CO監(jiān)測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

余 鋒 謝 凡

（1.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430080；2.武鋼股份能源動(dòng)力總廠 湖北 武漢：430080）

1 問(wèn)題的提出

CO監(jiān)測(cè)設(shè)備廣泛用于具有煤氣介質(zhì)的工礦企業(yè)，對(duì)煤氣泄漏及監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，確保安全生產(chǎn)。老式的CO監(jiān)測(cè)設(shè)備采用監(jiān)控人員現(xiàn)場(chǎng)記錄、逐級(jí)上報(bào)的方式，在緊急情況下影響應(yīng)急救援速度和設(shè)備缺陷隱患的及時(shí)處理；現(xiàn)場(chǎng)工作人員責(zé)任心也是造成監(jiān)測(cè)失控的重要原因。因而，新型的CO檢測(cè)系統(tǒng)都采用分散布置，集中監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)一體化管理模式，其特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)能自動(dòng)采集、集中存儲(chǔ)、信息共享，趨勢(shì)分析，自動(dòng)預(yù)警，各管理部門(mén)能及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握每一監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全隱患預(yù)警的雙保險(xiǎn)，大大提高了安全預(yù)防等級(jí)。

某企業(yè)現(xiàn)仍有100多套老式CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于系統(tǒng)建設(shè)的投產(chǎn)時(shí)期不同，造成產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不同，型號(hào)規(guī)格不一，系統(tǒng)的工作平臺(tái)也不一樣（有DOS和WINDOWS等不同操作系統(tǒng)平臺(tái)），監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)、顯示的方式有較大差異；特別是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基于單機(jī)運(yùn)行、分散管理的模式，因此，難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控與管理，存在一定的安全隱患。針對(duì)該企業(yè)CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控實(shí)施方案，并進(jìn)行選點(diǎn)試驗(yàn)獲得預(yù)期效果，為同類(lèi)設(shè)備的升級(jí)改造提供借鑒和參考。

2 現(xiàn)狀分析與方案設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)狀分析

2.1.1 CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

通過(guò)調(diào)研、查閱有關(guān)資料并深入設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)等方式，了解到該企業(yè)CO監(jiān)測(cè)設(shè)備為德國(guó)西門(mén)子公司和美國(guó)霍尼韋爾公司產(chǎn)品。CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成見(jiàn)圖1所示。

圖1 CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

2.1.2 西門(mén)子和霍尼韋爾CO監(jiān)控系統(tǒng)的比較

從系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)工作原理來(lái)講基本相同，但從提供的數(shù)據(jù)接口而言有較大差異，主要體現(xiàn)在：西門(mén)子系統(tǒng)采用PLC控制器提供通用的RS485串口，該串口可直接與計(jì)算機(jī)串口相接，能非常容易地通過(guò)多種方式提取PLC采集處理的的數(shù)據(jù)，西門(mén)子提供S7和WINCC軟件，提供對(duì)PLC的控制和數(shù)據(jù)通訊，并支持與大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server的通訊；而霍尼韋爾監(jiān)控系統(tǒng)提供專(zhuān)用的數(shù)據(jù)接口，從該接口中提取數(shù)據(jù)需購(gòu)置霍尼韋爾公司提供的專(zhuān)用數(shù)據(jù)接口模塊，且費(fèi)用昂貴，并且必須消化熟悉該專(zhuān)用數(shù)據(jù)接口模塊的通訊規(guī)則，技術(shù)難度較大，通用性差。

2.2 方案設(shè)計(jì)

基于以上分析比較，關(guān)鍵在于如何從原系統(tǒng)中提取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為此，提出以下三種方案。

2.2.1 方案一

直接從傳感器輸出端接前置信號(hào)調(diào)理放大器和A／D數(shù)據(jù)采集卡，通過(guò)A／D數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)角爸糜?jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理。方案一的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。

