天津市燃氣集團有限公司(以下簡稱燃氣公司)作為全市燃氣供應(yīng)的主導企業(yè)，承擔著天津市95％的燃氣供應(yīng)任務(wù)。隨著經(jīng)濟建設(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)突破性的變化預示著大型商業(yè)用戶的數(shù)量在不斷增加，隨之而來的就是大型商業(yè)用戶用氣量的計量與收費問題。燃氣公司所供大型商業(yè)用戶基本采用在用戶單位裝設(shè)現(xiàn)場流量儀表的方式，由收費員每月定期查表收費，再以月報的形式上報給管理部門。管理人員只能通過報表的數(shù)據(jù)來了解用戶每月的用氣狀況。當流量儀表出現(xiàn)故障時，用戶常因各種原因沒有及時報修，而收費員不是每天巡視只是定期巡視，等到收費員發(fā)現(xiàn)時，故障期間無法準確計量而產(chǎn)生的氣量損失是很難確定的，這給燃氣公司造成不應(yīng)有的損失。
為了避免燃氣公司的經(jīng)濟損失，為適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要和現(xiàn)代化管理的需要，必須采用先進的技術(shù)實現(xiàn)科學化的管理。2004年天津燃氣集團有限公司建立了一個可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控大型商業(yè)用戶流量儀表運行狀況的系統(tǒng)，即大型商業(yè)用戶燃氣流量計量遠程采集管理系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)的組成
燃氣流量計量遠程采集管理系統(tǒng)由主站和分站(可擴展到1024個分站)組成。主站設(shè)在燃氣公司調(diào)度中心，由主站監(jiān)控計算機(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Modem等設(shè)備組成。分站即現(xiàn)場采集站，由分站數(shù)據(jù)采集控制器、分站數(shù)據(jù)通信收發(fā)機Modem等組成。主站與分站的通信采用800 MHz的無線數(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，首先由分站的數(shù)據(jù)采集控制器通過智能型計量儀表通信芯片上的485通信接口，采集實時流量數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成具有標準通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包，利用數(shù)據(jù)通信收發(fā)機Modem將數(shù)據(jù)包發(fā)送出來，然后通過無線數(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，再通過標準的通信協(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)庫中，利用軟件管理程序?qū)崿F(xiàn)流量數(shù)據(jù)的實時顯示和各類統(tǒng)計分析報表。
2．1 現(xiàn)場采集站
    在每個大型商業(yè)用戶計量儀表安裝的位置設(shè)置一個現(xiàn)場采集站，來完成基礎(chǔ)計量數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作。為了保證流量計量數(shù)據(jù)的準確，我們采用直接從計量儀表內(nèi)采集計量數(shù)據(jù)的方式。
流量計量數(shù)據(jù)的采集過程是整個系統(tǒng)運行的關(guān)鍵。各個商業(yè)用戶的運行工況不一樣，選用的計量儀表的型號及生產(chǎn)廠商也各不相同，而每個計量儀表的通信協(xié)議也各不相同，必須針對不同的計量儀表編制不同的程序，才能實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的采集。對用戶現(xiàn)場計量儀表使用狀況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)有7種不同的通信協(xié)議，并且有時同一站內(nèi)采用不同廠商生產(chǎn)的計量儀表，通信協(xié)議也不相同。因此，我們使用c++語言進行自主編程，通過標準的485通信接口，將不同的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成標準的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，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，通過無線數(shù)據(jù)公網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡尽１鞠到y(tǒng)采用天宇網(wǎng)絡(luò)集團公司運營的無線數(shù)據(jù)通信諾特網(wǎng)作為通信介質(zhì)。諾特網(wǎng)采用先進的愛立信Mobitex技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺，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(MX)、無線基站(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、數(shù)據(jù)傳輸準確可靠、網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定等特點。此外，也可以采用 GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù))進行數(shù)據(jù)傳輸。GPRS與諾特網(wǎng)相比較，它的最主要的優(yōu)點就是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面大，而諾特網(wǎng)的覆蓋范圍相對有限。目前，這兩種通信方式都在運行。
