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管道液化氣微機管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用
管道液化氣作為一種新的供氣方式，進入九十年代后得到了迅速的發(fā)展，并已成為眾多中、小城市及大城市周邊新區(qū)首選的城市燃氣發(fā)展方向之一，管道液化氣作為城市管道燃氣的補充氣源有著很好的發(fā)展前途。
隨著管道液化氣的發(fā)展，計算機的廣泛應用，研制“管道液化氣微機管理系統(tǒng)”，應用微機系統(tǒng)解決管道液化氣生產供應和服務管理中的問題，是實現(xiàn)科學化、智能化管理的一個重要手段。
一、系統(tǒng)的組成
該系統(tǒng)主要由高壓壓力變送器、低壓壓力變送器、濃度報警器探頭、氣化爐監(jiān)控器、A/D、
I/O采集板、UPS及站點計算機組成。詳見系統(tǒng)框圖(圖1)。
二、系統(tǒng)簡介
1生產監(jiān)測子系統(tǒng)
系統(tǒng)主要完成對各氣化站點的設備實施24小時不間斷地自動監(jiān)測管理，對其發(fā)生的非正常狀態(tài)進行實時報警。對站點監(jiān)測的主要內容有：1、液化氣泄漏報警器工作狀態(tài)：2、氣化爐的啟動運行數(shù)量及工作狀態(tài)：3、液化氣管道內液相和氣相壓力狀況；4、氣化站點的供電狀態(tài)。
1.1生產運行狀態(tài)監(jiān)測
當前氣化站采用的設備都具有可靠信號輸出功能的生產設備，利用計算機的采集設備直接采集這些設備的輸出信號，并由計算機加以實時檢測，可達到監(jiān)測生產運行狀態(tài)的目的。在氣化站需要監(jiān)測的狀態(tài)主要有：
● 瓶組間和氣化間的液化氣泄漏。
● 多組氣化爐的開關和工作狀態(tài)。
1.2壓力信號監(jiān)測
氣化站管道內液相壓力和氣相壓力的數(shù)值是非常重要的生產參數(shù)。壓力信號的采集，是由壓力變送器來完成的，壓力變送器的輸出是標準的4—20mA電流，利用采樣電阻將轉換為1-5V的電壓信號，再由計算機的模擬量采集卡實時地進行采集。計算機采集到壓信號之后，根據(jù)事先設定的氣、液相值的高低限，對其進行實時監(jiān)測。一旦氣、液相值超出高低限，計算機就即時發(fā)出報警信號。
1.3供電狀態(tài)監(jiān)測
氣化站配備了經過改造的小容量uPs電源，當市電網停止供應后由其給管理系統(tǒng)供電。管理系統(tǒng)將停電信號報送控制總站，然后系統(tǒng)自動切斷，直到市電恢復供電。
1.4系統(tǒng)通訊
我們在設計中采用通過附加調制解調器利用市話網進行通訊的方式。這種方式是近年發(fā)達國家經常采用的方法，由于甩掉了復雜的數(shù)據(jù)傳輸網的研制建設，因而具有成不低、周期短、無須維護的優(yōu)點。
2智能抄表子系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有完成計算機自動抄表的功能。其工作方式是由中繼通訊器連續(xù)不斷地逐個對智能表具進行巡檢，站點下位計算機負責對總線上的所有中繼通訊器進行巡檢，取得每個表具的用氣量及使用狀態(tài)，建立站點用戶數(shù)據(jù)庫，提供異常報警功能，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給上位中心計算機，完成抄表工作。當上位中心計算機接受到收費系統(tǒng)傳來的用戶預交費信號時，可向下位站點計算機傳輸信號，并通過中繼通訊器傳送到智能表中顯示出來，完成用戶預購氣工作。其數(shù)據(jù)傳輸采用了高可靠的RS485工業(yè)現(xiàn)場總線進行通訊。
中繼通訊器作為站點計算機和智能表具之間的緩沖，主要是為了擴展RS4既通訊總線的負載能力。為了保證其上傳下達的準確性，在結構設計中采用了雙CPU的方案，一個CPU負責和表具通訊，另一個CPU負責與站點計算機通訊，兩個CPU通過雙口RAM進行數(shù)據(jù)交換。
智能表具作為系統(tǒng)的組成細胞，它的可靠性和精度將直接影響到整個系統(tǒng)的可行性，是整個系統(tǒng)的核心。因此，在我們自行研制智能表的過程中，著重考慮了表具的計數(shù)準確性和可靠性。其主要功能如下：
