GPRS-Internet技術(shù)在煤層氣管道監(jiān)測(cè)監(jiān)控領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

梁 波

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西晉城048411)

1 概述

目前國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的生產(chǎn)管理中，并取得了巨大的成效。比如：石油、水利、消防、工控系統(tǒng)、煤礦等領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是具有覆蓋面廣、地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性大、人工難以操作、控制等特點(diǎn)的煤氣田、煤氣井的生產(chǎn)管理，更具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)地[1-2]。

近年來(lái)隨著煤層氣行業(yè)的崛起，晉煤集團(tuán)藍(lán)焰煤層氣公司的氣井分布范圍越來(lái)越廣，集輸站的數(shù)量也越來(lái)越多。目前絕大部分站點(diǎn)管路數(shù)據(jù)的記錄還是通過(guò)人工定時(shí)定點(diǎn)抄錄的方式，由此造成很多的問(wèn)題。

（1）錄入數(shù)據(jù)不及時(shí)：人工抄錄數(shù)據(jù)是固定的時(shí)間點(diǎn)或者固定的頻率抄錄管路的數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)實(shí)中由于人員不確定性，經(jīng)常導(dǎo)致某段時(shí)間段數(shù)據(jù)的漏記。

（2）數(shù)據(jù)不精確：現(xiàn)場(chǎng)管路數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)長(zhǎng)，在抄錄過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)一組或者幾組數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，而且人工記錄時(shí)從第一組數(shù)據(jù)記錄開(kāi)始到最后一組數(shù)據(jù)記錄完畢中間可能間隔很長(zhǎng)的時(shí)間，使記錄數(shù)據(jù)的價(jià)值大打折扣。

（3）數(shù)據(jù)不易保存：大量數(shù)據(jù)的頻繁記錄必將生成大量的書(shū)面資料，為此需要占用大量的空間存儲(chǔ)，且經(jīng)常由于存放環(huán)境的惡劣或意外情況導(dǎo)致資料報(bào)廢。

（4）不易數(shù)據(jù)查詢(xún)：大量的數(shù)據(jù)書(shū)面資料即使有目錄，但是要找到想查找的數(shù)據(jù)可能翻遍所有記錄數(shù)據(jù)。

（5）數(shù)據(jù)不利于多人查看：書(shū)面資料的唯一性導(dǎo)致只能是少量的人可以查看、分析利用數(shù)據(jù)。

因此，本文利用先進(jìn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)解決了現(xiàn)有存在的問(wèn)題。

2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是一套集采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能為一體的調(diào)度指揮中心監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。解決因煤層氣田管網(wǎng)管路規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)輸氣管路安全性、生產(chǎn)量、工作狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)監(jiān)控和原軟件系統(tǒng)功能?chē)?yán)重不足的問(wèn)題。為公司提供及時(shí)、準(zhǔn)確、高效、安全的生產(chǎn)管理并提供可靠的安全生產(chǎn)指標(biāo)，使得能夠準(zhǔn)確定位生產(chǎn)與市場(chǎng)的供求關(guān)系。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括2部分：

第一：北坪、南哇、岳城3個(gè)站點(diǎn)的GPRS無(wú)線通訊系統(tǒng)。每個(gè)站點(diǎn)距離藍(lán)焰公司都有幾十甚至上百公里，通過(guò)常規(guī)的光線傳輸施工難度大成本高，且有的站點(diǎn)隨著產(chǎn)氣量的減少會(huì)逐漸的廢棄，高額投資將造成資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)在各站點(diǎn)流量計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)DTU模塊由移動(dòng)的GPRS方式經(jīng)由Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絎EB服務(wù)器，簡(jiǎn)捷方便。

第二：李莊藍(lán)焰公司中心站流量計(jì)的自動(dòng)化采集系統(tǒng)。中心站的流量計(jì)有蒼南和愛(ài)托利2個(gè)品牌，過(guò)去一直采用人工每小時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)抄錄每塊儀表的運(yùn)行數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)有20多塊流量計(jì)儀表，年年這樣簡(jiǎn)單重復(fù)的工作，不僅造成人力的浪費(fèi)，還影響員工的工作積極性和企業(yè)的形象。改造后每臺(tái)儀表的數(shù)據(jù)通過(guò)其遠(yuǎn)傳端口由現(xiàn)場(chǎng)的RS485總線，傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)進(jìn)而上傳到WEB服務(wù)器。Web服務(wù)器發(fā)布的畫(huà)面和數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)的瀏覽器可以方便地查看。

圖1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

3 GPRS-Internet技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)成為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，充分利用已有的公共網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護(hù)成本，而且GPRS-Internet按流量收費(fèi)，正適合于煤層氣管路數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)選用TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在用戶(hù)層采用一定的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控中心的主站端計(jì)算機(jī)—遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通信規(guī)約，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端與主站端計(jì)算機(jī)之間的通信，既保證數(shù)據(jù)傳輸降低了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，使系統(tǒng)具有一定的實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

