天津市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱燃?xì)夤?作為全市燃?xì)夤?yīng)的主導(dǎo)企業(yè)，承擔(dān)著天津市95％的燃?xì)夤?yīng)任務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，天然氣的供應(yīng)量正以每年20％的速度遞增，2004年天然氣的供氣量達(dá)到5×108m3，尤其是商業(yè)用氣量與居民用氣量的比例已由1999年的2：8提升到2005年的8：2。供氣結(jié)構(gòu)突破性的變化預(yù)示著大型商業(yè)用戶的數(shù)量在不斷增加，隨之而來(lái)的就是大型商業(yè)用戶用氣量的計(jì)量與收費(fèi)問(wèn)題。燃?xì)夤舅┐笮蜕虡I(yè)用戶基本采用在用戶單位裝設(shè)現(xiàn)場(chǎng)流量?jī)x表的方式，由收費(fèi)員每月定期查表收費(fèi)，再以月報(bào)的形式上報(bào)給管理部門。管理人員只能通過(guò)報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)了解用戶每月的用氣狀況。當(dāng)流量?jī)x表出現(xiàn)故障時(shí)，用戶常因各種原因沒有及時(shí)報(bào)修，而收費(fèi)員不是每天巡視只是定期巡視，等到收費(fèi)員發(fā)現(xiàn)時(shí)，故障期間無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量而產(chǎn)生的氣量損失是很難確定的，這給燃?xì)夤驹斐刹粦?yīng)有的損失。
為了避免燃?xì)夤镜慕?jīng)濟(jì)損失，為適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要和現(xiàn)代化管理的需要，必須采用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的管理。2004年天津燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司建立了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控大型商業(yè)用戶流量?jī)x表運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，即大型商業(yè)用戶燃?xì)饬髁坑?jì)量遠(yuǎn)程采集管理系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)的組成
燃?xì)饬髁坑?jì)量遠(yuǎn)程采集管理系統(tǒng)由主站和分站(可擴(kuò)展到1024個(gè)分站)組成。主站設(shè)在燃?xì)夤菊{(diào)度中心，由主站監(jiān)控計(jì)算機(jī)(包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器)、主站數(shù)據(jù)采集控制器、主站數(shù)據(jù)通信收發(fā)機(jī)Modem等設(shè)備組成。分站即現(xiàn)場(chǎng)采集站，由分站數(shù)據(jù)采集控制器、分站數(shù)據(jù)通信收發(fā)機(jī)Modem等組成。主站與分站的通信采用800 MHz的無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(諾特網(wǎng))作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。
2 系統(tǒng)的工作原理
系統(tǒng)工作時(shí)，首先由分站的數(shù)據(jù)采集控制器通過(guò)智能型計(jì)量?jī)x表通信芯片上的485通信接口，采集實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成具有標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包，利用數(shù)據(jù)通信收發(fā)機(jī)Modem將數(shù)據(jù)包發(fā)送出來(lái)，然后通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)傳輸?shù)街髡镜腗odem。主站數(shù)據(jù)采集控制器從主站Modem上提出數(shù)據(jù)包，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成流量數(shù)據(jù)存入主站數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用軟件管理程序?qū)崿F(xiàn)流量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和各類統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。
2．1 現(xiàn)場(chǎng)采集站
    在每個(gè)大型商業(yè)用戶計(jì)量?jī)x表安裝的位置設(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集站，來(lái)完成基礎(chǔ)計(jì)量數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作。為了保證流量計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，我們采用直接從計(jì)量?jī)x表內(nèi)采集計(jì)量數(shù)據(jù)的方式。
流量計(jì)量數(shù)據(jù)的采集過(guò)程是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。各個(gè)商業(yè)用戶的運(yùn)行工況不一樣，選用的計(jì)量?jī)x表的型號(hào)及生產(chǎn)廠商也各不相同，而每個(gè)計(jì)量?jī)x表的通信協(xié)議也各不相同，必須針對(duì)不同的計(jì)量?jī)x表編制不同的程序，才能實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的采集。對(duì)用戶現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x表使用狀況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)有7種不同的通信協(xié)議，并且有時(shí)同一站內(nèi)采用不同廠商生產(chǎn)的計(jì)量?jī)x表，通信協(xié)議也不相同。因此，我們使用c++語(yǔ)言進(jìn)行自主編程，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的485通信接口，將不同的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的ModBus通信協(xié)議，然后利用數(shù)據(jù)采集制控器SCADAPACKl00將流量數(shù)據(jù)采集出來(lái)，從而完成流量數(shù)據(jù)的采集。
2．2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)
    在完成數(shù)據(jù)采集后，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡?。本系統(tǒng)采用天宇網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)公司運(yùn)營(yíng)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信諾特網(wǎng)作為通信介質(zhì)。諾特網(wǎng)采用先進(jìn)的愛立信Mobitex技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，以分組數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用蜂窩式組網(wǎng)方式，由網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC)、分組交換機(jī)(MX)、無(wú)線基站(BRU3)、 IP網(wǎng)關(guān)(IAS)、用戶終端等部分組成，具有信息傳輸
