城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1燃?xì)鈪?shù)利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性國(guó)外先進(jìn)國(guó)家使用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)來管理氣壓網(wǎng)的管理調(diào)度系統(tǒng)。近年來國(guó)內(nèi)各大中城市燃?xì)夤?也紛紛上馬燃?xì)夤芫W(wǎng)遙測(cè)調(diào)度指揮系統(tǒng),城市燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配管理調(diào)度系統(tǒng)正在不斷普及。它的使用能夠更加合理調(diào)度,保證安全供氣,節(jié)約能源與運(yùn)營(yíng),加快緊急事件反應(yīng)時(shí)間,減少不應(yīng)有的損失,同時(shí)通過更加合理的調(diào)度節(jié)約大量的人力和物力,提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平,遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下幾方面要求:技術(shù)設(shè)備先進(jìn),數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,擴(kuò)容便利,系統(tǒng)造價(jià)合理,使用維護(hù)方便。目前國(guó)內(nèi)也有多家燃?xì)夤静捎糜?jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行燃?xì)鈪?shù)遙測(cè),對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行科學(xué)調(diào)度與管理起到了重要作用。但由于各家系統(tǒng)均采用自行研制的小系統(tǒng),設(shè)計(jì)起點(diǎn)低,從最底層的數(shù)據(jù)采集單元開始就存在可靠性差、精度低、壽命短、維護(hù)工作量大的缺點(diǎn),難以滿足燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)不間斷運(yùn)行的嚴(yán)格要求。威海市煤氣總公司為了進(jìn)一步提高企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理水平,改善煤氣調(diào)度指揮手段,在經(jīng)過詳細(xì)、科學(xué)的考察論證后,決定新增煤氣管網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、功能豐富、使用方便、易于維護(hù)、合理投資的原則,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和實(shí)施。本系統(tǒng)由一個(gè)主站(即調(diào)度指揮中心)、一個(gè)中繼站、1個(gè)煤氣廠、和14個(gè)調(diào)壓站組成,遙測(cè)的主要煤氣參數(shù)有:罐容、壓縮機(jī)開停狀態(tài)、入口壓力、出口壓力﹑流量﹑溫度等,需控制的參數(shù)有煤氣調(diào)壓站調(diào)壓室內(nèi)溫度(電保溫設(shè)備的投入和切斷)。遙測(cè)系統(tǒng)采用無線通訊,各調(diào)壓站及煤氣廠與調(diào)度中心通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。所有子站采集的參數(shù)均應(yīng)及時(shí)傳到煤氣調(diào)度中心,進(jìn)行統(tǒng)一顯示和存儲(chǔ),并可對(duì)各種越限進(jìn)行及時(shí)報(bào)警,調(diào)度中心依據(jù)監(jiān)測(cè)到的各站煤氣參數(shù)對(duì)整個(gè)煤氣供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)度與科學(xué)管理。2信息化系統(tǒng)組成整個(gè)系統(tǒng)為一個(gè)以調(diào)度中心為主站節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),系統(tǒng)由以下3個(gè)部分組成:(1)指揮中心計(jì)算機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)(主站);(2)各罐站、調(diào)壓站煤氣參數(shù)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng);(3)無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。2.1調(diào)度中心控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)調(diào)度指揮中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(主站)通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與各子站系統(tǒng)進(jìn)行命令與數(shù)據(jù)信息通訊。調(diào)度指揮中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(主站系統(tǒng))是整個(gè)系統(tǒng)的通訊、監(jiān)視和指揮中心。主站系統(tǒng)必須具有很高的可靠性和完善的系統(tǒng)功能。調(diào)度室擬采用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī),其中一臺(tái)為工作主機(jī),另一臺(tái)為備用機(jī),以防系統(tǒng)出現(xiàn)主機(jī)故障造成系統(tǒng)癱瘓。由于管網(wǎng)遙測(cè)系統(tǒng)需24小時(shí)不間斷連續(xù)運(yùn)行,對(duì)主控計(jì)算機(jī)的要求就要高一些,工作主機(jī)可考慮采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),由于調(diào)度中心環(huán)境較好,也可使用一般商用計(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用了國(guó)內(nèi)第一品牌聯(lián)想商用計(jì)算機(jī),各部件均采用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,性能穩(wěn)定,運(yùn)行可靠,使用壽命長(zhǎng),售后服務(wù)完善。并在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一臺(tái)備份計(jì)算機(jī),可隨時(shí)切換工作,因此調(diào)度中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有較高的可靠性。