基于GPRS网络的输油管道远程监控系统

第一部分 系统概述
现状综述
全国各地各采油厂已不同程度地进行了输油监控的试点工作，目前参与的厂商数量比较多，水平参差不齐，各个厂家都是在做试点工作，也有个别厂家开始规模推广。也暴露出很多的问题，主要表现在输油现场设备可靠性差，可维护性差，不能承受油管现场恶劣的工作环境（包括高温、低温、潮湿和沙尘）。
设计思想
目的：
输油远程监控系统主要是通过对输油管道参数的实时检测，采用轮询-应答的通信方式，将检测到的输油管道状态，通过无线方式传送给采油厂实时数据库服务器，并以C／S或B／S模式，使生产管理的各个部门能够及时掌握输油管道的工作状态，缩短油管故障处理时间，提高输油时率，提高工作效率。
原则：
自动化工程必须按照“统一规划、统一标准、统一数据库”的原则建设，系统方案必须整体考虑网络通讯、系统安全等问题，保证实时数据库标准开放，使整个系统具有极高的可靠性与实用性。
系统设计遵循“实用性、开放性、可靠性、先进性、可扩展性、易维护性”的基本原则，以方便操作、可靠运行为实施根本；方案设计既立足于实际，便于实施，又着眼于未来，为发展留有余地。技术方案普遍采用近几年发展和改进的新技术、新设备、新系统，其所有硬件和软件均应经过生产现场考验，经验证具有先进性和可靠性。
整个系统构成如下图：

其中阀室监控部分有两种方案：
方案1、采用蓝斯通信LZ713I增强版DTU直接和压力检测仪连接，通过LZ713I增强版采集压力模拟信号，上传到监控中心，此方案可以省掉一个PLC，节约投资，但前提LZ713I增强版10位采集精度符合采集要求。
方案2、通过PLC采集压力检测仪的模拟型号，然后PLC再和LZ713C GPRS DTU连接，把相关信息上传到监控中心，此方案采集精度更高，但增加一个PLC，成本会增加。
建议：如果在精度符合要求的情况下，建议采用方案1。

第二部分 功能介绍
功能
系统主要有以下功能：
(1) 数据采集功能
数据定时采集：能够采集各种可以通过通道传递到主站的遥测、遥信、电度及其它类型的量测数据。系统定时召唤油管阀室终端数据，召唤周期可按功图、电流图和其它量分别以分钟为单位设置，最小为1 分钟，最大为255 分钟；
按需数据采集：采油厂用户终端可在任何时刻请求召唤任一阀室的数据；
通讯控制功能：启动/停止对输油管终端的数据采集、切换终端使用的通道等；
通道质量监视及故障诊断，通讯流量计算；
GPS对时：接入GPS 时钟信号，定时统一全系统时钟，并向各油井终端发送对时命令；
可支持多种通讯规约、多种通讯通道；
修改油管内终端参数，如各种报警限值，抽油机冲程、冲次、各传感器量程等参数，并将必要的参数下发到油管传输终端；
(2) 数据处理功能
事件记录，系统记录所有用户操作、通讯事件和终端报警；
数据保存周期可按不同数据类型设置为逢变即存、10 分钟、30 分钟、60 分钟（保存周期应大于等于采集周期）；
权限管理，所有系统操作均有授权控制；
(3) 人机界面功能
界面循环显示：授权用户可选择油管，使基本信息界面可自动循环显示，显示时间可在5 秒-30 秒之间以秒为单位设置；
报警发生时，可自动推出报警画面，并伴有声音或语音报警；
结合地理位置图显示油管传输时的信息，如开/关管道，基本运行数据等；
结合地理位置图显示与油管相关的电力线路运行信息，如是否停电等；
生成各采集参数的时间曲线；
计算功能：支持常用函数功能；
历史数据综合查询及生成报表；
(4) 报表功能
可自定义报表格式，生成EXCEL 报表。
通讯服务器
通讯服务器主要用于与现场设备通讯，处理在通讯过程中遇到的问题，以向系统
提供有效的数据。通讯服务器软件应具备以下基本功能：
（1） 配置终端通讯参数，包括通讯规约及属性；
系统可支持多种通讯规约。至少支持MODBUS、DNP3.0/UDP/IP 规约。
（2） 下发终端采集参数；
（3） 按照终端的配置执行与终端的通讯过程和规约处理
系统根据终端的通讯通道和厂家将终端分组，一个组中的终端应
是同一通讯方式同一厂家的产品，一个组最多可容纳20个终端（与通讯的轮询周期有关）。在循检时间到来时，通讯服务器根据终端的分组情况，为每个组建立一个通讯线程，由每个现场负责该组中所有终端的通讯。一个组应使用相同厂家的接口模块。
（4） 对终端进行时间同步；
（5） 将接受到的模拟量进行标度变换，转换为工程值；
（6） 将处理过的数据存入实时数据库；
（7） 通道质量监视
对通道的速率、误码率等指标进行监测，并随时做出统计结果
（8） 双机热备用，保障系统可靠性；
（9）接受应用服务器发出的指令；

通信
DTU 设备技术要求
a．基本功能
通过RS485 直接连接油管数据采集单元实现数据流和指令通信。
预留RS232接口以备PDA或手提电脑对DTU进行配置。
带双向协议，实现双向数据传输。
具有CRC 纠错和重发机制能实现断点续传
短消息数据备用通道
自诊断与告警输出
抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求
防潮设计，适合室外应用
b．电源和功耗
电压：5VDC 1A
通信中平均〈100mA(0%DTX，Pmax)
空闲时〈30mA
c．工作环境温度
－40℃～＋85℃
d. DTU 设备软件的要求
链路层采用PPP协议，网络层采用IP协议，传输层采用TCP协议，对应用层数据不做任何处理。

第三部分 解决问题
企业可以主动、随时了解到当前的运行状态信息及到达目的地的整个过程，企业可以充分了解输油整个过程信息，通过调度等减少油耗，提高经效益和管理水平。