远程监测系统在管输原油计量中的应用

张宝良 刘胜军

(中石化股份天津分公司计量中心，天津 300270)



远程监测系统在管输原油计量中的应用

张宝良 刘胜军

(中石化股份天津分公司计量中心，天津 300270)

随着社会经济的发展，原油准确计量对公司生产起关键性作用。为此，一项重要而有效的措施就是加强原油进厂计量仪表实时运行状态的监测，尤其是各个环节的自动采集与监测。在原油远程监测系统中，由于监控点具有分布范围广、距离远、环境恶劣等特点，所以选择有线通信显然不切合实际。与之相比，利用GPRS无线通讯技术则显得非常灵活，本文阐述了远程监测系统组成、软件编制及取得的相应效果。

远程监测；GPRS；计量仪表；通讯协议；信息化

0 引言

渤西管输原油是天津石化进厂原油的重要组成部分，对其准确的计量监督将直接影响到天津石化的经济效益。在过去的2年中，曾经发现由于流量计故障导致的计量纠纷。因此对于该流量计的实时在线监测显得尤为必要。原油现场计量仪表工作点较为分散，怎样把现场仪表运行的相关数据传送到中心控制室一直是个难题。以前一直采用人工定期现场抄表的形式进行监督，但实际使用过程中，距离较远，高成本的投入和频繁的维护让现场人员不堪重负。引入了GPRS远程监测系统之后，通过安装在现场仪表旁的GPRS远程传输控制箱，管理人员可以及时了解各个仪表的工作流量、温度、密度等数据，从而确保了原油进厂计量的准确。

计量中心依托GPRS/GSM网络，实现了抄表自动化、精确化。控制中心对现场流量计的运行状态可以通过网络进行实时监控，每个控制点仪表将运行参数通过GPRS-Internet网络及时传送到控制中心，这样就可以自动、高效、及时地掌握进厂原油情况，实行科学的计量和管理。这套系统克服了以前人工抄表准确率低、费时费力、缺少集中有效地管理的弊端，解决了生产的后顾之忧。

1 远程监测系统总体架构

图1 系统架构

远程监测系统总体架构如图1所示。现场计量仪表通过RS485接口与GPRS透明数据传输终端相连。通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过 GPRS网络传送至数据中心远程监测系统，实现现场仪表数据和数据中心系统的实时在线连接。数据中心服务器可通过申请配置固定IP地址、域名解析的方式通过Internet互联网与GPRS网络相连。数据中心服务器接收到GPRS网络传来的数据后通过系统软件对数据进行还原显示，并进行相应的存储、显示报警等数据处理。数据中心服务器主机还可进行业务管理，对现场仪表重要运行参数进行实时监控等，可对异常情况进行报告等功能。

2 系统组成

远程监测系统主要由现场监控模块、通信系统和监控中心组成。现场监控模块一般包含传感器、控制器和微处理器，位于远离监控中心的各监控点，负责完成信息的采集和响应监控中心发出的控制命令。通信系统负责传输监测数据和命令，由于通信方式的不同，通信系统的组成也有很大差异。监控中心是整个系统运作的核心，负责收集各监控模块上传的监控信息，发送各种操作命令以控制监控模块的行为。监控中心一般由专门的图形化监控软件，将各监控点的状态形象地显示出来，同时对监测数据进行处理，为决策提供重要参考。远程监测系统的通信方式分为有线和无线两种，其中有线方式适用于位置固定、传输距离较近的场合；无线方式适用于流动性大、距离较远的场合。

2.1 系统硬件组成

在原油远程监控计量管理系统中的终端监控设备——远程终端单元(RTU)是实现现场计量仪表实时监控的核心部件，其主要功能如下：实时检测RTU、定时监测仪表流量、温度、密度等参数状态，将信息存储到本地，当系统轮巡检测至本监控点时，直接上报最新的状态数据。在系统没有对本监控点检测时，RTU不向系统发送数据，这种机制可以保证在监控点数量很多时，减少监控中心系统的工作量。

GPRS无线传输：RTU将现场信号通过GPRS传送到监控中心，同时通过GPRS接收来自监控中心的各种数据和命令，实现了数据的转换，无线的收发和部分安全策略，同时具有通讯网络重连机制，保证和监控中心无线通讯的可靠性。该信息系统建设的目的是利用现场监测系统，实现数据源头自动采集，借助GPRS网络资源自动加载到厂级实时数据库，为各级管理部门提供开放的数据平台，使生产和管理人员及时控制和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化。原油远程监测系统主要是通过远程终端设备(RTU)对计量仪表参数的实时检测，采用轮询-应答的通信方式，将检测到的计量表状态，通过无线方式传送给数据库服务器，并以服务器/客户端模式，使生产管理的各个部门能够及时掌握计量仪表工作状态，缩短仪表故障处理时间，提高工作效率。硬件终端配置如表1所示。

