一、前言

    隨著生產(chǎn)技術(shù)的進步，在我們國家的燃氣行業(yè)，為了對外供燃氣進行實時、準確的計量，需要不斷增加科技手段。企業(yè)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)從本質(zhì)上講，它是生產(chǎn)過程信息管理系統(tǒng)的產(chǎn)品之一，它為用戶提供數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析功能，形成一體化信息管理數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)可以存儲并轉(zhuǎn)換成更加清晰易懂的各類管理報表，作為管理或高級管理層集中決策的信息依據(jù)，這些依據(jù)為更好地為生產(chǎn)，節(jié)能減耗提供良好的科學數(shù)據(jù)。

    隨著企業(yè)日益完善和企業(yè)內(nèi)部的管理需要，建立一整套完善的燃氣管網(wǎng)信息系統(tǒng)已勢在必行。邢臺煤氣熱力公司在2005年初進行了系統(tǒng)改造，更換或新添了各個站點的一些硬件設備，通信方式有過去的數(shù)傳電臺更換為中國移動公司的GPRS網(wǎng)絡，上為機軟件系統(tǒng)由河北久信電子科技有限公司量身定做。通過半年的運行，各項技術(shù)指標均滿足設計要，給企業(yè)管理帶來很大效益。

    二、系統(tǒng)簡介

    本系統(tǒng)為改造原來的電臺系統(tǒng)。改造內(nèi)容主要有系統(tǒng)軟件、低層數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分，不涉及各站流量表及傳感器部分。

    監(jiān)測控制室是系統(tǒng)基本組成部分，它包括主監(jiān)測計算機、無線GPRS接口設備及打印機等外圍設備。主控計算機和無線GPRS接口設備之間通過標準的通信接口（RS-232/485/RJ45）相連，用于接收各分站發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信息。在用氣分站，現(xiàn)場儀表或傳感器的通信口與無線GPRS終端使用標準的RS232/485線纜相連。實現(xiàn)分站和主站之間通過移動的GPRS網(wǎng)絡平臺進行通訊。

    在實際工作過程中，監(jiān)控室的主控計算機根據(jù)實際需求，可以實現(xiàn)中心站對底層子站的招測，同時如果低層儀表具有自動上傳能力，也可以實現(xiàn)不同間隔的數(shù)據(jù)自動上報。在招測過程中，調(diào)度員的點召操作通過GPRS 終端對某一站點發(fā)出操作指令，指令通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡平臺到達目的站點，目的站點接收到中心的指令后進行驗證，然后根據(jù)運行參數(shù)生成相應的數(shù)據(jù)包，并通過無線GPRS終端經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡發(fā)送回主站。

    三、設計原則

    （一）安全可靠

    選用成熟、安全、可靠性高的技術(shù)和產(chǎn)品是實現(xiàn)系統(tǒng)整體高效運行的基礎(chǔ)，在本方案中數(shù)據(jù)傳輸單元選用河北久信電子科技有限公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品不僅具有穩(wěn)定運行、流量費用低的特點，而且具有數(shù)據(jù)防錯、檢錯處理等技術(shù)確保主體數(shù)據(jù)安全功能。

    （二）先進性

    系統(tǒng)采用先進成熟公網(wǎng)傳輸技術(shù)，應用軟件根據(jù)用戶的需求量身定做，無論在設計方案還是實際應用，都符合或超越當前企業(yè)的需求。　　

    （三）實用性

    系統(tǒng)的功能必須充分滿足生產(chǎn)需要，用戶需求。系統(tǒng)功能分析力求完善化、科學化、實用化；界面設計方便、友好使用戶易于理解、掌握、操作。

    （四）易于擴充

    為適應今后燃氣管網(wǎng)發(fā)展的特點和計算機技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)設計必須兼顧考慮到今后的擴展和擴充。所以，在應用軟件的設計上采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化的設計方法，使系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)清晰、易讀，在功能劃分和設計時，各模塊能相對獨立、減少相關(guān)性，易于擴充、維護和修改，使設備配置和系統(tǒng)擴展有更大的自由度和靈活性。

    （五）兼容性

    站級系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、以太網(wǎng)協(xié)議都采用國際標準，使得系統(tǒng)的兼容性大大提高，只要遵守國際標準，任何廠家的設備都可以接入系統(tǒng)。

    （六）高性價比

    系統(tǒng)配置選用高可靠性產(chǎn)品，以得到更好的性能、可靠的質(zhì)量、周到的服務及最強勁的技術(shù)支持，使有限的資金發(fā)揮最大的效益。

