CN110209087A - 基于gprs的城市无线远传天然气门站监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，包括处理中心、数据采集系统、监控系统和登录权限设定模块，所述数据采集系统的输出端与数据处理模块的输入端连接，并且数据处理模块的输出端与处理中心的输入端连接，并且监控系统的输出端与处理中心的输入端连接，所述登录权限设定模块的输出端与处理中心的输入端连接，本发明涉及天然气门站监控系统技术领域。该基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，让门站操作人员能够实时、全面地掌握站场工况，更加快捷地预见和阻止生产事故的发生，同时通过综合分析生产数据能够给天然气门站的优化管理提供数据决策依据，从而使管理更加科学、生产运营方案更加合理。

Description

基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法

技术领域

本发明涉及天然气门站监控系统技术领域，具体为基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法。

背景技术

天然气门站是天然气输配系统的重要组成部分，是区域输配管网的气源点，其任务是接收经由长输管线输送来的天然气，在站内进行过滤、净化、调压、计量、气质检测和加臭后，送入城市输配管网或直接送入大型工商业用户，作为天然气供能的重要节点，保障天然气门站安全可靠、计量准确的运营成为天然气门站监控的重中之重，天然气门站智能监控方面国外目前广泛采用SCADA系统，来实现全天候监控工业现场运作情况，确保站场工作人员实时、全面地掌握站场的运维状态，进行本地或者远程的监视、控制和调度，以保证站场安全高效地运行，在国际上，以美国GE、德国SIEMENS等为代表，利用自身成熟、先进的技术和功能强大的软硬件配套，针对于工业上诸如，石油、冶金、化工、电力等需要大型数据采集和检测控制的行业，己经构建出了一系列的配套标准，并且在天然气门站的不同应用场景上，提供了许多行之有效的解决方案。

然而相比于国外，国内应用于天然气门站上的SCADA系统整体上技术不够成熟，在安全生产监控及信息化基础设施建设方面比较滞后，配套设备和标准不够完善，生产流程和设备的自动监测、控制、智能诊断和安全预警能力不足，系统性能亟待提高，因此，曾在很长一段时期内，我国天然气站运行和维护等方面还不能完全满足安全、高效生产运作的需要，也正是由于在技术和经验上的差距，导致国内天然气门站SCADA系统的建设受到国外企业的垄断，许多硬件设备需要从国外购买，软件平台需要国外企业授权，无法掌握到核心、技术，系统封闭、开放性低、扩展性差，价格高昂、自主选择空间小，有的系统特性无法与国内需求相契。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，解决了系统封闭、开放性低、扩展性差，价格高昂、自主选择空间小，有的系统特性无法与国内需求相契的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，包括处理中心、数据采集系统、监控系统和登录权限设定模块，所述数据采集系统的输出端与数据处理模块的输入端连接，并且数据处理模块的输出端与处理中心的输入端连接，并且监控系统的输出端与处理中心的输入端连接，所述登录权限设定模块的输出端与处理中心的输入端连接，所述数据采集系统与传感器采集模块实现双向连接，并且传感器采集模块的输出端与数据整理模块的输入端连接，所述数据整理模块的输出端与处理中心的输入端连接，并且处理中心与数据分析模块实现双向连接。

优选的，所述处理中心与安全等级划分模块实现双向连接，并且处理中心与存储模块实现双向连接。

优选的，所述处理中心的输出端与报警模块的输入端连接，并且处理中心的输入端与用户登录模块的输出端连接。

优选的，所述处理中心通过无线与无线信息收发模块实现双向连接，并且无线信息收发模块通过无线与智能终端实现双向连接。

优选的，所述监控系统包括门站监控器、移动终端和监测站服务器，所述门站监控器包括传感器模块、处理模块、本地存储模块、无线通讯模块和液晶显示模块，所述本地存储模块包括本地内置智能SD卡和服务器数据库，所述无线通讯模块通过无线与移动终端实现双向连接，并且无线通讯模块通过监测站服务器实现双向连接。

优选的，所述数据采集系统包括流量传感器、压力传感器、温度传感器和浓度传感器。

优选的，所述登录权限设定模块包括系统管理人员、计量检定人员、运行管理人员和操作员。

本发明还公开了基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控方法，具体包括以下步骤：

S1、通过数据采集系统对天然气门站的多项数据进行采集，通过使用流量传感器、压力传感器、温度传感器和浓度传感器对各项数据进行采集，并将采集的数据通过数据处理模块处理之后传输给处理中心，同时也可以通过传感器采集模块对传感器采集的数据进行采集，并通过数据整理模块对采集的数据进行整理，再传输给处理中心；

