 引言
將信息化技術(shù)應(yīng)用于城市供氣監(jiān)控系統(tǒng)，利用已經(jīng)在流程工業(yè)企業(yè)長期檢驗(yàn)過的數(shù)據(jù)采集集成技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形化監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、挖掘技術(shù)，可以極大地提高城市供氣監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，結(jié)合先進(jìn)的無線數(shù)字通訊技術(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)的成本得到進(jìn)一步降低，數(shù)據(jù)帶寬將得到大幅度提高，從而構(gòu)建起由底層監(jiān)控站點(diǎn)、大型分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)匯總監(jiān)控Web應(yīng)用系統(tǒng)組成的多層分布式應(yīng)用體系，解決供氣監(jiān)控中存在的數(shù)據(jù)分散、格式混亂、采集速度緩慢、顯示不直觀、人為干擾因素大等一系列困難，最終形成集數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析、決策支持功能于一體的綜合信息中樞，可以極大地提高環(huán)境監(jiān)督、執(zhí)法的效力，并為人民群眾的和諧生活帶來極大社會(huì)利益。
一．方案介紹
方案采用先進(jìn)的分布式和模塊化設(shè)計(jì)理念，利用成熟的軟硬件產(chǎn)品完成整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的搭建。以工業(yè)遠(yuǎn)程控制器設(shè)備支撐監(jiān)控站點(diǎn)與服務(wù)器端的雙向無線數(shù)字傳輸；以無線OPC服務(wù)器兼容各種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，采用工業(yè)級(jí)的OPC協(xié)議和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換；通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行高效長期存儲(chǔ)、海量查詢、和數(shù)據(jù)處理等功能；以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫為核心構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)服務(wù)層，為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源；以環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)庫、動(dòng)態(tài)GIS、詳細(xì)監(jiān)控、企業(yè)信息展示、報(bào)警業(yè)務(wù)處理、短信報(bào)警、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表與決策支持等功能模塊，為城市供氣在線監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)提供了功能完整、強(qiáng)大的應(yīng)用環(huán)境。系統(tǒng)框圖如下圖所示：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
二．方案特點(diǎn)
方案全面應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和成熟的軟、硬件產(chǎn)品，設(shè)計(jì)上參考了大量成功的數(shù)據(jù)集成和監(jiān)控應(yīng)用案例，結(jié)合了大慶油田供氣管理系統(tǒng)的實(shí)際業(yè)務(wù)，具有如下顯著的技術(shù)特點(diǎn)：
 油田供氣在線監(jiān)測(cè)綜合管理系統(tǒng)的實(shí)際需求高度吻合，并提供了更多的性能和更多實(shí)用功能；
方案整體采用先進(jìn)的分布式技術(shù)和Web應(yīng)用技術(shù)構(gòu)架，具有良好的穩(wěn)定性、可維護(hù)行、獨(dú)立性，設(shè)計(jì)合理；
方案具有良好的可擴(kuò)展性，其中軟件設(shè)計(jì)適應(yīng)大型應(yīng)用海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和監(jiān)控需求，適應(yīng)今后業(yè)務(wù)擴(kuò)展，并可在軟件不變的情況下，通過直接改變硬件配置而成倍提高系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)；
各級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)均提供開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和完整豐富的二次開發(fā)接口，并提供完整的SDK文檔；
高效穩(wěn)定的工業(yè)級(jí)無線測(cè)控裝置，帶寬利用率高，同時(shí)滿足數(shù)據(jù)采集、本地控制和遠(yuǎn)程遙控的需求；
獨(dú)立監(jiān)控點(diǎn)本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)長期歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，支持在線的遠(yuǎn)程歷史數(shù)據(jù)查詢和本地?cái)?shù)據(jù)查詢；
高效、穩(wěn)定的無線OPC服務(wù)器，支持大并發(fā)量的無線連接；