2.2 通讯平台

通讯平台如图2所示。公网专线系统通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。要求监测中心具备宽带(类型：光纤、ADSL等)，并具有一个Internet网络上的固定IP。监测点无线终端中GPRS无线数据传输器内配置一张开通GPRS功能的SIM卡。

表1 硬件终端配置

图2 通讯平台

无线终端通过其内部的GPRS无线数据传输器与监测中心服务器组成一个通信网络，实现系统的远程数据传输。公网专线组网适用于监测点数量多、数据传输频率高、实时性要求强的系统。

终端GPRS流量统计如表2所示。月运行费用 = 监测中心宽带月租 + 固定IP月租 + 单个测点数据卡月租×测点数量。

表2 终端GPRS流量统计

2.3 系统软件组成

远程监测系统软件具有定时招测、点招、数据库自动备份、用户数据查询、用户数据修改、、现场仪表站的SIM卡号配置等功能。采用先进的透明传输模式，可将无线采集的数据与现有数采网络连接，相关人员通过公司实时数据库即可了解现场情况。

2.3.1 自动发送接收数据

图3 数据发送接收流程图

现场计量仪表通过串口与一个GPRS模块的设备相连接,通过GPRS网络向中心服务器发送仪表计量数据.自动接收数据,就是在没有人工干预的情况下,主站设备一直处于循环地监测PC机串口数据信息的状态,如果有数据到达,则根据不同的数据信息采取不同的操作:如果数据在正常范围内,则把数据直接入库,供分析使用;如果数据超出正常范围,则直接报警,并把报警信息以短信息的方式转发给有关负责人,以便让负责人及时发现仪表故障,予以排除。数据发送接收流程图如图3所示。

2.3.2 通讯协议

遵循MODBUS RTU 通讯协议的流量计算机读N个字节，报文格式说明:

命令3:读N个字节

主机请求: 地址 命令 数据地址 数据长度 校验码

从机响应: 地址 命令 数据长度 数据信息 校验码

根据通讯地址表及命令3选择正确通讯参数,读取地址为1的流量仪表的累积量数据为:

主机请求: 01H 03H 07H A9H 00H 02H 15H 5FH

从机响应: 01H 03H 04H 53H FAH 90H 41H A7H 26H

2.3.3 程序编写

通常我们以下面的步骤来使用Visual Basic 的MSComm控件作通讯控制:

加入通讯对象,也就是MSComm对象；

设置通讯端口号码,即CommPort属性；

设置通讯协议,即HandShaking属性；

设置传输速度等参数,即Setting属性；

打开通讯端口,即PortOpen属性设成True；

使用完MSComm通讯对象后将通讯端口关闭,即PortOpen属性设成False。

2.3.4 程序功能

1)管网点招监测

当系统运行到主界面后，用户管网监测界面自动装载，操作员可通过水平、竖直滚动条或直接按住鼠标左键来拖动地图，找到用户名并点击，可弹出招测对话框，单击招测按钮，可以查询到用户当前的使用信息：温度、压力、瞬时流量、累积流量、掉电时间等。

2)表定时招测

软件定时自动采集各个用户的信息，并自动保存到数据库中。所有用户的采集信息将显示在用户数据列表中。

3)历史数据查询

本软件可方便地对所有用户或单个仪表进行历史数据查询。

4)用户资料管理

可设置各个用户的用户名称、设备地址、现场仪表站的SIM卡号等。

3 结论

渤西原油计量远程监测系统可以对远程现场的运行设备进行实时监视，以实现管道流量关键参数的数据传送，降低了故障率，提高了对系统的反应时间，便于及时迅速地了解远端管道计量仪表运行状态，降低故障率和检修的时间。各监测点的数据采集终端可自动采集管道流量、密度、累计量等实时数据，信息传输到监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，提高了整体的计量准确度，从而实现了原油远程监测的信息化、现代化。

[1] 范逸之. Visual Basic 与 RS-232串行通讯控制.清华大学出版社,2002

[2] 求是科技. Visual Basic 串并口开发技术工程应用.人民邮电出版社,2006

[3] 齐火箭. 一种基于计量自动化的远程缴费系统构建方案. 计量技术,2013(7)

[4] 王华青. 超声流量计远程诊断技术在乌兹别克斯坦的应用. 计量技术, 2013(7)

[5] 高文清. 计量信息系统在石化企业的应用. 计量技术, 2010(12)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.06.22