S2、监控系统中的门站监控器也会对天然气门站的其他方面进行监控，传感器模块通过数字接口与处理器模块连接，最终实现天然气门站各项监测数据的采集，多种供电方式选择，通过供电模块调节减少监测器电量消耗，供电模块设有自动断电保护功能防止系统断电停止工作，监控软件通信组态建立起上位机与下位机间的通信通道，实现上下位机的数据交互，本地存储模块采用本地内置智能SD卡和服务器数据库两种储存方式相结合，防止数据传输过程丢失，能够帮助监控站对数据的实时把控和后期数据整理分析，安全等级划分模块有助于系统管理和分工；

S3、流量传感器、压力传感器、温度传感器和浓度传感器用于监测天然气门站的工况，报警模块在天然气传输指标超过设定值范围时发出预警，数据分析模块对采集的数据进行分析，并将分析的结果发送至处理中心，所有数据都会存储在存储模块中，为了防止非法操作对监控系统造成破坏，上位机软件设计将登陆用户通过登录权限设定模块分成系统管理人员，计量检定人员，运行管理人员和操作员四个级别，由高到低。

(三)有益效果

本发明提供了基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，通过数据采集系统的输出端与数据处理模块的输入端连接，并且数据处理模块的输出端与处理中心的输入端连接，并且监控系统的输出端与处理中心的输入端连接，登录权限设定模块的输出端与处理中心的输入端连接，数据采集系统与传感器采集模块实现双向连接，并且传感器采集模块的输出端与数据整理模块的输入端连接，数据整理模块的输出端与处理中心的输入端连接，并且处理中心与数据分析模块实现双向连接，搭建以流量计算机和现场仪表为硬件配置，结合以数据采集、处理、报警监测等软件功能的监控系统，让门站操作人员能够实时、全面地掌握站场工况，更加快捷地预见和阻止生产事故的发生，同时通过综合分析生产数据能够给天然气门站的优化管理提供数据决策依据，从而使管理更加科学、生产运营方案更加合理，达到在保证天然气门站安全可靠、高效的运营的同时节约人力物力的目的。

(2)、该基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，通过监控系统包括门站监控器、移动终端和监测站服务器，门站监控器包括传感器模块、处理模块、本地存储模块、无线通讯模块和液晶显示模块，本地存储模块包括本地内置智能SD卡和服务器数据库，无线通讯模块通过无线与移动终端实现双向连接，并且无线通讯模块通过监测站服务器实现双向连接，天然气组态软件构建监控平台，PLC等作为工业现场数据采集和控制设备，在未来的发展趋势是能够自上而下形成自动化监控系统，将遥控和现场控制相结合，实时监控和管理，实现精确测量、安全高效运行，对于提高经济效益和社会效益具有重要意义。

(3)、该基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，通过登录权限设定模块包括系统管理人员、计量检定人员、运行管理人员和操作员，为了防止非法操作对监控系统造成破坏，上位机软件设计将登陆用户按照权限范围分成系统管理人员，计量检定人员，运行管理人员和操作员四个级别，由高到低，系统将限制低级别的用户访问某些功能，比如高级参数设置，退出系统等，以保证系统的安全，监控软件首先把用户分为四个级别，然后针对具体的对象的访问设置安全区，这种访问控制机制可以让同一级别下的用户对同一个操作对象具有不同访问权限，即能够把访问范围进行更精确的划分，有助于系统管理和分工。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明监控系统的结构原理框图；

图3为本发明数据采集系统的结构原理框图；

图4为本发明登录权限设定模块的结构原理框图。

图中，1处理中心、2数据采集系统、21流量传感器、22压力传感器、23温度传感器、24浓度传感器、3监控系统、31门站监控器、311传感器模块、312处理模块、313本地存储模块、3131本地内置智能SD卡、3132服务器数据库、314无线通讯模块、315液晶显示模块、32移动终端、33监测站服务器、4登录权限设定模块、41系统管理人员、42计量检定人员、43运行管理人员、44操作员、5数据处理模块、6传感器采集模块、7数据整理模块、8数据分析模块、9安全等级划分模块、10存储模块、11报警模块、12用户登录模块、13无线信息收发模块、14智能终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例提供技术方案：基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，包括处理中心1、数据采集系统2、监控系统3和登录权限设定模块4，通过供电模块调节减少监测器电量消耗，供电模块设有自动断电保护功能防止系统断电停止工作，数据采集系统2的输出端与数据处理模块5的输入端连接，并且数据处理模块5的输出端与处理中心1的输入端连接，并且监控系统3的输出端与处理中心1的输入端连接，登录权限设定模块4的输出端与处理中心1的输入端连接，数据采集系统2与传感器采集模块6实现双向连接，并且传感器采集模块6的输出端与数据整理模块7的输入端连接，数据整理模块7的输出端与处理中心1的输入端连接，并且处理中心1与数据分析模块8实现双向连接。

