能源短缺已經成為全球性的問題，隨著經濟的發(fā)展，日益增長的用天然氣需求與天然氣資源短缺之間的矛盾迫使世界各國都在尋求解決的有效辦法。因此，采用現代化手段，建設天然氣資源實時監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)掌握區(qū)域天然氣資源變化及利用情況，最大限度的調控使用效率，是促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

由北京集智達研制開發(fā)的天然氣資源遠程監(jiān)控系統(tǒng)，是一種軟件與硬件結合的自動化網絡式管理系統(tǒng)。它通過是在天然氣源或用天然氣單位設備上安裝天然氣資源測控器，實現對天然氣表流量、壓力、溫度等參數的采集和對天然氣電動閥的控制等功能，通過GPRS網絡，以無線通訊方式與天然氣資源管理中心計算機進行通訊，實時對各用氣單位進行監(jiān)管和控制。相關的天然氣表流量、壓力、溫度以及天然氣電動閥的控制參數等數據自動存入天然氣資源管理中心計算機數據庫。如用氣單位人為開閉閥門，天然氣表自然或人為損壞等情況出現,管理中心計算機會同時顯示故障原因并報警，便于及時派人到達現場。天然氣資源管理中心可根據需要，在不同季節(jié)限量采氣，控制閥門的開閉；對欠繳氣資源費的用戶，氣資源管理中心工作人員可通過計算機系統(tǒng)對用氣單位的電動閥的閥門開度進行異地遠程控制，實現氣資源管理／銷售與監(jiān)控的自動化、一體化。

二．系統(tǒng)實施內容和設計原則

1．系統(tǒng)實施內容

1) 實現天然氣輸送參數的實時數據采集，通過采集天然氣氣表的壓力、溫度、瞬時流量、累計流量等參數全方位掌握天然氣輸送情況，便于及時發(fā)現事故隱患和調整輸送狀況。

2) 實現采集參數的顯示、報警、生產報表、圖表打印、數據查詢、故障查詢等功能，為生產監(jiān)控提供數據基礎，達到提高系統(tǒng)效率、節(jié)能降耗的目的。

2．系統(tǒng)設計原則和依據

設計依據：

GB50093-2002 《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》

GBJ131-90 《自動化儀表安裝工程質量檢驗評定標準》

GB50168-92 《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》

GB3836.1-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器通用要求》

GB3836.2-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器隔爆型電器設備》

GB3836.4-83 《爆炸性環(huán)境用防爆電器本質安全性電路和電器設備》

系統(tǒng)設計原則：

本系統(tǒng)方案設計遵循“操作簡單，擴展性好，有利管理”的原則進行設計。

?   技術：系統(tǒng)采用當前PLC集散式控制系統(tǒng)結構設計，所選用的設備、器材技術，功能完善，運行可靠。

?   操作簡單：系統(tǒng)操作具有靈活方便、易于掌握的特點，操作人員能夠方便的使用和維護。

?   擴展性好：系統(tǒng)的設計應留有充分的設計余地，以便需要時能進行擴充。系統(tǒng)擴展只需增加相應的設備，避免造成不必要的財力浪費。

?   有利管理：系統(tǒng)對監(jiān)控的場所能方便有關職能部門進行控制與管理。

三．方案設計和系統(tǒng)架構 

整套天然氣監(jiān)控解決方案采用4層網絡結構方式，分別為：

1．底層分布式485網絡

底層設備采集層，由PLC和相關模擬量采集模塊組成，通過485總線采集底層的數據。

2．GPRS通訊網絡

通訊層，通過GPRS網絡進行數據采集傳輸。

3．服務器數據采集／處理

通過服務器構建數據處理中心，負責數據的采集、處理、報警、存儲等操作，即有關數據的處理部分都將在這一層進行。

4．服務器群組數據發(fā)布網絡/Intranet信息發(fā)布網絡（以后擴展）

設置服務器功能組群（實現組群功能，不一定必須設置服務器）將數據通過WEB服務器上的WEB Service接口進行發(fā)布，實現B/S 、C/S體系的無縫集成，同時通過Internet網頁發(fā)布功能組群實現遠程WEB訪問以及Win Form訪問，從而實現除了本地工作站控制外，也可以在任何一個能接入Internet的地點，任意選擇WEB工作站以及Win Form工作站實現異地遠程控制。

