GPRS RTU油田管線閥室遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用

　　案例背景

　　RTU是一種安裝在遠程現(xiàn)場的測控單元裝置，負責對現(xiàn)場信號、工業(yè)設備的監(jiān)測和控制。它將測得的狀態(tài)或信號轉(zhuǎn)換成可在通信媒體上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式傳到中央計算機，同時還將從中央計算機發(fā)送來得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，實現(xiàn)對設備的功能控制。在生產(chǎn)過程自動化裝置中，遠程測控終端RTU充分體現(xiàn)了“測控分散、管理集中”思路，它在提高信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費用等方面的優(yōu)點也得到用戶的肯定，已廣泛應用于市政管網(wǎng)、油氣田、水利、電力、煤礦、交通、能源管理等領域。

　　油田管線閥室,大多處于野外環(huán)境下，自然環(huán)境十分惡劣。平時油田管線閥室無人值守管線情況、各閥室內(nèi)溫度、壓力等數(shù)據(jù)的檢查只能靠人工巡視。但由于地域?qū)掗?、自然條件差，一次巡視往往要用大半天的時間才能完成，而且設備故障不能及時發(fā)現(xiàn)。RTU在該環(huán)境下的應用極好的解決了這一問題。

　　油田閥室監(jiān)控系統(tǒng)

　　此系統(tǒng)是典型的SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于GPRS/GSM網(wǎng)絡的JY-RTU系列遠程測控終端等硬件設備和工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件構成。系統(tǒng)大致分為中控室的服務器、工程師站和操作員站，各油田管線閥室的遠程測控終端RTU，通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)和現(xiàn)場一次測控儀表部分。其主要結構由中央計算機管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、遠程測控終端RTU等三級組成。油田閥室監(jiān)控系統(tǒng)框圖如下：　　

　　系統(tǒng)采用以計算機為核心的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在調(diào)度中心設置SCADA控制系統(tǒng)，并設置了一套主站RTU(JY-RTU6640)，系統(tǒng)包括由GPRS RTU構成的油田管線閥室遠端控制系統(tǒng)?？稍谡{(diào)度中心控制室完成對閥室的控制系統(tǒng)進行診斷、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的任務。

　　RTU構成及特點

　　遠程測控終端采用JY-RTU6640，它帶RS232、RS485雙串口(232也轉(zhuǎn)為485的情況下，可以有兩路485)，內(nèi)置大容量SPI-flash(容量可選1Mbit-64Mbit)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時間本機保存，采用6路繼電器輸出控制、4路光耦輸入輸出控制，內(nèi)置RTC，掉電可自動計時，定時定點喚醒，支持標準Modbus協(xié)議，采用GPRS/GSM網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡平臺，獨立完成對油田管線閥室的采集、控制、通訊、數(shù)據(jù)處理、報警上傳、顯示、操作等任務，實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能。

　　通訊系統(tǒng)

　　通訊系統(tǒng)分為GPRS/CDMA無線通訊和衛(wèi)星無線通訊兩種工作形式。

　　1)GPRS/CDMA無線通訊方式

　　GPRS DTU測控終端DTU的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)往指定數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心在收到DTU的數(shù)據(jù)后，進行協(xié)議轉(zhuǎn)換還原用戶數(shù)據(jù)，同時對DTU進行管理。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動。

　　2)衛(wèi)星無線通訊方式

　　現(xiàn)場測控終端的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星發(fā)送機跟衛(wèi)星連接發(fā)送數(shù)據(jù)，在通過衛(wèi)星與主站衛(wèi)星接收機連接，接收數(shù)據(jù)后進行協(xié)議轉(zhuǎn)換還原用戶數(shù)據(jù)，同時進行管理。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動。

　　油田閥室的相關監(jiān)測數(shù)據(jù)

　　閥室侵液報警和門禁開關等均為開關量的監(jiān)控，管溫、管壓、地溫、可然氣體濃度、蓄電池電量等一體化變送器的采集具有上下限限位保護、突發(fā)報警、定時上傳發(fā)送等功能。

　　系統(tǒng)功能

　　油田管線閥室遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要功能由供電、通信、數(shù)據(jù)監(jiān)控、隔離保護、計算機集中監(jiān)控五部分完成。

　　供電

　　由于油田管線閥室位置比較特殊，都在荒地野外且現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，均為無人職守站，且現(xiàn)場各閥室都沒有照明電路，所以閥室內(nèi)儀表及控制柜電源均采用太陽能充電、蓄電池供電方式。

　　通信部分

　　目前石油管線距離比較長。閥室分布比較分散，由于通訊距離較遠，系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)絡。實現(xiàn)了對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在人員、控制中心和設備間的互通互傳，使技術人員和管理人員無論在任何地方都可以得到每個監(jiān)控點的數(shù)據(jù)，并可以進行及時響應。

　　數(shù)據(jù)采集和遠程控制

　　油田管線閥室遠程監(jiān)控系統(tǒng)選用GPRS RTU系統(tǒng)，完成對閥室無人職守站數(shù)據(jù)采集、自動控制、參數(shù)存儲、實時通訊、故障報警等功能?？瑟毩⑼瓿杀镜乜刂?，也可受控于監(jiān)控中心。

　　數(shù)據(jù)采集

　　將各站的管道壓力、管道溫度、地溫、蓄電池電量、可燃氣體濃度及流量、閥室門禁和進水開關啟停狀態(tài)、報警參數(shù)、巡檢記錄等上傳至中央監(jiān)控中心。

　　監(jiān)控部分

　　接受監(jiān)控中心的命令，可通過主站RTU對遠端閥室RTU進行時間、參數(shù)和程序的設定，主動數(shù)據(jù)招測上傳顯示等。

　　參數(shù)存儲

　　存儲累計流量、故障參數(shù)和其它管道壓力、溫度等重要參數(shù)，可導出歷史記錄。

　　故障報警

　　完成運行參數(shù)的越限報警、防盜報警、以及設備的自診斷報警。

　　軟件界面如下：

　　歷史記錄

　　1、用戶可以根據(jù)時間段來搜索歷史記錄;

　　2、歷史記錄將以曲線形式繪制在窗口上面，歷史記錄可以以列表的形式顯示在窗口下面，通過歷史記錄可以查看設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)和相關趨勢;

　　3、同時查詢的歷史記錄可以導出為excel表格;

　　結論

　　在油田管線閥室監(jiān)控系統(tǒng)項目工程中，由于采用了閥室集散控制系統(tǒng)及GPRS RTU技術，使得系統(tǒng)的閥室實現(xiàn)了無人職守監(jiān)控自動化，，提高了整個管線系統(tǒng)的安全性和自動化水平.減輕了工人巡查的勞動強度，計量更加準確，延長了設備運行周期。隨著科學技術的發(fā)展和環(huán)保等要求的提高，石油行業(yè)進一步改善集中控制效果，提高效率，實現(xiàn)集散控制是社會發(fā)展的必然趨勢。