梁 波

(山西晉城煤業(yè)集團長平煤業(yè)有限責任公司，山西晉城048411)

1 概述

目前國內(nèi)外自動化監(jiān)測監(jiān)控技術已被廣泛地應用于各行各業(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)、煤礦等領域均得到了廣泛的應用，尤其是具有覆蓋面廣、地形復雜、環(huán)境惡劣、危險性大、人工難以操作、控制等特點的煤氣田、煤氣井的生產(chǎn)管理，更具有廣闊的應用場地[1-2]。

近年來隨著煤層氣行業(yè)的崛起，晉煤集團藍焰煤層氣公司的氣井分布范圍越來越廣，集輸站的數(shù)量也越來越多。目前絕大部分站點管路數(shù)據(jù)的記錄還是通過人工定時定點抄錄的方式，由此造成很多的問題。

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

（2）數(shù)據(jù)不精確：現(xiàn)場管路數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)長，在抄錄過程中經(jīng)常出現(xiàn)一組或者幾組數(shù)據(jù)錯誤，而且人工記錄時從第一組數(shù)據(jù)記錄開始到最后一組數(shù)據(jù)記錄完畢中間可能間隔很長的時間，使記錄數(shù)據(jù)的價值大打折扣。

（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面資料，為此需要占用大量的空間存儲，且經(jīng)常由于存放環(huán)境的惡劣或意外情況導致資料報廢。

（4）不易數(shù)據(jù)查詢：大量的數(shù)據(jù)書面資料即使有目錄，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：書面資料的唯一性導致只能是少量的人可以查看、分析利用數(shù)據(jù)。

因此，本文利用先進的無線網(wǎng)絡通信技術和監(jiān)測監(jiān)控技術解決了現(xiàn)有存在的問題。

2 自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是一套集采集、存儲、計算、分析、網(wǎng)絡發(fā)布功能為一體的調(diào)度指揮中心監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。解決因煤層氣田管網(wǎng)管路規(guī)模不斷擴大，對輸氣管路安全性、生產(chǎn)量、工作狀態(tài)實施監(jiān)測監(jiān)控和原軟件系統(tǒng)功能嚴重不足的問題。為公司提供及時、準確、高效、安全的生產(chǎn)管理并提供可靠的安全生產(chǎn)指標，使得能夠準確定位生產(chǎn)與市場的供求關系。自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括2部分：

第一：北坪、南哇、岳城3個站點的GPRS無線通訊系統(tǒng)。每個站點距離藍焰公司都有幾十甚至上百公里，通過常規(guī)的光線傳輸施工難度大成本高，且有的站點隨著產(chǎn)氣量的減少會逐漸的廢棄，高額投資將造成資源的浪費?，F(xiàn)在各站點流量計數(shù)據(jù)通過DTU模塊由移動的GPRS方式經(jīng)由Internet網(wǎng)絡傳輸?shù)絎EB服務器，簡捷方便。

第二：李莊藍焰公司中心站流量計的自動化采集系統(tǒng)。中心站的流量計有蒼南和愛托利2個品牌，過去一直采用人工每小時到現(xiàn)場抄錄每塊儀表的運行數(shù)據(jù)，現(xiàn)場有20多塊流量計儀表，年年這樣簡單重復的工作，不僅造成人力的浪費，還影響員工的工作積極性和企業(yè)的形象。改造后每臺儀表的數(shù)據(jù)通過其遠傳端口由現(xiàn)場的RS485總線，傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)進而上傳到WEB服務器。Web服務器發(fā)布的畫面和數(shù)據(jù)通過廣域網(wǎng)的瀏覽器可以方便地查看。