基于GPRS-Internet的煤層氣管路數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心的主站端計(jì)算機(jī)和位于煤層氣管路現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，通過(guò)GPRS-Internet聯(lián)結(jié)組成。主站端計(jì)算機(jī)通過(guò)與Internet聯(lián)結(jié)可以采集各管路流量計(jì)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和信息管理。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端一般安裝于現(xiàn)場(chǎng)的低壓配電室或者管路測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)管路測(cè)安裝要求防爆；安裝的區(qū)域要求位于移動(dòng)通信覆蓋的區(qū)域范圍內(nèi)。

主站端計(jì)算機(jī)—遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通信規(guī)約以POLLING為基礎(chǔ)，增加遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主動(dòng)發(fā)送機(jī)制。主站端計(jì)算機(jī)根據(jù)需要隨時(shí)發(fā)送命令，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端接收命令后，執(zhí)行相應(yīng)的操作并做出應(yīng)答，返回煤層氣管路當(dāng)前的運(yùn)行數(shù)據(jù)。主站端計(jì)算機(jī)若在10s內(nèi)未收到應(yīng)答，會(huì)重發(fā)2次進(jìn)行確認(rèn)，若仍未收到應(yīng)答，則認(rèn)為通信網(wǎng)絡(luò)故障。

采用GPRS-Internet的通信模式，不需要自行組建網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護(hù)成本，煤層氣管路流量計(jì)發(fā)生故障時(shí)還可以通過(guò)GPRS-Internet實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地向維護(hù)人員發(fā)送手機(jī)短信的功能。

4 GPRS-Internet技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

基于GPRS-Internet的儀表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有“實(shí)時(shí)在線”、“按量計(jì)費(fèi)”、“快捷登陸”、“高速傳輸”等優(yōu)點(diǎn)。

（1）實(shí)時(shí)在線：“實(shí)時(shí)在線”指用戶(hù)隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。舉個(gè)例子，用戶(hù)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，GPRS模塊就在無(wú)線信道上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，就算沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送，GPRS模塊還會(huì)一直與網(wǎng)絡(luò)保持連接，不但可以由用戶(hù)側(cè)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，還可以從網(wǎng)絡(luò)側(cè)隨時(shí)啟動(dòng)push類(lèi)業(yè)務(wù)，不像普通撥號(hào)上網(wǎng)那樣斷線后必須重新?lián)芴?hào)才能再次接入互聯(lián)網(wǎng)。

（2）按量計(jì)費(fèi)：對(duì)于分組交換模式的GPRS，用戶(hù)只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源。這意味著多個(gè)用戶(hù)可高效率地共享同一無(wú)線信道，從而提高了資源的利用率。相應(yīng)于分組交換的技術(shù)特點(diǎn)，GPRS用戶(hù)的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)流量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了“得到多少、支付多少”的原則。沒(méi)有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)，用戶(hù)即使掛在網(wǎng)上也是不收費(fèi)的。1K流量計(jì)費(fèi)3分錢(qián)（不同地區(qū)可能收費(fèi)不同），如果一次流量不足1K按1K計(jì)算。用戶(hù)也可以采用包月計(jì)費(fèi)方式。

（3）快捷登錄：GPRS模塊一開(kāi)機(jī)就能夠附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，即已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，之后就已經(jīng)完全接入了互聯(lián)網(wǎng)。而固定撥號(hào)方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號(hào)、驗(yàn)證用戶(hù)姓名密碼、登錄服務(wù)器等過(guò)程，至少需要15～30s甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

（4）高速傳輸：GPRS采用分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率最高理論值能達(dá)171.2Kb／s，此時(shí)已經(jīng)完全可以支持像多媒體圖像傳輸業(yè)務(wù)這樣一些對(duì)帶寬要求較高的應(yīng)用業(yè)務(wù)。

5 結(jié)論

通過(guò)GPRS-Internet和組態(tài)軟件的應(yīng)用與傳統(tǒng)煤層氣數(shù)據(jù)人工抄錄的對(duì)比，充分體現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)控在管路數(shù)據(jù)傳輸上的優(yōu)越性，它克服了人工數(shù)據(jù)抄錄的眾多弊端，保證了系統(tǒng)的高效、實(shí)時(shí)、可靠的運(yùn)行，可使現(xiàn)煤層氣管路數(shù)據(jù)監(jiān)控有質(zhì)的飛躍。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，系統(tǒng)通信穩(wěn)定，運(yùn)行良好。

[1] 王偉強(qiáng),董丹華,郭春園.淺談遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)氣象與灌溉中的應(yīng)用[J].新疆農(nóng)機(jī)化,2017(1):27-30.

[2] 梁磊.基于DSP的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技,2016(24):30-31.

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