燃气安全的新突破及发展趋势
2005-11-22
摘要:一种基于GPRS无线数据传输模块和微电脑控制处理模块的燃气泄漏预防报警系统解决方案。方案通过GPRS网络实现对城市燃气井内的燃气浓度进行测量和数据传输,并以GSM作为数据备用通道,解决了网络的不稳定性导致的数据丢失或延时。GPRS网络的工业化应用,相比于传统的专用网络,其覆盖性和成本更加适合于工业应用。

关键词:GSM基站,互联网,燃气泄漏,GPRS, GIS

1 引言
    能源是现代都市的命脉,在大、中城市,管道燃气供能以其方便快捷、费用低廉而成为重要的供能方式。然而随着中国经济的高速发展,城市规模的日益扩大,燃气管网密度的不断增加,部分管网设备出现年久老化,一种潜在的威胁随之而来,这就是燃气泄漏。泄漏的燃气不仅构成了对环境的污染,人员的伤害,更可能造成灾难性的后果,给国家和人民的生命财产造成重大损失。

2 系统可行性分析
    近年来,随着网络技术、无线通讯技术和计算机技术的迅速发展,远程数据采集已经有了比较好的解决途径,以网络平台为基础的各种测控系统层出不穷,各种测控系统以GSM基站为依托,采用GPRS无线通讯进行数据传输,从而实现了覆盖范围广、传输速度快、维护安全可靠。
    无线远程数据采集与传统有线方式的远程数据采集相比具有不受地理环境、气候、时间限制且能进行存储和历史查询等诸多优点,已经在电力、水利、公安、交通、石油、安防等行业得到应用。其方案充分利用了公网资源——中国移动GSM/GPRS移动通讯网为数据通道,并结合数据采集和传输,给用户提供一个切实可行、低运营成本的解决方案。此系统方案将数据的接收管理、分析处理、充分整合、功能强大、应用性强。
    无线GPRS技术与燃气泄漏实时监测系统相结合,改变了传统人工现场巡视的工作方式,从而保证了城市各燃气管井日常监测的实时性和准确性,为实现城市地下燃气管网的自动化实时监控管理提供了全方位、高技术的系统解决方案。

   



3 总体设计方案
  通过综合采用最新的可燃气体探测技术、微电脑技术、无线通讯技术、计算机软件和网络应用等多项高技术手段,最终实现系统可实时将井下可燃气体浓度指标传递至监测中心,使管理人员能够及时准确地监测到可燃气体泄漏管井的具体位置,最大限度地避免了因燃气泄漏导致的火灾爆炸事故。
  该系统具有自动化程度高、维护保养简便、系统成本低廉等特点。该系统的成功应用,填补了国家在这一领域中的空白,开创了天然气管道泄漏自动监测的先例。

   
  在上图所示的组网模式中,终端设备通过GRPS无线数传模块主动将各种数据上报给监测中心的后台服务器和处理终端。由于后台终端可能有数台甚至数十台,因而可以配置一台服务器,称之为业务网关,后台服务器通过企业宽带网接入INTERNET, 它负责保持与各终端设备的联系,并透明转发各后台与各前台间交互的数据。
    行业用户管理中心内部网可以是企业宽带或通过专线,用户管理中心内部网不需要专用设备,只需要配置具有相应接口和协议的路由器即可。
    行业用户管理人员也可通过手机短信接收数据,及时监测报警信息。
    系统特点:
    * 数据采集前端采用多种软硬件平台(用户可定制),配合相应的软件系统,可适应多种行业应用;
    * 使用GSM/GPRS无线公网传输数据,不需申请频点;
    * 避免了组建专用网的麻烦,不需要进行网络维护,又可以随时随地采集数据信息;
    * 数据传输过程稳定、安全、效率高、费用低;
    * 扩展性强,随着GSM/GPRS网的不断扩容和改善而变得越来越快;
    * 采用标准TCP/IP协议组网,通用性强;
    * 系统后端采用WEB技术,易操作、易扩充、易维护;
    * 可以实现生产、经营全面现代化的管理需求,使运营管理水平和效益得到显著地提高。

4 数据采集器
    数据采集器实时监测各燃气管井内可燃气体的浓度指标,定时发送燃气井内的燃气浓度。当发生燃气泄漏时,立刻通过GPRS无线通讯向监测中心发送报警信号。
    由于可靠性的需要我们采用TCP/IP方式和服务器端建立链路,并用短信模式进行通道补充,在连接中采取多可靠和错误处理机制来确保无线通信链路的通畅。错误处理机制包括:对GPRS模块复位、对整个系统进行软复位、短信错误报警和短信错误修正等。

   
  高精度测量模块:高精度测量模块采用进口燃气传感器取出电信号,然后经过测量放大器进行放大,送入高精度A/D转换电路,信号稳定可靠。
    微电脑处理模块:微电脑处理模块负责信号处理及对GPRS通讯模快进行控制,保证通讯链路的畅通及数据发送。
    GPRS通讯模块:GPRS通讯模块保证通讯链路的畅通及数据发送。



  该设备技术特点:高精度数据采集技术;超低功耗设计技术;无线传输技术;防爆外壳设计技术;工业环境设计。

5 监测中心软件
    系统软件功能强大,界面友好,操作方便,具有数据分析功能。
    数据分析是基于数据库系统的一个TCP/UDP SERVER端,可以响应多个客户端的连接请求,并对TCP数据包进行接收、存储和分析,建立终端对应的数据分析、记录数据库,并提供数据分析和数据记录查询功能。
    ◆报警功能
    可以在线监测管道井口的燃气浓度指标,自动弹出报警信息。
    可以在线监测井下探测设备的运行情况,如有故障自动报警。
    ◆多方式实时监测功能
    可通过发送手机短信上报信息;    
    可通过互联网进行上报信息。
    ◆查询功能
    通过电子地理信息系统(GIS)可精确、快捷的定位每个燃气井的地理位置信息。
    ◆报表、打印、统计、存储功能






小结:

    该方案作为一种可靠且性价比较优的开发方案,既能缩短开发周期,又能有效降低技术门槛,可广泛应用于:
    * 电力远程抄表系统;
    * 水利实时水情工情监测系统;
    * 石油管路监测系统;
    * 矿山报警监测系统;
    * 安防信息采集传输系统;
    * 铁路移动售票数据传输系统;
    * 保险现场取证数据传输系统。

参考文献:
    1. A software architecture for GPRS session management , Haung YR,LIN YB  wireless communication &mobile computing  MAR 2002
    2. GPRS terminal design, Baker S electronic, engineering design MAR 2002
    3. SIM100_UGD_V02.0, 希姆通信息技术(上海)有限公司
    4. GB15322.2-2003 可燃气体探测器 第2部分:探测范围为0~100%LEL
    5. GB3836.1-2000  爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求
    6. GB3836.2-2000  爆炸性气体环境用电气设备 第2部分:隔爆型“d”
    7. 51系列单片机接口设计

 
(本文作者:颜鸥 北京京海巨龙科技有限责任公司,公司网址:http://www.jhjulong.com,北京 100054,)
 相关文章