远程燃气调度监控系统的研究及设计

ＳＹＳ　ＰＲＡＣＴＩＣＥ　系统实践　远程燃气调度监控系统的研究及设计　◆赵九新娄国焕孙萍　摘要：随着信息技术的飞速发展，监控与数据采集系统应用越来越　广泛。本文以城市远程燃气管道监控与采集系统为例，主要介绍了燃气　监控系统的功能及结构，详细阐述了调度控制中心、远程终端站以及通　信系统的组成和设计方案。　关键词：燃气管道；监控系统；通信　一、引言　对管网进行数据采集和监控，实现管网在线监视、远程　控制、在线模拟仿真、负荷预测、输送计划、泄漏检测　及定位、运行优化、计量管理、模拟培训、控制调度管　理以及数据管理等任务。调度控制中心的操作员通过　ＳＣＡＤＡ系统提供的管网的压力、温度、流量、密度、　城市燃气管道供气是现代化城市燃气事业发展的方　向，燃气管网输配的是易燃气体，燃气输配的安全性、　可靠性、稳定性要求极高，关系到千万用户生产、生活　的方便和安全。一旦管网或设备出现问题，如不能及时　发现和处理，将会影响用户的生产和生活。因此建立　ＳＣＡＤＡ系统（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）对　设备运行状态等信息，进行综合分析，完成对整个管网　的调度和管理。　２．２远程终端站功能。完成对管网和站场的工艺过　城市燃气管网进行实时监控和调度具有重大意义。　程、控制设备的数据采集和控制、天然气流量计算等　等。每个子站可独立完成本站范围内现场数据的监测和　控制，当个别子站发生故障时，不影响中心和其它子站　的正常运行。每个子站接收执行调度中心下达的控制命　ＳＣＡＤＡ系统，即监控与数据采集系统，它可以实　时采集现场数据，对工业现场进行本地和远程自动控　制，对工艺流程进行全面、实时的监控，同时它又为生　产、调度和管理提供过程数据。　令，并在通信系统故障时完成子站本地控制管理。当进　行设备、通信系统检修或紧急关断时，可采用就地控　制。远程终端站通过通信系统与调度控制中心进行数据　交换。　二、燃气ＳＣＡＤＡ系统功能介绍　燃气ＳＣＡＤＡ系统的主要作用是：对燃气输配、输　送过程进行实时监测和控制，及时发现泄漏等事故并处　如果远程终端站与中心通讯中断，远程终端站将保　理，按照末端用户的实际需求进行燃气调度分配，提高　燃气供应、输配的合理性和稳定性。燃气ＳＣＡＤＡ系统　包括调度中心、远程终端站和连接它们的通信系统。　２．１调度控制中心功能。调度中心的主要任务是通　持现场控制，采集和存储所有的数据，以便通讯恢复时　传输这些数据。在暂时通讯故障或延迟的情况下，远程　终端站能够将采集的数据存储一段时间（至少４８小时），　并在数据上加上时间标记，用于以后的传输。　过各站的ＲＴＵ（Ｒｅｍｏｔｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｕｎｉｔ）对管网和场站的工艺　参数进行数据采集和监控。调度中心的操作人员通过计　２．３通信系统设计原则。通信系统本着通信流量最　小，通信信道利用率最高的原则进行设计。调度控制中　心与远程终端站之间的通信系统设计为：对于门站、高　中压调压站等重要站点，采用专用专线为主信道，无线　算机系统的操作员工作站所提供的管网和场站工艺过程　的压力、温度、流量、设备运行状态等信息，完成对天　然气管网的运行监控和管理。操作人员还可以通过调度　系统（ＧＰＲＳ）为备份信道的通信方式；对于中低压调　压站等一般站点，采用ＧＰＲＳ系统。　调度控制中心和后备控制中心的通信采用专线接入　方式，使用基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的数据通信完成调度控制中　心和后备控制中心之间的数据同步，当调度控制中心故　障时，后备控制中心接管工作（也可以手动切换）。　为了保证ＳＣＡＤＡ系统数据交换的实时性，使其及　信息系统工程Ｉ　２０１２．８．２０　２９　管理计算机完成数据的发布、传输等调度管理工作。　调度控制中心设置历史数据库服务器、冗余实时数据　服务器、模拟仿真服务器、ＷＥＢ￣．务器、通信处理机、　冗余操作员工作站、工程师工作站、培训工作站及打印　机、投影机、通信设备等，设备之间通过局域网相连。　调度控制中心通过通信系统与远程终端站通信，　ＳＹＳ　ＰＲＡＣＴＩＣＥ　系统实践　时、准确、可靠、协调、高效率的工作，ＳＣＡＤＡ系统中　无线系统的数据巡检采用多种方式进行，包括点对点、　周期扫描、例外扫描、查询、例外报告、报警等。系统　中有突变事件或特殊请求发生时（如发布操作命令、状　态变化、对某一局部重点监控、发生报警等），系统优　先保证重要数据偷令的传输，确保系统的实时ｌ生。　三、ＳＣＡＤＡ系统的组成结构　ＳＣＡＤＡ系统由主调度中心ＭＣｃ和容灾调度中心、　终端站控系统、通讯系统组成。　