 引言
將信息化技術應用于城市供氣監(jiān)控系統(tǒng)，利用已經在流程工業(yè)企業(yè)長期檢驗過的數據采集集成技術、實時數據庫技術、圖形化監(jiān)控技術、數據分析、挖掘技術，可以極大地提高城市供氣監(jiān)控的實時性和數據的準確性，結合先進的無線數字通訊技術，監(jiān)控系統(tǒng)的成本得到進一步降低，數據帶寬將得到大幅度提高，從而構建起由底層監(jiān)控站點、大型分布式實時數據庫、網絡關系數據庫、數據匯總監(jiān)控Web應用系統(tǒng)組成的多層分布式應用體系，解決供氣監(jiān)控中存在的數據分散、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，最終形成集數據集成、數據處理、數據展示、數據分析、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利益。
一．方案介紹
方案采用先進的分布式和模塊化設計理念，利用成熟的軟硬件產品完成整個系統(tǒng)體系結構的搭建。以工業(yè)遠程控制器設備支撐監(jiān)控站點與服務器端的雙向無線數字傳輸；以無線OPC服務器兼容各種數據傳輸協(xié)議，采用工業(yè)級的OPC協(xié)議和實時數據庫進行高速數據交換；通過實時數據庫實現對實時監(jiān)控數據進行高效長期存儲、海量查詢、和數據處理等功能；以實時數據庫、關系數據庫為核心構成完整的數據服務層，為上層應用系統(tǒng)提供穩(wěn)定的數據源；以環(huán)境保護標準庫、動態(tài)GIS、詳細監(jiān)控、企業(yè)信息展示、報警業(yè)務處理、短信報警、統(tǒng)計分析報表與決策支持等功能模塊，為城市供氣在線監(jiān)測業(yè)務提供了功能完整、強大的應用環(huán)境。系統(tǒng)框圖如下圖所示：
系統(tǒng)結構圖如下所示：
二．方案特點
方案全面應用先進技術和成熟的軟、硬件產品，設計上參考了大量成功的數據集成和監(jiān)控應用案例，結合了大慶油田供氣管理系統(tǒng)的實際業(yè)務，具有如下顯著的技術特點：
 油田供氣在線監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)的實際需求高度吻合，并提供了更多的性能和更多實用功能；
方案整體采用先進的分布式技術和Web應用技術構架，具有良好的穩(wěn)定性、可維護行、獨立性，設計合理；
方案具有良好的可擴展性，其中軟件設計適應大型應用海量實時數據存儲和監(jiān)控需求，適應今后業(yè)務擴展，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；
各級數據服務均提供開放的協(xié)議標準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)級無線測控裝置，帶寬利用率高，同時滿足數據采集、本地控制和遠程遙控的需求；
獨立監(jiān)控點本地數據存儲模塊，實現長期歷史數據存儲，支持在線的遠程歷史數據查詢和本地數據查詢；
高效、穩(wěn)定的無線OPC服務器，支持大并發(fā)量的無線連接；
大型分布式實時數據庫，在線存儲數千億條記錄，滿足實時數據集成、海量存儲、查詢、實時運算分析的需求，完備的管理軟件和上層開發(fā)接口，提供了良好的應用性和擴展性；
維護簡便的環(huán)境保護標準庫，極大減輕了組態(tài)和維護的負擔，且同時提高了一致性和準確性；
矢量動態(tài)的GIS監(jiān)控系統(tǒng)，集GIS顯示、動態(tài)報警、報警歷史與與一體，令監(jiān)控工作及時、直觀；
多種監(jiān)控方式集成的監(jiān)控環(huán)境，提供了動態(tài)的視頻、實時趨勢、歷史趨勢、動態(tài)棒圖，監(jiān)控一體，全方位滿足監(jiān)控需求；
完整的報警業(yè)務處理流程，提供與Web應用事務流同步的手機短信報警，支持分布式辦公；
強大的報表系統(tǒng)，同時支持C/S、B/S模式，支持Excel內所見即所得的報表模板組態(tài)，方便用戶擴展報表系統(tǒng)；
高度集成，所有功能集成為一個Web應用系統(tǒng)，給用戶整體一致的體驗
三．方案效果
采用本方案實現的城市供氣在線監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)具有效率高、可伸縮性強和穩(wěn)定性好、維護簡便等優(yōu)點，此系統(tǒng)實施后，將達到以下目標：
- 建立高效穩(wěn)定的無線數采、測控系統(tǒng)；
- 基本免維護的供氣監(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、高效數據處理和查詢的監(jiān)控數據中樞；
- 擁有歷史完整、執(zhí)法證據確鑿的業(yè)務流程；
- 獲得監(jiān)控直觀報表詳實的工作環(huán)境。
四．方案構建
 無線數據采集測控系統(tǒng)
無線雙向的高速數據傳輸是實現地域分布廣泛的供氣點監(jiān)測、控制的關鍵。浙江中控軟件技術有限公司提供了專為大范圍分布式無線測控數據傳輸的解決方案，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際利用率。
分布式可擴展雙向無線測控系統(tǒng)