圖2 方案一的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

該方案的優(yōu)點(diǎn)在于適應(yīng)于不同產(chǎn)品的CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；缺點(diǎn)在于投資較大，現(xiàn)場(chǎng)部署工作量大，需編制數(shù)據(jù)采集及通訊管理軟件，實(shí)施周期長(zhǎng)等。

2.2.2 方案二

直接從原CO檢測(cè)系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，即通過(guò)CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廠商提供的數(shù)據(jù)接口和通訊模塊直接從原系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)到前置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理。方案二的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。

圖3 方案二的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

該方案的優(yōu)點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施簡(jiǎn)單容易、工作量小，特別是對(duì)于西門(mén)子系統(tǒng)由于其提供通用的RS485串口及大家熟悉的S7和WINCC軟件，實(shí)施成本較低；但對(duì)于霍尼韋爾系統(tǒng)由于需購(gòu)置專(zhuān)用數(shù)據(jù)接口模塊，費(fèi)用昂貴，成本較大。

2.2.3 方案三

根據(jù)不同的CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用不同的實(shí)施方案。對(duì)于西門(mén)子系統(tǒng)采用直接從原CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)的方式。對(duì)于霍尼韋爾系統(tǒng)采用方案一。這種方案最經(jīng)濟(jì)。

3 方案實(shí)施

采用方案三選點(diǎn)實(shí)施。

從該企業(yè)某加壓站霍尼韋爾原CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選擇16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從CO測(cè)量傳感器中提取監(jiān)測(cè)信號(hào)，通過(guò)獨(dú)立的信號(hào)采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集后，再由前置工控機(jī)的通訊管理軟件將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保存。

從該企業(yè)某加壓站西門(mén)子CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選擇5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)一根電纜（10M）將PLC的RS485輸出端口直接與前置工控機(jī)的串口相接，PLC采集并處理的數(shù)據(jù)通過(guò)該電纜傳輸?shù)角爸霉た貦C(jī)的串口，通過(guò)WINCC軟件實(shí)現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)通訊，并將獲取的數(shù)據(jù)緩存在SQL server 2000中，前置工控機(jī)通過(guò)Wisco交換機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，通過(guò)前置工控機(jī)上自行開(kāi)發(fā)的通訊軟件將SQL server 2000中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保存。

試驗(yàn)結(jié)果表明：能正確從兩種不同產(chǎn)品的CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中提取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集中存儲(chǔ)與管理。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)終端通過(guò)“CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控管理軟件”實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示最新監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)部署不影響原系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控管理軟件的功能模塊

數(shù)據(jù)傳輸及通訊模塊：運(yùn)行在前置工控機(jī)端，實(shí)現(xiàn)將本地提取的數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器傳輸。

實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示模塊：動(dòng)態(tài)顯示測(cè)點(diǎn)當(dāng)前數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)，當(dāng)測(cè)試的數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的警戒閥值時(shí)報(bào)警或閃爍提示。實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示模塊的操作界面見(jiàn)圖4所示。

圖4 實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示模塊的操作界面

歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊：按測(cè)點(diǎn)編號(hào)、時(shí)段等條件進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)并顯示查詢(xún)結(jié)果。歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊的操作界面見(jiàn)圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊的操作界面

測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)分析模塊：按測(cè)點(diǎn)編號(hào)、時(shí)段等條件進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)并圖形顯示發(fā)展趨勢(shì)。測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)分析模塊的操作界面見(jiàn)圖6所示。

圖6 測(cè)點(diǎn)趨勢(shì)分析模塊的操作界面

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊：進(jìn)行測(cè)點(diǎn)信息、測(cè)點(diǎn)警戒閥值的設(shè)置等。

5 結(jié) 論

實(shí)現(xiàn)基于單機(jī)運(yùn)行、分散管理模式的CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控，關(guān)鍵在于在不影響原系統(tǒng)正常工作的前提下，能正確從原系統(tǒng)中提取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上存儲(chǔ)。由于不同廠商所提供的產(chǎn)品的差異性，應(yīng)采用不同的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備升級(jí)改造的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

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