本发明中，处理中心1与安全等级划分模块9实现双向连接，并且处理中心1与存储模块10实现双向连接。

本发明中，处理中心1的输出端与报警模块11的输入端连接，对于每项需要进行报警监测的生产数据设置不同报警类别，均建立一个与之对应的触发变量，并组态相应的报警消息，当监控系统启动后，周期运行报警监测全局脚本，不断地获取被监测数据的当前值并判定是否满足报警类别，如果满足则激活该报警消息并通过系统预留的5个手机号及时通知工作人员，防止安全事故的发生，系统最终实现以下四种事件的报警功能，并能利用GPRS定位报警位置及时安排工作人员处理故障，并且处理中心1的输入端与用户登录模块12的输出端连接。

本发明中，处理中心1通过无线与无线信息收发模块13实现双向连接，并且无线信息收发模块13通过无线与智能终端14实现双向连接。

本发明中，监控系统3包括门站监控器31、移动终端32和监测站服务器33，门站监控器31包括传感器模块311、处理模块312、本地存储模块313、无线通讯模块314和液晶显示模块315，无线通讯模块314采用GPRS通讯传输数据，能够将监测到的数据实时传递到检测平台服务器上或者移动终端32，并且通过GPRS可以迅速定位仪器位置，在仪器出现故障的情况下，工作站能够迅速找到事故地点，及时修复提高工作效率，降低生产风险，本地存储模块313包括本地内置智能SD卡3131和服务器数据库3132，防止数据传输过程丢失，能够帮助监控站对数据的实时把控和后期数据整理分析，无线通讯模块314通过无线与移动终端32实现双向连接，实现了数据便捷的无线传输功能，无线通信模块314选用的通信协议为TCP/IP、UDP以及TCP+UDP三种模式其中一种，通信协议和远程服务器端设置一致，可以通过无线网络将采集的数据发送至监控站的移动终端32，实现了便捷的无线传输功能，并且无线通讯模块314通过监测站服务器33实现双向连接。

本发明中，数据采集系统2包括流量传感器21、压力传感器22、温度传感器23和浓度传感器24，用于监测天然气门站的工况并在天然气传输指标超过设定值范围时发出预警的报警模块，维持监控器的正常运行的供电模块，实现采集数据转换的数据处理模块，数据本地储存的flash储存器和智能SD卡模块，以及最终实现与监控平台连接的GPRS无线通信平台，远程监控平台包括数据的采集，以及对数据的汇总分析功能。

本发明中，登录权限设定模块4包括系统管理人员41、计量检定人员42、运行管理人员43和操作员44，监控软件首先把用户分为四个级别，然后针对具体的对象的访问设置安全区，这种访问控制机制可以让同一级别下的用户对同一个操作对象具有不同访问权限，即能够把访问范围进行更精确的划分，有助于系统管理和分工。

本发明还公开了基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控方法，具体包括以下步骤：

S1、通过数据采集系统2对天然气门站的多项数据进行采集，通过使用流量传感器21、压力传感器22、温度传感器23和浓度传感器24对各项数据进行采集，并将采集的数据通过数据处理模块5处理之后传输给处理中心1，同时也可以通过传感器采集模块6对传感器采集的数据进行采集，并通过数据整理模块7对采集的数据进行整理，再传输给处理中心1；

S2、监控系统3中的门站监控器31也会对天然气门站的其他方面进行监控，传感器模块311通过数字接口与处理器模块连接，最终实现天然气门站各项监测数据的采集，多种供电方式选择，通过供电模块调节减少监测器电量消耗，供电模块设有自动断电保护功能防止系统断电停止工作，监控软件通信组态建立起上位机与下位机间的通信通道，实现上下位机的数据交互，本地存储模块313采用本地内置智能SD卡3131和服务器数据库3132两种储存方式相结合，防止数据传输过程丢失，能够帮助监控站对数据的实时把控和后期数据整理分析，安全等级划分模块9有助于系统管理和分工；

