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管道液化氣微機(jī)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用
管道液化氣作為一種新的供氣方式，進(jìn)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?xì)獍l(fā)展方向之一，管道液化氣作為城市管道燃?xì)獾难a(bǔ)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(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，研制“管道液化氣微機(jī)管理系統(tǒng)”，應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)解決管道液化氣生產(chǎn)供應(yīng)和服務(wù)管理中的問題，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)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(diǎn)計(jì)算機(jī)組成。詳見系統(tǒng)框圖(圖1)。
二、系統(tǒng)簡介
1生產(chǎn)監(jiān)測子系統(tǒng)
系統(tǒng)主要完成對各氣化站點(diǎn)的設(shè)備實(shí)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(jìn)行實(shí)時報警。對站點(diǎn)監(jiān)測的主要內(nèi)容有：1、液化氣泄漏報警器工作狀態(tài)：2、氣化爐的啟動運(yùn)行數(shù)量及工作狀態(tài)：3、液化氣管道內(nèi)液相和氣相壓力狀況；4、氣化站點(diǎn)的供電狀態(tài)。
1.1生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測
當(dāng)前氣化站采用的設(shè)備都具有可靠信號輸出功能的生產(chǎn)設(shè)備，利用計(jì)算機(jī)的采集設(shè)備直接采集這些設(shè)備的輸出信號，并由計(jì)算機(jī)加以實(shí)時檢測，可達(dá)到監(jiān)測生產(chǎn)運(yùn)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(guān)和工作狀態(tài)。
1.2壓力信號監(jiān)測
氣化站管道內(nèi)液相壓力和氣相壓力的數(shù)值是非常重要的生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的4—20mA電流，利用采樣電阻將轉(zhuǎn)換為1-5V的電壓信號，再由計(jì)算機(jī)的模擬量采集卡實(shí)時地進(jìn)行采集。計(jì)算機(jī)采集到壓信號之后，根據(jù)事先設(shè)定的氣、液相值的高低限，對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。一旦氣、液相值超出高低限，計(jì)算機(jī)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(jīng)過改造的小容量uPs電源，當(dāng)市電網(wǎng)停止供應(yīng)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(fù)供電。
1.4系統(tǒng)通訊
我們在設(shè)計(jì)中采用通過附加調(diào)制解調(diào)器利用市話網(wǎng)進(jìn)行通訊的方式。這種方式是近年發(fā)達(dá)國家經(jīng)常采用的方法，由于甩掉了復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的研制建設(shè)，因而具有成不低、周期短、無須維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
2智能抄表子系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有完成計(jì)算機(jī)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(jìn)行巡檢，站點(diǎn)下位計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)對總線上的所有中繼通訊器進(jìn)行巡檢，取得每個表具的用氣量及使用狀態(tài)，建立站點(diǎn)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(jì)算機(jī)，完成抄表工作。當(dāng)上位中心計(jì)算機(jī)接受到收費(fèi)系統(tǒng)傳來的用戶預(yù)交費(fèi)信號時，可向下位站點(diǎn)計(jì)算機(jī)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(yù)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(jìn)行通訊。
中繼通訊器作為站點(diǎn)計(jì)算機(jī)和智能表具之間的緩沖，主要是為了擴(kuò)展RS4既通訊總線的負(fù)載能力。為了保證其上傳下達(dá)的準(zhǔn)確性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了雙CPU的方案，一個CPU負(fù)責(zé)和表具通訊，另一個CPU負(fù)責(zé)與站點(diǎn)計(jì)算機(jī)通訊，兩個CPU通過雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
智能表具作為系統(tǒng)的組成細(xì)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(jì)數(shù)準(zhǔn)確性和可靠性。其主要功能如下：
1)準(zhǔn)確紀(jì)錄用戶用氣量和購氣量：
2)具有預(yù)收費(fèi)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(jì)數(shù)48小時以上；
6)表具具有斷電數(shù)據(jù)保護(hù)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(fèi)系統(tǒng)
收費(fèi)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(jìn)行結(jié)算，報表打印，用氣情況統(tǒng)計(jì)分析等。
收費(fèi)系統(tǒng)由用戶用氣數(shù)據(jù)管理模塊和中心計(jì)算機(jī)聯(lián)系，使用戶購氣數(shù)據(jù)下傳至下位站點(diǎn)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)用戶須購氣和自動抄表結(jié)算功能。收費(fèi)系統(tǒng)通過與銀行交換數(shù)據(jù)，完成收費(fèi)工作。
4數(shù)據(jù)通訊與布線方式
智能燃?xì)獗�、中繼通訊器和站點(diǎn)計(jì)算機(jī)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(jìn)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(shè)計(jì)中，采用有線傳輸通訊方式。其優(yōu)點(diǎn)是直接通過導(dǎo)線傳輸數(shù)據(jù)，抗干擾能力強(qiáng)，通訊可靠，一個中繼通訊器最多可帶256個智能燃?xì)獗恚瞧浒惭b工程量較大，維護(hù)要求高。
布線方式是通過敷設(shè)帶屏蔽雙絞線通過過RS485工業(yè)現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，通訊的最大距離為1200m，通訊速率達(dá)9600bps。
站點(diǎn)計(jì)算機(jī)與中心計(jì)算機(jī)之間的通訊方式有以下幾種：
1) 采用集中抄表器進(jìn)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(diào)制解調(diào)器利用市話線進(jìn)行通訊的方式；
我們在設(shè)計(jì)中采用通過附加調(diào)制解調(diào)器利用市話進(jìn)行通訊的方式。這種方式是近年來發(fā)達(dá)國家經(jīng)常采用的方法，由于甩掉了復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的研制建設(shè)，因而具有成本低、周期短、基本無須維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
三、系統(tǒng)應(yīng)用小結(jié)
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(jī)管理系統(tǒng)提供了一套對氣化站泄漏和設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)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(qiáng)。
2小區(qū)輸配管網(wǎng)的供氣工況更加穩(wěn)定
以往傳統(tǒng)的依靠人工管理的調(diào)度方式難以調(diào)控輸配系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，管道液化氣微機(jī)管理系統(tǒng)對管網(wǎng)供氣工況的全過程監(jiān)測，使調(diào)度人員很容易對輸配系統(tǒng)進(jìn)行全方位的調(diào)控，從而確保居民正常用氣。
3有利于提高氣化設(shè)備的利用率
微機(jī)管理系統(tǒng)的使用，可以實(shí)時地獲取大量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析比較，可以掌握設(shè)備運(yùn)行狀況的規(guī)律，提出優(yōu)化運(yùn)行方案，從而提高設(shè)備的利用率。
4
有利于減員增效，提高經(jīng)濟(jì)效益
采用微機(jī)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(shí)施管理。氣化站越多，供應(yīng)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(shè)各自動化程度很高，配合管道液化氣微機(jī)管理系統(tǒng)的應(yīng)用，采用“微機(jī)監(jiān)控，人工巡檢”的方式，使各氣化站的管理向“無人站”邁進(jìn)。
就南京市管道液化氣分公司來說已開通10個站點(diǎn)，以前一個站點(diǎn)至少3人，那么就需要30多人，而采用微機(jī)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(fèi)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(yīng)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(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。
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