快捷安全、系統(tǒng)容量大、抗干擾力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確可靠、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。此外，也可以采用 GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。GPRS與諾特網(wǎng)相比較，它的最主要的優(yōu)點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面大，而諾特網(wǎng)的覆蓋范圍相對(duì)有限。目前，這兩種通信方式都在運(yùn)行。
2．3 主站控制系統(tǒng)
主站的數(shù)據(jù)采集控制器采用的是SCADA— PACK32，它功能強(qiáng)大，通過(guò)以太網(wǎng)口與計(jì)算機(jī)通信，采用標(biāo)準(zhǔn)ModBus通信協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)與分站的系統(tǒng)集聯(lián)，具有保存、轉(zhuǎn)發(fā)的功能。
2．4 數(shù)據(jù)的傳輸
主站的數(shù)據(jù)采集控制器SCADAPACK32發(fā)送帶有站號(hào)的數(shù)據(jù)包到Modem上，通過(guò)諾特網(wǎng)傳輸?shù)较鄬?duì)應(yīng)分站的Modem上，分站的Modem把數(shù)據(jù)包傳給分站的數(shù)據(jù)采集控制器SCADAPACKl00，分站數(shù)據(jù)采集控制器SCADAPACKl00接收到主站指令后返回?cái)?shù)據(jù)包。主站發(fā)送的數(shù)據(jù)包包含有分站的站號(hào)、要讀取分站寄存器的起始地址、讀取的個(gè)數(shù)以及校驗(yàn)碼。主站收到的分站返回的數(shù)據(jù)包包括相應(yīng)分站的溫度、壓力、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等數(shù)據(jù)。主站分別對(duì)各個(gè)分站進(jìn)行輪詢，在輪詢期內(nèi)如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別分站的數(shù)據(jù)有誤，則再發(fā)讀取命令，直到返回正確的數(shù)據(jù)。
2．5 主站計(jì)算機(jī)管理軟件系統(tǒng)
    主站計(jì)算機(jī)管理軟件系統(tǒng)采用iFix作為監(jiān)控組態(tài)軟件，iFix driver作驅(qū)動(dòng)，來(lái)讀取主站數(shù)據(jù)采集控制器SCADAPACK32寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，并且定時(shí)將其寫到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)里。再用VB編寫的界面程序，調(diào)用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，顯示給用戶。用VB直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，并利用趨勢(shì)圖、棒圖、數(shù)據(jù)表格等多種形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析，具備查詢、報(bào)表等管理功能，能較好地滿足使用者的工作需求。
3 管理軟件系統(tǒng)的主要功能
3．1  流量計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
    利用數(shù)據(jù)綜合一覽表將SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，完成對(duì)所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)的綜合一覽、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)站點(diǎn)的溫度、壓力、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量。
3．2 歷史數(shù)據(jù)查詢
在歷史數(shù)據(jù)查詢界面，用戶可以查詢到各個(gè)站點(diǎn)、各個(gè)時(shí)間段的歷史記錄，并能查詢?cè)谕粫r(shí)間區(qū)域內(nèi)所有站點(diǎn)的歷史記錄數(shù)據(jù)。
3．3 圖形顯示
以趨勢(shì)圖和棒圖的形式來(lái)顯示出相關(guān)站點(diǎn)、所選參數(shù)的變化趨勢(shì)。
3．4 統(tǒng)計(jì)報(bào)表
根據(jù)用戶的需求分別按年、月、日做出統(tǒng)計(jì)報(bào)表，所有報(bào)表均為標(biāo)準(zhǔn)的Excel格式，用戶可方便地對(duì)其進(jìn)行查詢、打印。
4 系統(tǒng)工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用
    每座現(xiàn)場(chǎng)采集站的工程造價(jià)為25000元，主站的工程造價(jià)為45000元，管理軟件系統(tǒng)開發(fā)編制費(fèi)為60000元。如果現(xiàn)場(chǎng)采集站的計(jì)量?jī)x表需要改造，主要是智能型計(jì)量?jī)x表的通信芯片的改造費(fèi)，由計(jì)量?jī)x表廠商提出，屬不可預(yù)見費(fèi)。
系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用主要由主站通信費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)采集站通信費(fèi)組成。其中，主站的通信費(fèi)為200形月，現(xiàn)場(chǎng)采集站通信費(fèi)采用諾特網(wǎng)時(shí)55形月，采用 GPRS時(shí)30形月。
5 系統(tǒng)的特點(diǎn)
    ①充分利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，通過(guò)采用數(shù)據(jù)采集控制器將流量數(shù)據(jù)直接從計(jì)量?jī)x表中提取出來(lái)，杜絕了將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4—20mA電流信號(hào)所造成的誤差。
    ②采用自主編程的方式，利用一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制器實(shí)現(xiàn)與多個(gè)具有不同通信協(xié)議的計(jì)量?jī)x表進(jìn)行通信。
    ③采用了先進(jìn)的諾特網(wǎng)及GPRS無(wú)線數(shù)傳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，極少出現(xiàn)丟數(shù)、錯(cuò)數(shù)現(xiàn)象。
    ④通過(guò)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量?jī)x表是否處于正常的工作狀態(tài)，減少計(jì)量損失。
    ⑤系統(tǒng)可與公司內(nèi)部局域網(wǎng)連接，經(jīng)過(guò)授權(quán)的計(jì)算機(jī)均可隨時(shí)查詢并打印所需的流量數(shù)據(jù)，享用系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)資源共享。
    ⑥系統(tǒng)可以與燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行鏈接，每建一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集站相當(dāng)于增加了一個(gè)調(diào)度站，一次投資多方受益。
⑦新建高一中壓調(diào)壓站采用此系統(tǒng)既能完成自控功能，也能完成流量計(jì)量及其他數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。
6 結(jié)語(yǔ)
    大型商業(yè)用戶燃?xì)饬髁坑?jì)量遠(yuǎn)程采集管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)逾1a的運(yùn)行，充分證實(shí)了該系統(tǒng)的可靠性、數(shù)據(jù)的正確性以及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，為燃?xì)庑袠I(yè)提高對(duì)大型商業(yè)用戶的管理力度以及優(yōu)化管理模式提供了一種新方法。