物联网技术在智慧城市燃气管网监控的应用
7页1、物联网技术在智慧城市燃气管网监控的应用 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 【摘 要】应用物联网技术实现城市燃气管网SCADA系统,是智慧城市建设重要体现。本文以某市燃气SCADA系统建设为例,给出燃气管网SCADA系统结构和中心、各子站设计的关键技术。 【关键词】物联网;SCADA系统;城市燃气管网;自动化 城市燃气一般经长输管线到达城市门站,然后通过城市高压管网送到高/中压力调压站,降压以后进入城市二级中压管网,由二级中压管网送入中/低压调压站和专用调压站供应给居民用户或直接供应给工业用户。 某城市燃气管网监控和数据采集系统(SCADA)主要包括门站、储配站、LNG站、高中压管网系统、调压站和大用户计量站。根据总体供气方案和管理模式,要求建立一套基于物联网(IoT)架构下完整的监控与数据采集调度的SCADA系统,该系统主要包括建立燃气管网信息的采集和汇聚、分析和处理、以及交换和共享的感知层,建立适合燃气管网数据监测监控的网络层,建立整个城市燃气管网数据信息协同和信息资源共享的应用层,从而实现城市燃气管网数据监控、数据采集和输配气调度自动化等功能,保证燃气输配系统安全、可靠和高效运
2、行。该系统主要建设内容如下:(1)在市燃气总公司新建调度管理中心MCC(主站)一个;(2)在门站、储配站及LNG站设置有人值守监控站共3个,系统已建设,需要将已采集的数据传输到调度中心MCC;(3)在高中压调压站、大用户计量站、小区调压站,新建无人值守监控站一期400个,采集流量、压力、温度和阀门等IO量。 1 基于物联网下城市燃气系统规划 1.1 物联网技术在城市燃气输配自动化应用 物联网作为智慧城市应用的一个分支,是近几年热炒的一个概念,它通过射频识别(RFID)等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网结构有多种提法,普遍接受的是国际电信联盟提出的感知层、网络层和应用层如图1所示三层结构。 感知层是物联网的核心,它由各种传感器以及传感器网关构成,如城市燃气监控常用的温度、压力、流量和燃气泄露传感器、以及管网设备RFID 标签、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用是局部区域内完成物体识别和信息采集。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统等组成,相当于人的神经中枢和大
3、脑,负责传递和处理感知层获取的信息,实质就是信息与知识聚合,在城市燃气监控中用到的无线GPRS网和有线公用网;应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它需要与具体行业需求结合,如和城市燃气结合,就实现物联网在城市燃气管理方面的应用。 在三层构架上采取开放式架构,实现智慧城市大量数据终端接入(含实体和虚拟终端,如已建的门站、储配站和LNG站可以抽象为一个虚拟终端),解决了网络传输异构协议的转换,在应用层通过城市燃气管网和各子站“集散控制”,实现城市燃气输配自动化调度和管理。 图1 物联网系统示意图 1.2 某城市燃气管网SCADA系统结构 某城市新区燃气管网调度监控系统主要由调度中心(MCC)、网络通讯系统、本地监控站(SCC或SCS)即及现场检测仪表、传感器、变送器、执行机构等部分组成,实现主城区天然气管网的实时中央监控和统一调度管理的功能。主站与远端有人值守站之间SCADA系统的通信采用租用电信部门专用电路;主站与远端无人值守站之间采用GPRS通信信道。SCADA系统分三层,系统结构图如图2。 图 2 某市SCADA系统结构 第一层:调度中心应用层 主要由SCADA系统
4、、数据库系统构成。SCADA系统:通过广域网与各本地监控站点建立通信,获取燃气管网运行的实时数据,实现整个管网系统的遥测、遥信、遥控、遥调功能,完成对全管网数据集中采集和监控;数据库系统:将SCADA系统提供的管网运行状况实时监测数据非实时数据有机地统一起来,实现数据及信息的无缝连接和交换,以及系统的跨平台、跨系统、跨网络、跨应用的集成。 第二层:网络通信层 系统的网络通信包括局域网通信、广域网通信两部分。局域网通信:在中心调度层的各系统,采用千兆全交换式以太网作为骨干网络,通信协议采用TCP/IP。广域网通信:对于SCADA系统的广域网通信,从中心调度层到各SCC之间的广域网连接,通过GPRS或租用专业通信公司的信道,实现远程数据的传递和交换。通信协议MODBUS TCP协议。 第三层:数据感知层 数据感知层由RTU/DTU、智能仪表、传感器、变送器、执行机构等组成,独立完成各本地监控点的数据采集和闭环控制功能。通过网络通信,为调度中心提供可靠的现场实时数据,同时也能接受调度中心发来的控制和参数设定指令。 2 基于物联网下某城市燃气管网SCADA详细设计 操作人员在调度控制中心通过S
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