調(diào)度指揮中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除主計(jì)算機(jī)外,還配有大型模擬盤、打印機(jī)、UPS不間斷電源、通訊接口單元和備份主機(jī)。2.2采用成熟的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在罐站及調(diào)壓站數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中,將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有RS485總線結(jié)構(gòu)的小型數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。西門子SIMATICS7數(shù)據(jù)采集模塊直接完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬量和數(shù)字量參數(shù)的采集和預(yù)處理,并通過RS485總線、RS232/RS485轉(zhuǎn)換模塊和通訊網(wǎng)絡(luò)接口模塊將現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)參數(shù)及時(shí)傳到煤氣大樓總調(diào)度中心,并在中心主站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和管理?！懊簹庹緮?shù)據(jù)采集子系統(tǒng)”管網(wǎng)輸配管理調(diào)度系統(tǒng)的最低層。它直接采集調(diào)壓站、罐站和氣源分站現(xiàn)場(chǎng)傳感器輸出的模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào),是整個(gè)系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行的基礎(chǔ)。因此,數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和數(shù)據(jù)采集精度。從可靠性及系統(tǒng)一體化的角度出發(fā),現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)盡可能選用著名工業(yè)控制專業(yè)廠家的高可靠性專用數(shù)據(jù)采集模塊,利用這些高可靠性的模組設(shè)計(jì)構(gòu)造一個(gè)系統(tǒng),一方面可大量節(jié)省投資,另一方面又可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在廣泛考察、詳細(xì)比較的基礎(chǔ)上工控模塊SIMATICS7系列產(chǎn)品來設(shè)計(jì)構(gòu)造煤氣數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng),經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn),證明是一種最佳方案。選用高可靠性的SIMATICS7系列模塊,從模塊級(jí)直接進(jìn)行煤氣數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造,避免了走過去那種基于元件級(jí)進(jìn)行低級(jí)底層開發(fā)而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性較差的老路,系統(tǒng)的可靠性得到了很大的改善,而且整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)并沒有明顯提高,使系統(tǒng)達(dá)到了很高的性能價(jià)格比。同時(shí)由于RTU內(nèi)含微處理器,相當(dāng)于一套小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是智能化的RTU。可根據(jù)需要進(jìn)行編程并將程序存放于存儲(chǔ)器中,可根據(jù)遠(yuǎn)端和本地信號(hào)進(jìn)行輸出,達(dá)到遙控目的。可自動(dòng)檢測(cè)輸入信號(hào)并根據(jù)預(yù)置的各種工程參數(shù)上下限判斷報(bào)警狀態(tài),如發(fā)生報(bào)警可主動(dòng)與主站通訊,及時(shí)將報(bào)警信號(hào)上傳,以便及時(shí)處理,避免事故的擴(kuò)大。另外,智能RTU還可在本地進(jìn)行某些控制,如電保溫設(shè)備的投入與切除,RTU就可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的溫度信號(hào)與設(shè)定的投入與切除溫度值進(jìn)行比較,當(dāng)符合條件時(shí)輸出一控制信號(hào),達(dá)到自動(dòng)控制設(shè)備的目的,避免了將數(shù)據(jù)上傳,在調(diào)度中心處理,再命令下傳控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的復(fù)雜過程,增強(qiáng)了控制的可靠性和實(shí)時(shí)性。2.3數(shù)據(jù)通訊組網(wǎng)方式通訊系統(tǒng)在管網(wǎng)遙測(cè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用,它直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性可維護(hù)性。本系統(tǒng)是一個(gè)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),它既涉及到先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),同時(shí)又涉及到現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊技術(shù)。調(diào)度中心與各監(jiān)控站之間一天24小時(shí)要保持不間斷的可靠通訊,因此采用何種數(shù)據(jù)通訊方式是決定系統(tǒng)先進(jìn)性與可靠性的關(guān)鍵。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型結(jié)構(gòu),調(diào)度中心主站為系統(tǒng)的根節(jié)點(diǎn),各監(jiān)控站(RTU)為子節(jié)點(diǎn)。在整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊中,所有數(shù)據(jù)通訊均由主計(jì)算機(jī)建立并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊操作。無線組網(wǎng)方式是系統(tǒng)總站與各分站之間通過無線電調(diào)頻電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遙測(cè)通訊功能。分站將采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到總站主機(jī),并通過顯示器和大屏幕模擬屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬顯示。