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，它功能強大，通過以太網(wǎng)口與計算機通信，采用標準ModBus通信協(xié)議，可實現(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)送帶有站號的數(shù)據(jù)包到Modem上，通過諾特網(wǎng)傳輸?shù)较鄬?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數(shù)據(jù)包。主站發(fā)送的數(shù)據(jù)包包含有分站的站號、要讀取分站寄存器的起始地址、讀取的個數(shù)以及校驗碼。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、瞬時流量、累計流量等數(shù)據(jù)。主站分別對各個分站進行輪詢，在輪詢期內(nèi)如果發(fā)現(xiàn)個別分站的數(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 主站計算機管理軟件系統(tǒng)
    主站計算機管理軟件系統(tǒng)采用iFix作為監(jiān)控組態(tài)軟件，iFix driver作驅(qū)動，來讀取主站數(shù)據(jù)采集控制器SCADAPACK32寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，并且定時將其寫到SQL Server數(shù)據(jù)庫里。再用VB編寫的界面程序，調(diào)用SQL Server數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，顯示給用戶。用VB直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準確、可靠，并利用趨勢圖、棒圖、數(shù)據(jù)表格等多種形式對數(shù)據(jù)進行顯示、分析，具備查詢、報表等管理功能，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  流量計量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測
    利用數(shù)據(jù)綜合一覽表將SQL數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時顯示出來，完成對所有站點數(shù)據(jù)的綜合一覽、實時監(jiān)測等功能。用戶可以實時監(jiān)測各個站點的溫度、壓力、瞬時流量、累計流量。
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站點、各個時間段的歷史記錄，并能查詢在同一時間區(qū)域內(nèi)所有站點的歷史記錄數(shù)據(jù)。
3．3 圖形顯示
以趨勢圖和棒圖的形式來顯示出相關(guān)站點、所選參數(shù)的變化趨勢。
3．4 統(tǒng)計報表
根據(jù)用戶的需求分別按年、月、日做出統(tǒng)計報表，所有報表均為標準的Excel格式，用戶可方便地對其進行查詢、打印。
4 系統(tǒng)工程造價及運行費用
    每座現(xiàn)場采集站的工程造價為25000元，主站的工程造價為45000元，管理軟件系統(tǒng)開發(fā)編制費為60000元。如果現(xiàn)場采集站的計量儀表需要改造，主要是智能型計量儀表的通信芯片的改造費，由計量儀表廠商提出，屬不可預見費。
系統(tǒng)的運行費用主要由主站通信費、現(xiàn)場采集站通信費組成。其中，主站的通信費為200形月，現(xiàn)場采集站通信費采用諾特網(wǎng)時55形月，采用 GPRS時30形月。
5 系統(tǒng)的特點
    ①充分利用計算機通信技術(shù)，通過采用數(shù)據(jù)采集控制器將流量數(shù)據(jù)直接從計量儀表中提取出來，杜絕了將脈沖信號轉(zhuǎn)換成標準的4—20mA電流信號所造成的誤差。
    ②采用自主編程的方式，利用一個數(shù)據(jù)采集控制器實現(xiàn)與多個具有不同通信協(xié)議的計量儀表進行通信。
    ③采用了先進的諾特網(wǎng)及GPRS無線數(shù)傳技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，極少出現(xiàn)丟數(shù)、錯數(shù)現(xiàn)象。
    ④通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)計量儀表是否處于正常的工作狀態(tài)，減少計量損失。
    ⑤系統(tǒng)可與公司內(nèi)部局域網(wǎng)連接，經(jīng)過授權(quán)的計算機均可隨時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，實現(xiàn)資源共享。
    ⑥系統(tǒng)可以與燃氣管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進行鏈接，每建一個現(xiàn)場采集站相當于增加了一個調(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，也能完成流量計量及其他數(shù)據(jù)的遠傳。
6 結(jié)語
    大型商業(yè)用戶燃氣流量計量遠程采集管理系統(tǒng)經(jīng)過逾1a的運行，充分證實了該系統(tǒng)的可靠性、數(shù)據(jù)的正確性以及系統(tǒng)的可擴展性，為燃氣行業(yè)提高對大型商業(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。