圖1 自動監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

3 GPRS-Internet技術的實現(xiàn)

GPRS網(wǎng)絡與Internet網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)起來成為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，充分利用已有的公共網(wǎng)絡資源，節(jié)省了網(wǎng)絡建設及維護成本，而且GPRS-Internet按流量收費，正適合于煤層氣管路數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)選用TCP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，在用戶層采用一定的數(shù)據(jù)錯誤檢測機制，并在此基礎上設計一個監(jiān)控中心的主站端計算機—遠程監(jiān)控終端通信規(guī)約，實現(xiàn)遠程監(jiān)控終端與主站端計算機之間的通信，既保證數(shù)據(jù)傳輸降低了系統(tǒng)運營成本，使系統(tǒng)具有一定的實時性、經(jīng)濟性和可靠性。

基于GPRS-Internet的煤層氣管路數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心的主站端計算機和位于煤層氣管路現(xiàn)場的多臺遠程監(jiān)控終端，通過GPRS-Internet聯(lián)結(jié)組成。主站端計算機通過與Internet聯(lián)結(jié)可以采集各管路流量計的實時運行參數(shù)，進行遠程監(jiān)測和信息管理。遠程監(jiān)控終端一般安裝于現(xiàn)場的低壓配電室或者管路測，現(xiàn)場管路測安裝要求防爆；安裝的區(qū)域要求位于移動通信覆蓋的區(qū)域范圍內(nèi)。

主站端計算機—遠程監(jiān)控終端通信規(guī)約以POLLING為基礎，增加遠程監(jiān)控終端主動發(fā)送機制。主站端計算機根據(jù)需要隨時發(fā)送命令，遠程監(jiān)控終端接收命令后，執(zhí)行相應的操作并做出應答，返回煤層氣管路當前的運行數(shù)據(jù)。主站端計算機若在10s內(nèi)未收到應答，會重發(fā)2次進行確認，若仍未收到應答，則認為通信網(wǎng)絡故障。

采用GPRS-Internet的通信模式，不需要自行組建網(wǎng)絡，節(jié)省了網(wǎng)絡建設及維護成本，煤層氣管路流量計發(fā)生故障時還可以通過GPRS-Internet實現(xiàn)自動地向維護人員發(fā)送手機短信的功能。

4 GPRS-Internet技術優(yōu)勢分析

基于GPRS-Internet的儀表數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)通過GPRS數(shù)據(jù)終端進行數(shù)據(jù)傳輸，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登陸”、“高速傳輸”等優(yōu)點。

（1）實時在線：“實時在線”指用戶隨時與網(wǎng)絡保持聯(lián)系。舉個例子，用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時，GPRS模塊就在無線信道上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，就算沒有數(shù)據(jù)傳送，GPRS模塊還會一直與網(wǎng)絡保持連接，不但可以由用戶側(cè)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，還可以從網(wǎng)絡側(cè)隨時啟動push類業(yè)務，不像普通撥號上網(wǎng)那樣斷線后必須重新?lián)芴柌拍茉俅谓尤牖ヂ?lián)網(wǎng)。

（2）按量計費：對于分組交換模式的GPRS，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源。這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。相應于分組交換的技術特點，GPRS用戶的計費以通信的數(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。沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。1K流量計費3分錢（不同地區(qū)可能收費不同），如果一次流量不足1K按1K計算。用戶也可以采用包月計費方式。

（3）快捷登錄：GPRS模塊一開機就能夠附著到GPRS網(wǎng)絡上，即已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡建立聯(lián)系，之后就已經(jīng)完全接入了互聯(lián)網(wǎng)。而固定撥號方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號、驗證用戶姓名密碼、登錄服務器等過程，至少需要15～30s甚至更長的時間。

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

5 結(jié)論

通過GPRS-Internet和組態(tài)軟件的應用與傳統(tǒng)煤層氣數(shù)據(jù)人工抄錄的對比，充分體現(xiàn)了自動檢測監(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、實時、可靠的運行，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1年多的運行，系統(tǒng)通信穩(wěn)定，運行良好。

[1] 王偉強,董丹華,郭春園.淺談遠程監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)氣象與灌溉中的應用[J].新疆農(nóng)機化,2017(1):27-30.

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

[3] 韓斌杰.GPRS原理及其網(wǎng)絡優(yōu)化[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[4][美]里吉斯.通用分組無線業(yè)務（GPRS）技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[5] 王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)及其應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.