無線通訊組網(wǎng)方式在遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)系統(tǒng)中是一種比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊方式,也是應(yīng)用比較多的一種通訊方式。根據(jù)威海市地形及調(diào)壓站分布特點(diǎn),目前大多數(shù)調(diào)壓站位于威海市中部較平坦地帶,調(diào)度中心所在的煤氣供應(yīng)公司位于離市中心相對(duì)較遠(yuǎn)的威海市南部,相對(duì)海拔較低,樓房自身高度也不算高,與威海市高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)之間有山阻擋,無線通訊質(zhì)量將受到較大影響。根據(jù)這種情況,有兩種通訊方案可滿足要求,一種方案,是主站直接與各子站通訊,但前提是主站天線架設(shè)很高,子站天線也相應(yīng)較高,即使這樣也將有個(gè)別子站通訊效果稍差。也許還會(huì)影響以后系統(tǒng)擴(kuò)容。另一種方案,也就是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)劃采用的方案,是主站天線建在煤氣總公司大樓上,在威海市目前地理位置好,且相對(duì)較高建筑信托大廈頂部設(shè)一中繼站,其高度使無線通訊足可以覆蓋威海市區(qū)的絕大部分地區(qū),各子站通過中繼站轉(zhuǎn)發(fā)與主站通訊。此種方式保證了遙測(cè)系統(tǒng)無線通訊的暢通無阻,即使以后調(diào)壓站周圍新增一些建筑物也不會(huì)影響通訊質(zhì)量,由于信托大廈大樓自身高度較高,其頂部原有一通訊鐵塔可利用,因此主站天線用一般高度即可,且以后遙測(cè)系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)將不用考慮地理位置的限制,真正使投資有保障,系統(tǒng)的整體可靠性得到進(jìn)一步提高。3煤氣實(shí)時(shí)監(jiān)控、越限報(bào)警技術(shù)調(diào)度指揮中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)軟件是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心。在運(yùn)行中,工作主機(jī)通過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集各罐站、調(diào)壓站的有關(guān)煤氣參數(shù)數(shù)據(jù):如壓力、流量、風(fēng)機(jī)狀態(tài)等,并將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過及時(shí)處理后顯示在計(jì)算機(jī)屏幕畫面上,并通過模擬盤形象直觀顯示各種必要的工況圖(如用具體氣罐高度畫面形象逼真顯示罐容)。系統(tǒng)除可將各子站的有關(guān)煤氣參數(shù)進(jìn)行直觀顯示外,還具有各種越限報(bào)警功能,越限報(bào)警可直接利用多媒體技術(shù),用語(yǔ)音提示報(bào)警。另外系統(tǒng)還可對(duì)各種必要的煤氣參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、打印。系統(tǒng)決策管理人員可根據(jù)計(jì)算機(jī)及時(shí)提供的各站煤氣參數(shù)信息,進(jìn)行整個(gè)煤氣供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理與調(diào)度;根據(jù)各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表進(jìn)行中長(zhǎng)期的規(guī)劃和管理,從而使威海市煤氣調(diào)度管理更加科學(xué)化、現(xiàn)代化和規(guī)范化,更好地為廣大用戶服務(wù)。4在線概述工作各子站既可獨(dú)立自主工作,又受調(diào)度指揮中心的控制指揮,當(dāng)某子站發(fā)生故障時(shí),不影響整個(gè)調(diào)度指揮系統(tǒng)。系統(tǒng)主站(總公司調(diào)度指揮中心)可對(duì)各子站的監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行各種方式的檢測(cè)(標(biāo)準(zhǔn)巡測(cè),部份巡測(cè),單站巡檢)。所測(cè)參數(shù)可在模擬屏和計(jì)算機(jī)上顯示,模擬屏上以四位數(shù)碼管方式顯示,在CRT上以圖形方式或文本方式顯示。所測(cè)參數(shù)可做成各種曲線在CRT上顯示,如數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖,歷史數(shù)據(jù)檢索趨勢(shì)圖等。所測(cè)參數(shù)可在線存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存放當(dāng)前24小時(shí)數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行數(shù)據(jù)存放1年以上?？奢敵龈鞣N報(bào)表,具體報(bào)表類型見軟件文檔?？稍谟?jì)算機(jī)屏幕上直觀顯示輸配系統(tǒng)總圖,區(qū)域圖,罐站的工藝流程圖等(利用罐站上傳的參數(shù))。可與本地或遠(yuǎn)程領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算機(jī)連網(wǎng),方便查詢與管理,提高了管理現(xiàn)代化的水平。系統(tǒng)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu),雙機(jī)備份,并配有UPS,即使出現(xiàn)停電現(xiàn)象也可保證系統(tǒng)安全、可靠地24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),避免整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。具有越限語(yǔ)音報(bào)警,聲光報(bào)警功能。具有遠(yuǎn)程異地維護(hù)功能,出現(xiàn)軟件或其它問題時(shí)可迅速解決。可在調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制調(diào)壓站電保溫設(shè)備的啟停。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在充分分析國(guó)內(nèi)外已有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出了更加適合我國(guó)現(xiàn)有國(guó)情的一種設(shè)計(jì)方案:選用國(guó)際知名的高質(zhì)量系統(tǒng)部件,通過合理設(shè)計(jì)、施工,進(jìn)行全面、合理的系統(tǒng)集成,滿足城市煤氣管網(wǎng)輸配管