定时限压限流远程监控管理系统

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摘要：定时限压限流远程监控管理系统采用了当前比较先进的GPRS远程无线传输通讯模式，采用一对多的呼叫规则，实现远程站点的无人自动调节，同时具备故障自动保护处理的功能。该系统将无线传输通讯技术、自动调节控制技术与燃气范畴的实际应用结合到了一起，达到了国内先进的水平。 该系统可广泛应用于燃气、供水以及其他类似的工业应用中。

关键词：定时限压限流 GPRS 自动调节

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0023-02

在燃气行业的应用中，该系统的主要设计思路是通过RTU以所采集的出站压力数值为参数，定时自动对燃气调压站的电动阀进行开度控制，在不同的时间段保持不同的出站压力，实现其限流的功能，减少无效供气

1、系统结构及通讯方式

该系统由调度中心端的监控计算机以及现场各调压站的RTU控制柜所组成，计算机与RTU控制柜之间的通讯采用GPRS的无线网络通讯模式。系统可以轮巡招测各站点的运行数据，并对通讯状态进行实时的监测。

2、现场控制柜的组成及功能实现

本系统使用RTU作为主要调节的逻辑设备，该设备本身包含8路数字量输入（出）模块、4路模拟量输入模块以及2路模拟量输出模块。另外，该设备还包括485通讯接口以及通讯串口。现场控制柜由RTU控制器、UPS后备电源、电源防雷模块、信号隔离器、安全栅、工业电源以及继电器等设备组成。

在使用中，RTU会采集现场调压站中的出站压力、瞬时流量、累计流量以及阀门状态等参数。其中流量计采用RS485的通讯方式。阀门的状态包括“全开”、“全关”、“故障”、“手动/自动”、“阀门开度反馈”以及“阀门开度设定”等参数。

当系统在自动运行的状态下，RTU首先会根据设定好的早、中、晚三个时段来判断当前的时间为用气的高峰期还是平缓期。当处在高峰期的时候，系统会自动将电动阀门完全打开以确保用户的使用；当处在平缓期的时候，系统则会自动比较当前实际的出站压力与平缓期设定压力之间的差值。当实际压力大于设定压力的时候，系统会自动将阀门关闭一定的开度，反之，当实际压力小于设定压力的时候，系统会自动将阀门打开一定的开度。在比较压力差的过程中，当压力差距很大的时候，阀门的开关动作就会大一些；而当压力差距较小的时候，阀门的开关动作就会小一些。直到调压站的出站压力与设定压力处在同一个范围之内为止。当压力出现波动的时候，阀门也会相应的进行打开及关闭的调节，最终使其达到调节平衡。

当系统处在高峰期过渡到平缓期或者平缓期过渡到高峰期的时候，需要注意的是，不能过快的打开阀门或者关闭阀门，这是因为瞬间的大流量很容易对现场仪表的探头造成损坏，因此在RTU对阀门打开及关闭的过程中，需要对动作进行延时处理。在该系统中，将阀门打至全开的动作频率通常为每30秒钟打开5%，关闭的过程一般为每40秒种关闭10%（如图1、2）。

另外，在燃气调压站的工作过程中，是不可以完全关闭电动调节阀的，停气会对居民的日常生活造成影响，特别是瞬间的停气，甚至会威胁到居民的生命安全。比如居民在烧水的过程中瞬间停气的话，由于煤气灶具无法自动进行打火，就会发生煤气泄漏情况。因此在对RTU进行的程序编写中，需要对阀门进行最小开度的锁定。在该系统中，阀门最小只可以关闭到20%，以确保有足够的气源进行使用。

再有，为了保障调压站在发生停电故障的情况下依然能够正常工作，因此在该系统的现场RTU控制柜中，增加了UPS后备电源。而且RTU可以实时检测市电情况，当发生停电的时候，系统会自动切换到UPS供电的方式，同时，RTU会自动将阀门慢慢打到全开的状态，并且维持全开状态直到市电的恢复。并且，RTU会将市电情况发送至上位的调度中心，作为报警信号，提醒相关工作人员到现场查明原因，进行维修。

作为该系统中主要使用的电动调节阀，目前是采用的三级控制方式：在正常供电的情况下，当把阀门打到远程操作的时候，是由RTU进行自动控制；当把阀门打到现场操作的时候，是由阀门上的开关旋钮进行控制；当阀门断电的情况下，通过现场阀体上的手轮也可以打开或关闭阀门。

3、上位监控系统

由于该系统需要在稳定、可靠、连续的工作环境中使用，因此调度中心的监控计算机采用的是工业控制计算机。

GPRS数据采集服务器是自行开发的应用软件，它通过计算机的2530端口与现场控制柜中GPRS Modem进行通讯。采集服务器每隔一段时间就会自动与下位控制器进行数据轮巡采集，并将收到的数据包进行数据的分析、处理并且保存到SQL Server数据库中，随后上位的监控软件再从SQL Server数据库中读取相应的数据。

上位监控软件所使用的开发平台为组态软件。打开该软件，就会直接进入所开发的燃气监控管理系统。在工艺流程图画面中，显示的是燃气调压计量的工艺过程。在这里可以监视到的数据包括：流量计的瞬时流量和累计流量、电动阀门的开度、出口压力等等。此外，在此画面中还可以监测到调节阀的状态，并且通过不同的颜色显示来指示不同的运行状态，其中包括：远程/就地状态（绿色为远程控制；红色为就地控制）；全开（绿色表示全开）；全关（红色表示全关）；故障（黄色表示故障）。再有，在此画面中，还可以查询各站点的GPRS通讯状态，绿色表示通讯正常；红色表示通讯中断。

当有报警发生的时候，系统会弹出报警信息，此时在报警画面中选中该信息，单击鼠标右键，会弹出下拉菜单，在下拉菜单中就可以进行报警确认或者删除的操作。

我们在这里将报警分为两类，一类是比较严重的报警情况，包括正式电断开、阀门故障、出口压力信号过大或过小，出现这些情况的时候，系统会发出报警声音，此时需要与调压站的工作人员进行联系，到现场进行情况处理。当发生通讯故障报警的时候，系统只会出现闪烁的报警信息，此时只要用鼠标双击确认该信息即可。

在历史趋势画面中可以进行历史数据的查询。用户可以选择相应站点，并在下拉菜单中选择所要查询的参数，包括出站压力、阀门开度、瞬时流量等。在这里就可以查询各站点的运行数据

另外，在参数设置画面中，可以设置三个高峰时段，在这三个时段中，阀门会自动打到全开状态。想要修改参数的时候，点击画面右侧相应的数据，进行修改，然后单击回车就可以修改该数据。在这里还可以进行出口压力设定值的修改，以及调节阀自动调节控制标志位的修改。

在报表选择对话框中可以选择想要生成报表的站名、起始时间以及结束时间。然后点击“生成报表”。

这时就会出现报表画面，报表的式样就是excel的表格，方便进行打印等处理。

综上所述，这套定时限压限流远程监控管理系统采用的是目前比较先进自控方式，并且具备高度的人机界面，具有很高的可靠性、稳定性以及可操作性。目前，该系统已经应用在部分燃气调压站，效果显著受到了用户的好评。希望在不远的将来，这套系统可以使用在更多的地方，发挥更大的作用。