圖1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

    四、設計方案

    本系統(tǒng)由中心調(diào)度站和用戶分站以及通訊系統(tǒng)組成，功能分別如下：

    1．中心調(diào)度站：安裝網(wǎng)管計算機、無線GPRS接入設備、打印機等外圍設備。主控計算機和無線GPRS接入設備之間通過RJ45線纜相連。通過GPRS網(wǎng)絡平臺，中心計算機把接受到的用戶分站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各項參數(shù)存儲到標準數(shù)據(jù)庫。這些存儲的數(shù)據(jù)根據(jù)用戶需求形成直觀的曲線圖、棒圖、報表等決策類的信息格式。

    2．用戶分站：設在用戶現(xiàn)場，安裝流量計、壓力變送器、數(shù)據(jù)采集RTU、無線GPRS終端硬件設施，各個一次表的信號通過安全柵和防爆管接到外面的配電箱內(nèi)。

    3．計量儀表由于具有標準的通信接口，可以通過安全柵直接和GPRS終端相連；壓力變送器可以通過RTU和GPRS 終端相連，把它的4MA～20MA信號傳輸?shù)街行挠嬎銠C上。拓撲圖如下：

圖2 拓樸圖

    用戶站參數(shù)：

    2路模擬量輸入
    2路開關(guān)量輸入
    2路開關(guān)量輸出

    門站參數(shù)：

    8路開關(guān)量輸入
    8路模擬量輸入
    8路開關(guān)量輸出

    （一）中心調(diào)度站設計

    中心調(diào)度站是系統(tǒng)的中樞，由其完成對整個系統(tǒng)中所有子站（場站）的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)動態(tài)顯示的工作，使調(diào)度人員能夠?qū)崟r掌握管網(wǎng)動態(tài)信息、及時處理報警、優(yōu)化調(diào)度方案，使管網(wǎng)平穩(wěn)、高效運行。同時，調(diào)度中心將實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入具有標準數(shù)據(jù)庫接口的歷史數(shù)據(jù)庫中，為未來管理信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)提供預留的接口，以提供歷史數(shù)據(jù)分析和趨勢分析功能，使調(diào)度人員能夠完成整個管網(wǎng)預測任務。

    主站計算機通過校驗分析所收到的數(shù)據(jù)包的完整性，有錯誤或超時仍未收到數(shù)據(jù)包時，會有相應的報警提示并記錄在數(shù)據(jù)庫中，成功的通訊則會將各項參數(shù)分別存入數(shù)據(jù)庫，以備操作員和各有關(guān)職能部門調(diào)用。根據(jù)實際工作的需要，程序員能夠制作各種不同形式的表格、曲線、棒圖。具體細節(jié)可由技術(shù)協(xié)議而定。遠傳數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用無線工作方式，利用無線GPRS終端進行數(shù)據(jù)傳輸，來實現(xiàn)管網(wǎng)調(diào)度人員對各用戶分站的遠程監(jiān)控。

    中心管理軟件具有發(fā)布功能，可以把數(shù)據(jù)發(fā)布在企業(yè)的局域網(wǎng)上，使所有管理人員能夠通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

    （二）中心主站軟件功能介紹

    主控室監(jiān)測軟件采用通用編程工具開發(fā)，靈活性好，針對性強，可以對采集來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行分析、處理、保存、入庫，制作輸出報表，繪出各種曲線，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的遠程抄表、實時監(jiān)測及自動化管理功能。界面友好，操作簡單方便，真正實現(xiàn)了高效率和辦公自動化。

    該軟件系統(tǒng)是我公司軟件部數(shù)名專業(yè)編程人員，采用最新可視化編程語言Delphi 7.0 編寫。在現(xiàn)場工業(yè)條件中經(jīng)過嚴格測試，運行穩(wěn)定、功能強大，全新中文圖形界面操作方便簡單。豐富多樣的報表由計算機直接打印。尤其是它強大的網(wǎng)絡功能夠?qū)崿F(xiàn)多方共享。

    根據(jù)邢臺煤氣熱力公司的改造需求和本系統(tǒng)的特點，《JX-2004燃氣遠程檢測系統(tǒng)》軟件完全可以解決現(xiàn)有軟件存在的問題，并對一些常用功能做出了加強。比如嵌入一些實際現(xiàn)場界面進行軟件的豐富，使操作人員的操作更加簡單直觀。