S3、流量传感器21、压力传感器22、温度传感器23和浓度传感器24用于监测天然气门站的工况，报警模块11在天然气传输指标超过设定值范围时发出预警，数据分析模块8对采集的数据进行分析，并将分析的结果发送至处理中心1，所有数据都会存储在存储模块10中，为了防止非法操作对监控系统造成破坏，上位机软件设计将登陆用户通过登录权限设定模块4分成系统管理人员41，计量检定人员42，运行管理人员43和操作员44四个级别，由高到低。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及方法，包括处理中心(1)、数据采集系统(2)、监控系统(3)和登录权限设定模块(4)，所述数据采集系统(2)的输出端与数据处理模块(5)的输入端连接，并且数据处理模块(5)的输出端与处理中心(1)的输入端连接，并且监控系统(3)的输出端与处理中心(1)的输入端连接，所述登录权限设定模块(4)的输出端与处理中心(1)的输入端连接，其特征在于：所述数据采集系统(2)与传感器采集模块(6)实现双向连接，并且传感器采集模块(6)的输出端与数据整理模块(7)的输入端连接，所述数据整理模块(7)的输出端与处理中心(1)的输入端连接，并且处理中心(1)与数据分析模块(8)实现双向连接。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，其特征在于：所述处理中心(1)与安全等级划分模块(9)实现双向连接，并且处理中心(1)与存储模块(10)实现双向连接。

3.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统及，其特征在于：所述处理中心(1)的输出端与报警模块(11)的输入端连接，并且处理中心(1)的输入端与用户登录模块(12)的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，其特征在于：所述处理中心(1)通过无线与无线信息收发模块(13)实现双向连接，并且无线信息收发模块(13)通过无线与智能终端(14)实现双向连接。

5.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，其特征在于：所述监控系统(3)包括门站监控器(31)、移动终端(32)和监测站服务器(33)，所述门站监控器(31)包括传感器模块(311)、处理模块(312)、本地存储模块(313)、无线通讯模块(314)和液晶显示模块(315)，所述本地存储模块(313)包括本地内置智能SD卡(3131)和服务器数据库(3132)，所述无线通讯模块(314)通过无线与移动终端(32)实现双向连接，并且无线通讯模块(314)通过监测站服务器(33)实现双向连接。

6.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，其特征在于：所述数据采集系统(2)包括流量传感器(21)、压力传感器(22)、温度传感器(23)和浓度传感器(24)。

7.根据权利要求1所述的基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控系统，其特征在于：所述登录权限设定模块(4)包括系统管理人员(41)、计量检定人员(42)、运行管理人员(43)和操作员(44)。

8.基于GPRS的城市无线远传天然气门站监控方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、通过数据采集系统(2)对天然气门站的多项数据进行采集，通过使用流量传感器(21)、压力传感器(22)、温度传感器(23)和浓度传感器(24)对各项数据进行采集，并将采集的数据通过数据处理模块(5)处理之后传输给处理中心(1)，同时也可以通过传感器采集模块(6)对传感器采集的数据进行采集，并通过数据整理模块(7)对采集的数据进行整理，再传输给处理中心(1)；

S2、监控系统(3)中的门站监控器(31)也会对天然气门站的其他方面进行监控，传感器模块(311)通过数字接口与处理器模块()连接，最终实现天然气门站各项监测数据的采集，多种供电方式选择，通过供电模块调节减少监测器电量消耗，供电模块设有自动断电保护功能防止系统断电停止工作，监控软件通信组态建立起上位机与下位机间的通信通道，实现上下位机的数据交互，本地存储模块(313)采用本地内置智能SD卡(3131)和服务器数据库(3132)两种储存方式相结合，防止数据传输过程丢失，能够帮助监控站对数据的实时把控和后期数据整理分析，安全等级划分模块(9)有助于系统管理和分工；

S3、流量传感器(21)、压力传感器(22)、温度传感器(23)和浓度传感器(24)用于监测天然气门站的工况，报警模块(11)在天然气传输指标超过设定值范围时发出预警，数据分析模块(8)对采集的数据进行分析，并将分析的结果发送至处理中心(1)，所有数据都会存储在存储模块(10)中，为了防止非法操作对监控系统造成破坏，上位机软件设计将登陆用户通过登录权限设定模块(4)分成系统管理人员(41)，计量检定人员(42)，运行管理人员(43)和操作员(44)四个级别，由高到低。