系统可设置两个调度中心，一个为主，一个为辅；　主调度中心承担Ｅｌ常燃气输配的生产调度工作，当主调　度中心重要故障时，如地震、火灾，备用调度中心接管　主调度中心的工作。　调度中心设置实时数据采集服务器、操作员工作　站、工程师工作站及通讯交换机等设备，并通过局域网　相连。调度中心接受管网中所有站点采集的数据，对各　个站点的运行工况进行实时监视，掌握整个管网的运行　状况，并根据管网参数及时调整运行工况，传输各种数　据和信息，以实现整个燃气管网的优化、经济、合理、　可靠地运行。ＭＣＣ完成采集数据的处理、显示、入库　以及与燃气公司其他系统的信息集成。　终端站完成对管网和站场的工艺过程、控制设备的　数据采集、控制、天然气流量计算等等。每个终端站可　独立完成本站范围内现场数据的监测和控制，当个别站　发生故障时，不影响系统其它远程终端站的正常运行。　终端站通过通讯系统与调度中心进行实时数据交换。　在通讯系统设计中，调度中心与重要站点的通讯　方式可采用主通信方式为专线方式（如ＤＤＮ，光纤　等），备用通讯方式为ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ；调度中心与普通　站点通信方式可采用ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ通讯方式。终端站通　过通讯系统将所采集的数据上传到调度中心，并执行和　接受调度中心的指令及下传的数据，接受ＭＣＣ的监督　及管理。　３．１调度中心。调度中心整体上采用客户机／ＪｉｌＴ．务器　（Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）与浏览器／ＨＩＴＩ务器（Ｂｒｏｗｓｅ／Ｓｅｒｖｅｒ）相结　合的结构。　在客户机／服务器结构中，服务器提供数据和服　务，客户机完成本地处理、数据表现及人机界面。客户　机向服务器发出数据和服务请求，服务器响应客户机的　请求。　前台客户方程序运行于主机的Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上，　主要为用户提供一个方便、友好、一致的全图形化的界　面，通过用户界面可以完成管网、工艺流程等图形和监　３０　信息系统工程ｌ　２０１２．８　２０　控数据的显示、发出命令和数据检索请求，以及对数据　进行分析、作图等任务。服务于后台的服务器，采用　Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００　Ｓｅｒｖｅｒ￣作系统，其上运行ＯＲＡＣＬＥ数据　库。客户方和服务器方通过网络进行数据交换。　调度中心内部采用冗余１０／１００Ｍ的以太网，配有实　时服务器、历史数据服务器、ＳＣＡＤＡＳ］￣作站、打印输出　设备、通讯处理机、通讯设备、网络安全设备等，共同　完成ＳＣＡＤＡ系统的数据采集、存储、统计、分析、数据　浏览、报表输出、数据共享等功能。各类设备按其功能　及技术环境、操作要求分别安装在不同的工作区域。　ｓｃＡＤＡ工作站运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ平　台，其上运行ｉＦｉｘ３．５监控软件和专用的ＳＣＡＤＡ系统生　产管理软件，以友好的人机界面展示系统管网运行情　况、实时数据、趋势图、工艺图等，通过直观的界面操　作，在工作站上可以对终端站进行远程控制操作。　调度中心通过路由器接入专线，连接大型终端站　点。　３．２远程终端站。对于大型终端站点，设置本地显　示计算机，通过路由器一专线作为主通信链路接人调度　中心，通过ＧＰＲＳ作为备用链路接入调度中心。小型站　点则直接通过ＧＰＲＳ链路接人调度中心。终端站通过通　信系统上传参数数据，接收控制命令并执行。　设置站控ＰＬＣ／ＲＴＵ，通过标准４～２０ｍＡ信号接入压　力温度信号，通过串行接口接人智能仪表信号，或通过　脉冲接人流量信号，结合现场流量、报警信号，实现站　控系统级自动控制。　设置本地显示计算机的大型有人值守站，站内工艺　仪表和智能设备的监控主要由本地操作员负责，所以在　站内设立上位监控计算机，其丰富、生动的图形界面，　简单、易学的操作进程，方便现场人员调度管理工作；　同时还要将数据上传到末站控制室，并接受中心下达的　指令。　３．３通信系统。通讯系统是ＳＣＡＤＡ系统的重要组成　部分，承担着调度中心与远程终端站双向数据传输和信　息互递的任务。通讯网络的设计要考虑今后ＳＣＡＤＡ系　统的扩展，对于以后的城市管网，ＧＰＲＳ应该是通讯的　主要选择。为了系统在任意地理方位增建ＰＬＣ／ＲＴＵＰｂ围　站提供灵活、方便、模块化的解决方案，在中心设立通　讯处理机，用于远程网络的管理与控制。　系统设计上对于重要大型站点采用专线为主，ＧＰＲＳ　为辅的通ｆＴ：Ｄ－式；对于小型站点采用ＧＰＰ，Ｓ通信方式。　在设计上，系统应有一条调度中心与移动数据中心　之间的数据专线，完成调度中心与ＧＰＲＳ网络的接人。　（下转４４页）