采集部分：采用由本公司開發(fā)生產的天然氣資源控制器，天然氣資源控制器集成了氣表數據的讀取及存儲、功能配置等功能，預留功能擴展接口，便于以后升級控制功能。

通訊接口：天然氣資源控制器設有兩個通訊接口，其中一個為RS485接口，用于現場調試或其他485接口設備的連接；另外一個為RS232接口，用于GPRS模塊接口用。通訊波特率為：9600bps；設備掉電后，仍能對天然氣表數據進行計數，以保證數據不丟失。

GPRS通訊網絡：可采用由本公司開發(fā)生產的R-8554/8554A GPRS模塊，實現底層采集設備至數據采集服務器之間的透明傳輸。可采用TCP／IP方式，也可以采用UDP方式。

2、系統(tǒng)主要功能：

(1)、天然氣源、用戶數據電子地圖實時監(jiān)測顯示（流量、壓力、溫度、工作狀態(tài)、等信息）

(2)、天然氣源用戶信息管理（WR-MIS系統(tǒng)）

(3)、具有實時、分時、定時；單表、群表的基本數據、動靜壓力、閥門開度等多種數據召測／控制模式

(4)、售氣業(yè)務管理

包含正常售氣管理以及折算調度售氣管理

(5)、手工召測功能

任何時候可以在工作站上主動提取監(jiān)測點的數據。

(6)、數據報表功能

自動生成日報、月報、年報，也可隨時進行統(tǒng)計報表、打印?？梢栽O置自動打印功能。

(7)、自動分析計算功能

根據監(jiān)測的實時數據，分析累計用氣量、用戶消耗量（如小時用量、日用量），對于異常情況產生告警；可按日、月、年繪出，可統(tǒng)計氣源的供氣趨勢圖。 實時繪制監(jiān)測點瞬時流量曲線圖、壓力曲線圖等。

(8)、數據存儲備份功能

系統(tǒng)數據庫可以本地存儲，其存儲時間根據需求和計算機配置決定。系統(tǒng)提供數據備份能力，可以方便的對數據庫數據進行管理。

(9)、故障自動報警功能

天然氣資源控制器本身具有自檢功能，自檢的故障有：氣表故障、傳感器故障等，可通過GPRS模塊將報警信息主動上傳；流量壓力等采集數據在數據采集服務器中進行報警判斷，除超報警限報警外，還可根據參數值進行多種狀態(tài)判斷，比如閥門開度、短路、過載、欠費等一系列報警信息。

(10)、系統(tǒng)自診斷能力

在出現問題后，在任意工作站上，可以通過系統(tǒng)的自診斷功能來進行判斷故障，故障自診斷可以診斷底層硬件是否正常，通訊網絡是否正常，服務器群組是否正常等故障。

(11)、系統(tǒng)擴充升級功能

系統(tǒng)具有開放的數據接口，方便后期監(jiān)測點的增加和擴容。

(12)、系統(tǒng)安全權限設置功能

權限設置提供完善的安全認證，非法用戶不能進入系統(tǒng)，合法用戶根據權限可進行相應的操作。

3、GPRS系統(tǒng)組網

GPRS數據中心可以采用申請專線方式、無線貓方式或公網IP方式組建。

專線方式：需要向移動公司申請專用光纜和固定IP地址，適用于數據采集量大，速度要求較高的場合，同時由于申請專用光纜費用相對較高。

無線貓方式：使用無線貓和GPRS數據卡與各采集點的GPRS模塊通訊。這種方式不需要計算機有固定的IP地址，通訊速度適中，數據量適中。

公網IP方式：需要計算機有固定的公網IP地址，不使用無線貓和其他設備，成本較低，受公網的數據量影響，通訊有時會出現斷線現象。