1)準確紀錄用戶用氣量和購氣量：
2)具有預收費功能；
3)表具顯示屏既可顯示余氣量也可顯示總用氣量；
4)按要求可提供剩余氣量報警；
5)停電狀態(tài)下表具可以正確計數(shù)48小時以上；
6)表具具有斷電數(shù)據(jù)保護功能，完全斷電后可保持用戶的用氣量和購氣量10年以上；
3收費系統(tǒng)
收費系統(tǒng)主要功能有用氣抄表數(shù)錄入或通過數(shù)據(jù)傳輸接受智能表傳來用戶用氣量，并對用戶用氣量進行結算，報表打印，用氣情況統(tǒng)計分析等。
收費系統(tǒng)由用戶用氣數(shù)據(jù)管理模塊和中心計算機聯(lián)系，使用戶購氣數(shù)據(jù)下傳至下位站點計算機，實現(xiàn)用戶須購氣和自動抄表結算功能。收費系統(tǒng)通過與銀行交換數(shù)據(jù)，完成收費工作。
4數(shù)據(jù)通訊與布線方式
智能燃氣表、中繼通訊器和站點計算機相互之間的通訊方式有以下幾種：
1) 無線通訊方式；
2) 采用集中抄表器進行通訊方式；
3) 電力線路載波通訊方式；
4) 有線傳輸方式；
我們在工程設計中，采用有線傳輸通訊方式。其優(yōu)點是直接通過導線傳輸數(shù)據(jù)，抗干擾能力強，通訊可靠，一個中繼通訊器最多可帶256個智能燃氣表，但是其安裝工程量較大，維護要求高。
布線方式是通過敷設帶屏蔽雙絞線通過過RS485工業(yè)現(xiàn)場總線進行通訊，通訊的最大距離為1200m，通訊速率達9600bps。
站點計算機與中心計算機之間的通訊方式有以下幾種：
1) 采用集中抄表器進行通訊的方式；
2) 無線傳輸通訊的方式；
3) 有線通訊的方式；
4) 通過附加調制解調器利用市話線進行通訊的方式；
我們在設計中采用通過附加調制解調器利用市話進行通訊的方式。這種方式是近年來發(fā)達國家經常采用的方法，由于甩掉了復雜的數(shù)據(jù)傳輸網的研制建設，因而具有成本低、周期短、基本無須維護的優(yōu)點。
三、系統(tǒng)應用小結
該系統(tǒng)投入使用后，從目前的使用效果情況來看，在以下幾方面取得了一些成效。
1有利于提高安全保障能力
安全第一是管道液化氣發(fā)展的必要前提，管道液化氣微機管理系統(tǒng)提供了一套對氣化站泄漏和設備運行狀況實施24小時不間斷監(jiān)控的手段，一旦出現(xiàn)故障能及時發(fā)現(xiàn)，并能迅速派員予以排除。由于信息的反饋時間大大地縮短，系統(tǒng)的安全保障能力得到加強。
2小區(qū)輸配管網的供氣工況更加穩(wěn)定
以往傳統(tǒng)的依靠人工管理的調度方式難以調控輸配系統(tǒng)的運行狀況，管道液化氣微機管理系統(tǒng)對管網供氣工況的全過程監(jiān)測，使調度人員很容易對輸配系統(tǒng)進行全方位的調控，從而確保居民正常用氣。
3有利于提高氣化設備的利用率
微機管理系統(tǒng)的使用，可以實時地獲取大量的實際運行數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析比較，可以掌握設備運行狀況的規(guī)律，提出優(yōu)化運行方案，從而提高設備的利用率。
4
有利于減員增效，提高經濟效益
采用微機監(jiān)控管理方式后，只需配備一定的巡檢人員就可對各氣化站實施管理。氣化站越多，供應規(guī)模越大，其“減人”的效果就越明顯。
南京管道液化氣公司自96年第一個小區(qū)氣化站開通以來，使用的氣化設各自動化程度很高，配合管道液化氣微機管理系統(tǒng)的應用，采用“微機監(jiān)控，人工巡檢”的方式，使各氣化站的管理向“無人站”邁進。
就南京市管道液化氣分公司來說已開通10個站點，以前一個站點至少3人，那么就需要30多人，而采用微機監(jiān)控管理方式后，僅需巡檢2人，總值班1人，維修人員5名，抄表收費人員4名，顯然人員成本大大減少，并且將來氣化站越多，供應規(guī)模越大，其“減人”的效果就越明顯。另外，由于人員少，工效高，更便于各方面的管理工作，從而使管道液化氣的管理水平初步達到發(fā)達國家水平。
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