讯接口,其中一个为RS485接口,用于现场调试或其他485接口设备的连接;另外一个为RS232接口,用于GPRS模块接口用。通讯波特率为:9600bps;设备掉电后,仍能对天然气表数据进行计数,以保证数据不丢失。

GPRS通讯网络:采用由本公司开发生产的R-8554/8554A GPRS模块,实现底层采集设备至数据采集服务器之间的透明传输。可采用TCP/IP方式,也可以采用UDP方式。针对大数量应用推荐使用UDP方式。

2、系统主要功能:

(1)、天然气源、用户数据电子地图实时监测显示(流量、压力、温度、工作状态、等信息)

(2)、天然气源用户信息管理(WR-MIS系统)

(3)、具有实时、分时、定时;单表、群表的基本数据、动静压力、阀门开度等多种数据召测/控制模式

(4)、售气业务管理

包含正常售气管理以及折算调度售气管理

(5)、手工召测功能

任何时候可以在工作站上主动提取监测点的数据。

(6)、数据报表功能

自动生成日报、月报、年报,也可随时进行统计报表、打印。可以设置自动打印功能。

(7)、自动分析计算功能

根据监测的实时数据,分析累计用气量、用户消耗量(如小时用量、日用量),对于异常情况产生告警;可按日、月、年绘出,可统计气源的供气趋势图。 实时绘制监测点瞬时流量曲线图、压力曲线图等。

(8)、数据存储备份功能

系统数据库可以本地存储,其存储时间根据需求和计算机配置决定。系统提供数据备份能力,可以方便的对数据库数据进行管理。

(9)、故障自动报警功能

天然气资源控制器本身具有自检功能,自检的故障有:气表故障、传感器故障等,可通过GPRS模块将报警信息主动上传;流量压力等采集数据在数据采集服务器中进行报警判断,除超报警限报警外,还可根据参数值进行多种状态判断,比如阀门开度、短路、过载、欠费等一系列报警信息。

(10)、系统自诊断能力

在出现问题后,在任意工作站上,可以通过系统的自诊断功能来进行判断故障,故障自诊断可以诊断底层硬件是否正常,通讯网络是否正常,服务器群组是否正常等故障。

(11)、系统扩充升级功能

系统具有开放的数据接口,方便后期监测点的增加和扩容。

(12)、系统安全权限设置功能

权限设置提供完善的安全认证,非法用户不能进入系统,合法用户根据权限可进行相应的操作。

3、GPRS系统组网

GPRS数据中心可以采用申请专线方式、无线猫方式或公网IP方式组建。

专线方式:需要向移动公司申请专用光缆和固定IP地址,适用于数据采集量大,速度要求较高的场合,同时由于申请专用光缆费用相对较高。

无线猫方式:使用无线猫和GPRS数据卡与各采集点的GPRS模块通讯。这种方式不需要计算机有固定的IP地址,通讯速度适中,数据量适中,推荐本系统使用这种方式(需要一个固定IP地址的GPRS数据卡)。

公网IP方式:需要计算机有固定的公网IP地址,不使用无线猫和其他设备,成本较低,但是通讯速度慢,受公网的数据量影响,通讯有时会出现断线现象。

系统运行费用、系统运行成本:系统按数据流量计费。收费标准目前有包月制和按数据流量两种收费方式,具体收费标准请咨询当地移动营业厅..............

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