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(多图)GPRS天然气压缩机物联网监控系统的实现

浦汉军?? 谢小鹏?? 华南理工?? 周受钦?? 付雄新?? 中国国际海运集装箱公司?? 现代电子技术?? 2015年05月04日 ?? 收藏1
随着新能源产业的发展与节能减排的需求,天然气的使用已成为未来能源的一个主要方向。天然气压缩机作为天然气应用的主要设备,其应用也随之急剧增长。由于天然气压缩机种类繁多、结构与功能复杂,其故障排查与维修也复杂。目前,主要采用人工定期检修、现场检测的方法对CNG 压缩机进行事后故障排查;由于其分布广泛、数量众多,采用事后人工现场排查故障的方式,费时费力,维护成本高;且事后排查故障存在较大的滞后,给用户带来不便,造成一定的经济损失。实时监控天然气压缩机的运行状态、工况参数,及时进行修正,可以避免造成不必要的损失;根据压缩机的运行记录,提前预估其故障,也降低维护成本;记录历史运行数据与报警信息,方便分析故障、可提高设备故障诊断与维修的效率。因此,研究天然气压缩机物联网监控系统具有重大意义。近年,无线传感、物联网技术的发展和应用已成为热点,本文通过GPRS无线方式把分布广泛的压缩机连接到互联网上,研究并实现了天然气压缩机的物联网监控系统,为天然气压缩机的在线检测、安全运行、智能故障诊断提供了可靠的技术保证。

1 系统网络架构

CNG 压缩机物联网监控系统网络构架如图1 所示。系统由设备监控网、VPN局域网、移动Net、INTERNET四大网络组成。

多台CNG 压缩机组成设备监控网,各设备监控网通过其主监控器对网内的压缩机进行实时监控,把各压缩机的实时运行工况、状态参数等数据信息进行管理和控制。现场的设备监控主机以无线方式连接到移动NET 中,并通过移动NET 的物理链路链接到NETINTERNET上。对于现场中分布的单台压缩机则可不经过设备监控网直接经移动NET 连接INTERNET。建立链接后,每一个设备监控网(或压缩机设备)在NETINTERNET上具有惟一的IP地址。远程的监控计算机根据该IP 地址,通过VPN 局域网与INTERNET 进行数据交换,实现远程压缩机的数据访问和控制。

图1 CNG压缩机物联网系统网络构成
图1 CNG压缩机物联网系统网络构成

CNG压缩机物联网监控系统从数据与信息处理角度划分,可分为设备监控层、数据传输层、存储分析层、展示与管理层4个层级。每个层级采用对应的不同系统,组成一个完整的综合性的网络。如图2所示,各现场压缩机通过现场总线(485总线、CAN总线等),连接成设备监控网,该网络为设备监控层,负责压缩机实时工况及运行状态的监控。压缩机的监控主机实时采集网络节点中的数据,并把采集到的数据发送到GPRS模块上。数据传输层由GPRS模块、发射基站、GPRS骨干网、INTERNET、VPN局域网构成,它们之间采用TCP/IP协议进行数据的传送。在网络建立连接时,可以通过远程监控计算机主动连接设备监控网的GPRS模块,也可以通过GPRS 模块主动寻找监控主机的服务器。由于GPRS模块通常是由路由自动分配IP地址,而监控主机的服务器通常具有固定IP地址,所以本文采用GPRS主动寻找监控计算机服务器的方式进行网络连接。GPRS模块上电后,首先寻找其附近的发射基站,通过它注册到GPRS骨干网上,然后通过INTERNET,连接到其设置的IP地址对应的VNP局域网的服务器上。该远程监控端的服务器接收到现场压缩机的实时数据后,运行数据库管理软件,对该数据进行存储,并运行专家系统对数据进行分析和管理,局域网内的监控计算机运行人机界面程序,对服务器的数据库进行显示、查询、修改,并根据专家系统及个人分析的结果发出控制命令,对远程压缩机进行控制。

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监控系统? 物联网? GPRS? 人机交换界面?

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