    1．用戶地圖

    用戶管理界面采用數(shù)字地圖，界面可放大縮小，在此界面上可觀察到各個用戶子站的多種工藝參數(shù)運行情況，通過點擊用戶即可進入該用戶實時曲線界面。

    2．報表功能

    日報表統(tǒng)計當天實時的運行數(shù)據(jù)，列出每天的用氣狀態(tài)和停電時間等情況；月報表統(tǒng)計當月每天的運行數(shù)據(jù)，列出每天的用氣狀態(tài)和停電時間等情況；年度報表統(tǒng)計一年12個月每月的用氣狀態(tài)和停電情況。報表格式可按照用戶要求定制，由軟件直接進行預覽、打印，無需另行轉(zhuǎn)換。

    3．圖表曲線功能

    系統(tǒng)可以針對某一站點、某一用戶或者整個系統(tǒng)自動做出多參數(shù)日用氣量直方圖趨勢曲線，月用氣量直方圖趨勢曲線，年用氣量直方圖趨勢曲線，或某一時間段內(nèi)的用氣量趨勢曲線。直觀的反映出各個用戶的用氣情況。曲線可任意放大、縮小和拖動。

    4．故障處理和報警功能

    主控室對于出現(xiàn)的通信故障和參數(shù)數(shù)據(jù)超限、儀表單體故障、市電停電、儀表掉線產(chǎn)生報警，并將產(chǎn)生報警的時間和原因記自動記錄到數(shù)據(jù)庫當中，幫助操作員直接處理。報警方式為窗口提示、聲音報警等方式可選。

    5．強大的數(shù)據(jù)庫查詢功能

    數(shù)據(jù)庫軟件采用SQL SERVER 2000，該軟件適用于多種數(shù)據(jù)應用環(huán)境，運行穩(wěn)定可靠。對于存儲在其內(nèi)的數(shù)據(jù)，操作員可通過設置不同的查詢條件（包括時間范圍、用戶名稱、參數(shù)數(shù)據(jù)范圍等條件）從數(shù)據(jù)庫中任意獲得各種歷史數(shù)據(jù)，查詢條件可以單獨設置，多種組合直接支持大于、小于、等于、大于等于、小于等于、不等于、與、或、非等邏輯條件，也可以通過同時設定多種模糊的查詢條件進行組合查詢比如類似于、有存在等。你可以查詢某一時刻的壓力、溫度、瞬時流量、累計流量等參數(shù)形成報表。也可查詢報警記錄，獲得產(chǎn)生報警的時間和原因并形成報表。數(shù)據(jù)庫的維護方便簡單，對于數(shù)據(jù)的深挖掘深入淺出，可對各種數(shù)據(jù)進行多種條件分析，并可在權(quán)限范圍內(nèi)實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享。充分體現(xiàn)出數(shù)據(jù)庫的巨大優(yōu)勢。

    6．完整設備數(shù)據(jù)庫

    軟件中可錄入每個站點現(xiàn)場所用設備、管徑等，以及現(xiàn)場聯(lián)系人的名字和電話，使用起來更方便。

    7．兼容不同通信協(xié)議

    系統(tǒng)中可有不同廠家的儀表；并可根據(jù)用戶要求增加特定的通信協(xié)議。

    8．實時在線功能

    系統(tǒng)對所有監(jiān)測子站能夠進行群收群發(fā)；根據(jù)系統(tǒng)要求，對各采集子站設定不同的采集間隔（可以任意設置）。

    9．系統(tǒng)安全設置

    系統(tǒng)設置多級權(quán)限，不同權(quán)限的功能有所不同。系統(tǒng)管理員可以使用所有的功能，而對于一般用戶來說，數(shù)據(jù)庫維護，系統(tǒng)維護等一些涉及系統(tǒng)內(nèi)部安全的設置功能限制使用。

    10．時間同步

    中心監(jiān)測軟件對整個系統(tǒng)現(xiàn)場控制器可進行時間同步化處理，保證用戶分站主動上發(fā)時刻和管網(wǎng)主站時間的整體一致性。

    11．網(wǎng)絡發(fā)布功能

    采集中心服務器運行網(wǎng)絡版的采集軟件，可以通過局域網(wǎng)把各個采集終端的數(shù)據(jù)共享給有關(guān)領(lǐng)導和部門；局域網(wǎng)內(nèi)的授權(quán)用戶可以查看、調(diào)閱數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，實現(xiàn)辦公自動化。

    五、通信系統(tǒng)設計

    （一）GPRS 通信系統(tǒng)

    GPRS是通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當前的電路交換的話音業(yè)務信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS 理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應用帶寬大約在20 Kb/s～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢谩?/FONT>