摘　要：針對城鎮燃氣事業發展與輸配監控業務需求，結合SCADA系統框架，提出了提高燃氣輸配監控實時性的方法。對城鎮燃氣輸配系統進行了研究，對其監控框架與實時性進行了分析，對提高實時性的方法進行了多方面設計，并通過應用系統實例驗證并總結了方法的先進性、適用性和可推廣性，對應用前景進行了展望。

關鍵詞：城鎮燃氣輸配　SCADA框架　監控系統　實時性

Abstract：Aecording to the development of town gas cause and business needs of monitoring on ?gas transnfission and distribution，a new method combined with SCADA frame is proposed to improve real-time performance of monitor system．Through the research，analysis，various design and examples of monitor frame and real-time performance,the advaneed nature，applicability，replieability and prospects of the methods are verified，summarized and looked ahead．

Keywords：Town Gas Transinission and Distriblltion SCADA Frame Monitor System Real-time Performance

隨著城鎮燃氣事業的快速發展和供氣量的不斷提高，為了保障輸配管網的安全、穩定、經濟運行，調度監控系統得到了高度重視和廣泛應用。城鎮燃氣輸配監控系統負責實時采集各類站場、設備的運行參數，監視控制管網運行狀態，不僅是安全生產的有力工具，也為優化調度、故障分析、輔助決策提供了科學手段，使得城鎮燃氣運營、輸配更加科學化與現代化。實時性作為影響輸配監控系統業務支撐能力最為關鍵的因素之一，一直是研究分析與改進創新的熱點。

城鎮燃氣輸配系統是指自門站或人工燃氣氣源廠至用戶的全部設施構成的系統，包括門站或氣源廠壓縮機站、儲氣設施、調壓裝置、輸配管道、計量裝置等，其中儲氣、調壓與計量裝置可單獨或合并設置，也可設在門站或氣源廠壓縮機內。門站主要具有過濾、計量、調壓、加臭等功能，有的兼有儲氣功能，儲氣設施主要包括儲氣罐、儲氣管束或二者兼有。

輸氣管道按功能可分為輸氣干管、配氣干管、配氣支管。輸配管網的壓力級制按管道設計壓力進行劃分，通常包括高中低壓、高中壓、中低壓及單級中壓系統。對于天然氣，由于長輸管道的供氣壓力較高而多采用高中壓或單級中低壓系統，前者適用于較大城市，其高壓管道可兼作儲氣裝置，擔負輸、儲雙重功能；中壓管道負責供氣至小區調壓裝置(箱)或樓棟調壓箱，將天然氣由中壓調至低壓后送入低壓庭院管和室內管，也可由中壓管道直接進入用戶調壓器實現調壓。圖1為包含高(次高)中低壓、高(次高)中壓、中低壓與單級中壓四種輸配方式的綜合流程示意。

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燃氣輸配監控系統通常以SCADA為核心框架。SCADA系統即數據采集與監控控制系統，是以計算機、控制器、傳感器、通信網絡等為基礎的生產過程控制與調度自動化系統，通過對現場運行設備的監視與控制，可完成數據采集、測量、信息報警、設備控制、參數調節等多項功能，廣泛地應用于燃氣、熱力、電力、水務等諸多能源及公用事業領域。SCADA系統經過多年的發展，已在系統框架、技術標準、設計模式、實現方法等方面形成了一套成熟、完整、先進的技術體系，并具有廣闊的應用的景與拓展空間。

SCADA系統是由上位機(中心站)系統、下位機(終端站)系統、通信系統組成的分布式網絡化監控系統。終端站系統直接作用于現場運行設備，實現對現場數據的實時采集與監控；中心站系統通過人機界面面對系統用戶，實現對終端站監控數據的集中及用戶操控指令的下發；監控網絡系統實現對SCADA系統各組成部分(現場設備、終端站、中心站等)的組網與互連。

城鎮燃氣輸配SCADA系統的基礎框架如圖2所示：系統中的各類終端站分布于燃氣輸配系統的各個組成部分(氣源、各類站場、輸配管網、調壓裝置、各類用戶等)，實現實時本地數據采集與監控；系統的中心站通常設置于燃氣企業生產調度中心，以從終端站實時采集到的監控數據為基礎，提供統一的信息平臺滿足企業實時監控、調度管理等各項業務需求；調度中心與各終端站之間通過遠程監控網絡進行互連，實現對監控信息遠傳與交換的承載。

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由上述SCADA框架可見，系統的監控架構包括自下嚦上的“現場采集層”、“遠程通信層”和“信息處理層”3個部分。在現場采集層，主要由分布于輸配系統的各監控站對現場傳感器、執行器，以及運行設備進行實時數據采集與監測控制；遠程通信層主要負責調度監控中心與各遠程監控站間的實時通信、數據交換；信息處理層則主要負責完成對各種輸配監控信息的集中、計算、整合、顯示等綜合處理，以支撐運營調度中心在實時監控、調度管理等方面的應用。在監控流程方面，系統主要包括自下而上的“實時監測”和自上而下的“實時控制”兩條主線。從監控架構與流程(如圖3所示)進行分析，系統的監控實時性主要取決于各層的性能及其之間的協同性。

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為提高系統的監控實時性，可以基于上述架構與流程，從設施配置、通信網絡、采集方式等多面著手。

在系統規劃、設計等階段，需要對系統的軟硬件設施進行合理配置，保證服務器、工作站、控制器、網絡設施等主要硬件設施的處理能力，以及網絡負荷能夠滿足系統實時性方面要求。在軟件方面，通過選用實時數據庫、監控組態軟件等專業化產品，以有效地響應系統實時性需求。

近年來，隨著移動通信技術的快速發展，移動通信網絡憑借其高速可靠、組網靈活、實時在線、按流量計費、由運營商負責網絡建設及維護等諸多優勢，迅速地代替了無線電臺、自鋪光纖等傳統建網方式，成為燃氣輸配監控系統的優選。隨著移動通信網絡傳輸速度的快速增長，系統監控實時性也得到了有效提升。

4．2．1移動通信應用模式

在移動通信的應用架構中(如圖4所示)，系統監控站配備相應的移動通信終端，通過所在區域的通信基站實現對網絡的無線接入與數據傳輸。移動網絡業務中心將依據各終端的網絡配置參數，對匯聚過來的數據進行集中處理，將其路由、傳送到位于用戶監控中心的目標地址。由此，實現系統監控終端向中心的上行通信，下行亦然，從而通過實時雙向通信，可同時支持系統的采集監測與控制下發。通過上述架構，移動網絡運營商可提供“專網”與“公網”兩種業務模式，前者為用戶建立專用通道，以有效增強系統數據傳輸的安全性與實時性；后者則類似手機上網業務，通過Internet互聯網實現系統數據傳輸。考慮到實時性與安全性，專網模式在燃氣輸配監控應用中占有較大的份額。

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4．2．2 3G互聯網

移動通信的發展與應用歷程如圖5所示。在移動通信開始支持數據傳輸業務的2G時代，主要采用短信的方式實現對系統監控數據的傳輸；隨著其發展到2.5G時代，實現了對TCP／IP協議標準以及互聯網應用模式的全面支持，通信速率也發展到百K級，GPRS／CDMA網絡在燃氣輸配監控領域得到了非常廣泛的應用與發展；目前，移動通信已邁入3G互聯網時代，其通信速率也成倍增長上升到M級或l0M級，在有效提升系統監控實時性的同時，可以通過支持視頻、語音等多媒體類監控信息的實時傳輸，有效拓展系統監控功能。