大型分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，在線存儲(chǔ)數(shù)千億條記錄，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成、海量存儲(chǔ)、查詢、實(shí)時(shí)運(yùn)算分析的需求，完備的管理軟件和上層開發(fā)接口，提供了良好的應(yīng)用性和擴(kuò)展性；
維護(hù)簡便的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)庫，極大減輕了組態(tài)和維護(hù)的負(fù)擔(dān)，且同時(shí)提高了一致性和準(zhǔn)確性；
矢量動(dòng)態(tài)的GIS監(jiān)控系統(tǒng)，集GIS顯示、動(dòng)態(tài)報(bào)警、報(bào)警歷史與與一體，令監(jiān)控工作及時(shí)、直觀；
多種監(jiān)控方式集成的監(jiān)控環(huán)境，提供了動(dòng)態(tài)的視頻、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、動(dòng)態(tài)棒圖，監(jiān)控一體，全方位滿足監(jiān)控需求；
完整的報(bào)警業(yè)務(wù)處理流程，提供與Web應(yīng)用事務(wù)流同步的手機(jī)短信報(bào)警，支持分布式辦公；
強(qiáng)大的報(bào)表系統(tǒng)，同時(shí)支持C/S、B/S模式，支持Excel內(nèi)所見即所得的報(bào)表模板組態(tài)，方便用戶擴(kuò)展報(bào)表系統(tǒng)；
高度集成，所有功能集成為一個(gè)Web應(yīng)用系統(tǒng)，給用戶整體一致的體驗(yàn)
三．方案效果
采用本方案實(shí)現(xiàn)的城市供氣在線監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)具有效率高、可伸縮性強(qiáng)和穩(wěn)定性好、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，此系統(tǒng)實(shí)施后，將達(dá)到以下目標(biāo)：
- 建立高效穩(wěn)定的無線數(shù)采、測(cè)控系統(tǒng)；
- 基本免維護(hù)的供氣監(jiān)控和決策支持系統(tǒng)；
- 建立管控一體無人職守的監(jiān)控站；
- 建立海量存儲(chǔ)、高效數(shù)據(jù)處理和查詢的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中樞；
- 擁有歷史完整、執(zhí)法證據(jù)確鑿的業(yè)務(wù)流程；
- 獲得監(jiān)控直觀報(bào)表詳實(shí)的工作環(huán)境。
四．方案構(gòu)建
 無線數(shù)據(jù)采集測(cè)控系統(tǒng)
無線雙向的高速數(shù)據(jù)傳輸是實(shí)現(xiàn)地域分布廣泛的供氣點(diǎn)監(jiān)測(cè)、控制的關(guān)鍵。浙江中控軟件技術(shù)有限公司提供了專為大范圍分布式無線測(cè)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案，采用該方案，可以在有限的帶寬上獲得更加穩(wěn)定雙向傳輸效果和更大的實(shí)際利用率。
分布式可擴(kuò)展雙向無線測(cè)控系統(tǒng)
無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用分布式的設(shè)計(jì)理念，由浙江中控軟件技術(shù)有限公司的WNC200系列工業(yè)遠(yuǎn)程控制器連接監(jiān)控站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的一次儀表，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的一次儀表直接測(cè)控，其內(nèi)部的無線傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從監(jiān)控站點(diǎn)到信息中心服務(wù)器端的雙向數(shù)據(jù)鏈路的連接工作。無線OPC服務(wù)器作為無線鏈路的服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工業(yè)遠(yuǎn)程控制器到服務(wù)器的并發(fā)連接和數(shù)據(jù)解析，單無線OPC服務(wù)器可支持大于2000個(gè)工業(yè)遠(yuǎn)程控制器的并發(fā)連接，并將數(shù)據(jù)以O(shè)PC協(xié)議的方式向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫提供高效的數(shù)據(jù)傳輸。
整個(gè)無線傳輸體系采用了可擴(kuò)展、可伸縮的架構(gòu)，在負(fù)載較輕時(shí)（2000以下個(gè)工業(yè)遠(yuǎn)程控制器同時(shí)接入），可以采用單個(gè)無線OPC服務(wù)器負(fù)責(zé)所有的工業(yè)遠(yuǎn)程控制器接入的模式；隨著監(jiān)控業(yè)務(wù)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，可以部署兩個(gè)以上OPC服務(wù)器實(shí)例，從而在不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和更多軟件投入的情況下，增加系統(tǒng)的負(fù)載能力。
考慮工程具體負(fù)載情況，本次施工中采用一個(gè)無線OPC服務(wù)器實(shí)例的方式。
開放式多協(xié)議兼容的無線OPC體系結(jié)構(gòu)
浙江中控軟件技術(shù)有限公司的無線OPC產(chǎn)品具有良好的開放性，能同時(shí)連接多個(gè)采用不同通訊協(xié)議的無線傳輸客戶端，通過支持自定義協(xié)議包的方式提供對(duì)二次開發(fā)的完整支持，從而為環(huán)境保護(hù)監(jiān)控業(yè)務(wù)提供了良好的可擴(kuò)充能力。
五．產(chǎn)品特性
WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，是浙江中控軟件技術(shù)有限公司，推出的適用于大區(qū)域分布式數(shù)據(jù)雙向傳輸，集采控為一體的工業(yè)級(jí)設(shè)備；具有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，兼容多種通訊方式，支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)和控制邏輯，可實(shí)現(xiàn)本地控制、遠(yuǎn)程控制等多種控制功能，是地域分散的設(shè)備、小型裝置、測(cè)控點(diǎn)的理想選擇。典雅的外觀設(shè)計(jì)、優(yōu)良的功能體現(xiàn)、可靠的硬件品質(zhì)、精湛的制造工藝，為廣大用戶提供高性能的性價(jià)比。 出色的傳輸性能，兼容多種無線傳輸方式 WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，專為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣工作環(huán)境設(shè)計(jì)，具有穩(wěn)定的傳輸性能，兼容CDMA/GPRS/無線電臺(tái)多種傳輸方式，帶寬利用率高，誤碼率低，可以應(yīng)用在對(duì)穩(wěn)定性要求極高的數(shù)據(jù)傳輸和測(cè)控業(yè)務(wù)中。 穩(wěn)定可靠的控制能力，輕松實(shí)現(xiàn)本地控制和遠(yuǎn)程遙控 WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，采用工業(yè)級(jí)控制模塊，具有可靠的控制能力，不但可以提供遠(yuǎn)程遙控功能，還可以直接作為本地小型系統(tǒng)的控制器，從而為用戶進(jìn)一步節(jié)約成本。 無紙記錄，本地保存長期測(cè)控?cái)?shù)據(jù) WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，具有獨(dú)立的本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊（黑匣子），能夠保真、長期地存儲(chǔ)測(cè)控點(diǎn)設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以通過遠(yuǎn)程訪問的方式發(fā)送到中心服務(wù)器，同時(shí)支持本地在連線讀取，最大區(qū)域分散工作環(huán)境下記錄生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息的絕佳選擇。 方便擴(kuò)展，提供強(qiáng)大集成能力 WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成能力，服務(wù)器端使用浙江中控軟件技術(shù)有限公司的ESP-iWLServer無線OPC服務(wù)器，單個(gè)服務(wù)器與500臺(tái)WNC系列工業(yè)遠(yuǎn)程控制器并發(fā)連接，及時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，上端可以支持ESP- iSYS、PI、PHD等主流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)的全廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成提供了高效、可靠的整體解決方案。 強(qiáng)大的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)功能 WNC型工業(yè)遠(yuǎn)程控制器，集成實(shí)時(shí)圖像傳輸能力，用戶可以“足不出戶”直接感受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)。
| 電源 |
220V+10% 50Hz |
| 功率 |
CDMA/GPRS |
ADSL接入 |
| ≤15W |
≤10W |
| 適應(yīng)接口 |
RS-232/RS-485/USB1.1~2.0/以太網(wǎng) |
| 通信接口： |
CDMA/GPRS |
ADSL接入 |
| 50歐/SMA 陰頭 |
RJ45 |
| 模擬量輸入信號(hào)類型： |
0-10mA、4-20mA、0-5V、0-10V |
| 模擬量輸入信號(hào)精度： |
標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，全量程的+0.5% |
| 模擬量輸出信號(hào)類型： |
0-10mA、4-20mA、0-5V、0-10V |
| 模擬量輸出信號(hào)精度： |
標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)，全量程的+0.5% |
| 開關(guān)量輸入信號(hào)類型： |
無源觸點(diǎn) |
| 開關(guān)量輸出信號(hào)類型： |
無源觸點(diǎn) |
| 工作條件： |
環(huán)境溫度：-40-60℃；相對(duì)濕度：35-85%RH (無結(jié)露)； |
| 外形尺寸： |
鋁殼機(jī)箱 |
鐵殼機(jī)箱 |
| 558mm×378mm×300mm |
400×300mm×200mm |
| 固定方式： |
盤裝或支架安裝 |
六．總結(jié)
對(duì)城市供氣來說，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。因?yàn)楣庹緮?shù)量眾多，地理位置分散，還因?yàn)橐巴猸h(huán)境的惡劣，給工作人員帶來極大的不方便。供氣公司可利用在線監(jiān)測(cè)綜合管理系統(tǒng)對(duì)各重要供氣點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控, 以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、集成、處理、展示、自動(dòng)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時(shí)間并節(jié)省專線建設(shè)成本。
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