無線數據傳輸系統(tǒng)采用分布式的設計理念，由浙江中控軟件技術有限公司的WNC200系列工業(yè)遠程控制器連接監(jiān)控站點現場的一次儀表，實現對現場的一次儀表直接測控，其內部的無線傳輸系統(tǒng)實現從監(jiān)控站點到信息中心服務器端的雙向數據鏈路的連接工作。無線OPC服務器作為無線鏈路的服務器端，實現多個工業(yè)遠程控制器到服務器的并發(fā)連接和數據解析，單無線OPC服務器可支持大于2000個工業(yè)遠程控制器的并發(fā)連接，并將數據以OPC協(xié)議的方式向實時數據庫提供高效的數據傳輸。
整個無線傳輸體系采用了可擴展、可伸縮的架構，在負載較輕時（2000以下個工業(yè)遠程控制器同時接入），可以采用單個無線OPC服務器負責所有的工業(yè)遠程控制器接入的模式；隨著監(jiān)控業(yè)務規(guī)模的進一步擴大，可以部署兩個以上OPC服務器實例，從而在不增加系統(tǒng)的復雜度和更多軟件投入的情況下，增加系統(tǒng)的負載能力。
考慮工程具體負載情況，本次施工中采用一個無線OPC服務器實例的方式。
開放式多協(xié)議兼容的無線OPC體系結構
浙江中控軟件技術有限公司的無線OPC產品具有良好的開放性，能同時連接多個采用不同通訊協(xié)議的無線傳輸客戶端，通過支持自定義協(xié)議包的方式提供對二次開發(fā)的完整支持，從而為環(huán)境保護監(jiān)控業(yè)務提供了良好的可擴充能力。
五．產品特性
WNC型工業(yè)遠程控制器，是浙江中控軟件技術有限公司，推出的適用于大區(qū)域分布式數據雙向傳輸，集采控為一體的工業(yè)級設備；具有良好的適應性和穩(wěn)定性，兼容多種通訊方式，支持復雜的數據和控制邏輯，可實現本地控制、遠程控制等多種控制功能，是地域分散的設備、小型裝置、測控點的理想選擇。典雅的外觀設計、優(yōu)良的功能體現、可靠的硬件品質、精湛的制造工藝，為廣大用戶提供高性能的性價比。 出色的傳輸性能，兼容多種無線傳輸方式 WNC型工業(yè)遠程控制器，專為適應工業(yè)現場惡劣工作環(huán)境設計，具有穩(wěn)定的傳輸性能，兼容CDMA/GPRS/無線電臺多種傳輸方式，帶寬利用率高，誤碼率低，可以應用在對穩(wěn)定性要求極高的數據傳輸和測控業(yè)務中。 穩(wěn)定可靠的控制能力，輕松實現本地控制和遠程遙控 WNC型工業(yè)遠程控制器，采用工業(yè)級控制模塊，具有可靠的控制能力，不但可以提供遠程遙控功能，還可以直接作為本地小型系統(tǒng)的控制器，從而為用戶進一步節(jié)約成本。 無紙記錄，本地保存長期測控數據 WNC型工業(yè)遠程控制器，具有獨立的本地數據存儲模塊（黑匣子），能夠保真、長期地存儲測控點設備的測量數據和運行數據，可以通過遠程訪問的方式發(fā)送到中心服務器，同時支持本地在連線讀取，最大區(qū)域分散工作環(huán)境下記錄生產運行實時信息的絕佳選擇。 方便擴展，提供強大集成能力 WNC型工業(yè)遠程控制器，提供了強大的數據集成能力，服務器端使用浙江中控軟件技術有限公司的ESP-iWLServer無線OPC服務器，單個服務器與500臺WNC系列工業(yè)遠程控制器并發(fā)連接，及時進行雙向數據交互，上端可以支持ESP- iSYS、PI、PHD等主流實時數據庫，為企業(yè)的全廠生產實時數據集成提供了高效、可靠的整體解決方案。 強大的實時圖像監(jiān)測功能 WNC型工業(yè)遠程控制器，集成實時圖像傳輸能力，用戶可以“足不出戶”直接感受現場設備的工作狀態(tài)。
| 電源 |
220V+10% 50Hz |
| 功率 |
CDMA/GPRS |
ADSL接入 |
| ≤15W |
≤10W |
| 適應接口 |
RS-232/RS-485/USB1.1~2.0/以太網 |
| 通信接口： |
CDMA/GPRS |
ADSL接入 |
| 50歐/SMA 陰頭 |
RJ45 |
| 模擬量輸入信號類型： |
0-10mA、4-20mA、0-5V、0-10V |
| 模擬量輸入信號精度： |
標準電壓、電流信號，全量程的+0.5% |
| 模擬量輸出信號類型： |
0-10mA、4-20mA、0-5V、0-10V |
| 模擬量輸出信號精度： |
標準電壓、電流信號，全量程的+0.5% |
| 開關量輸入信號類型： |
無源觸點 |
| 開關量輸出信號類型： |
無源觸點 |
| 工作條件： |
環(huán)境溫度：-40-60℃；相對濕度：35-85%RH (無結露)； |
| 外形尺寸： |
鋁殼機箱 |
鐵殼機箱 |
| 558mm×378mm×300mm |
400×300mm×200mm |
| 固定方式： |
盤裝或支架安裝 |
六．總結
對城市供氣來說，遠程數據采集一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為供氣站數量眾多，地理位置分散，還因為野外環(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)測綜合管理系統(tǒng)對各重要供氣點進行監(jiān)控, 以實時數據的采集、集成、處理、展示、自動讀取相關數據并加以分析，還可進一步進行遠程控制或設備維護，可減少人力資源、縮短修護時間并節(jié)省專線建設成本。
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