管道煤气—热网SCADA系统.docx

数字电台与二次仪表实现油田/天然气/管道煤气/热网SCADA系统
发布时间：2006-06-26 作者：中国工控网 点击：6842
数字电台（WDS 2510/2710）与二次仪表实现油田/天然气/管道煤气/热网SCADA系统

一、前言
用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制，相对于架设专用电缆（或光缆）、租用电信专线等，具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。
深圳华夏盛公司SCADA系列数字电台采用数字信号处理、纠错编码、软件无线电、数字调制解调和表面贴片一体化设计等技术，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，电台提供标准RS232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达19200bps，误码低于10E-6（接收电平-110dBm时），发射功率0.5-25瓦可调节，任何型号电台可设置为主站或远程站使用，无中转通信距离达50公里以上，能适应室内或室外的恶劣工作环境。电台数据和话音兼容，可工作于单工、半双工、时分双工TDD、全双工方式，收发同频或异频中转组网，并具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远方站之间的数据采集和控制。
二次仪表是指对一次仪表的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。二次仪表在各行业有具体名称，如智能测控装置、智能仪表、电能质量监测装置等；水处理的液位计、分析仪、压为变送器、智能数显控制仪、无纸记录仪等。

二、系统结构
1、油田/天然气SCADA系统
油田/天然气田大多位于沼泽、沙漠和盆地、浅海等区域，因远离城市地广人稀，交通通信等设施较为落后。油井/天然气井分散于方圆几十公里的区域，由多个单井、计转站和联合站组成生产作业部门。用无线通讯方式实现单井与计转站和联合站之间的数据话音通讯，具有安装开通快捷、维护迁移方便、造价低等优点。
华夏盛电台用于油田监视控制和数据采集系统，其系统中心站设在油田数据采集和控制中心，各外站分别设在油井、储油站、输油管网监测点等处；可监视和采集油压、流量、稠度、温度、液位等各种参数，并控制采油机启停。新疆塔里木油田， 彩南油田，吐哈油田，胜利滩海油田的SCADA系统采用了华夏盛数传电台近千台。这些系统已经运行多年，性能稳定可靠。目前在中国各油气田使用的华夏盛电台达到6万多台，是油田SCADA系统的首选设备。

油田/天然气数据采集与监控系统

由多个单井、若干个计转站和一个联合站构成的油田/天然气采集调度系统，典型结构如下：

图中单井流量、压力、温度、供电等数据采集一般采用RTU或I/O模块，通过RS-232接口与数字电台连接。计转站与单井之间用数字数传电台实现测控数据和对讲话音通讯。计转站与联合站之间可以用宽带电台和复用器配多串口卡实现数据、电话、图像综合传输。联合站上位机配多串口卡用组态软件与监控中心连网。
2、管道煤气/热网SCADA系统
随着工业供气的发展和用户对供气要求的不断提高，为了确保供气管网安全、稳定、经济运行，提高燃气管理效率，实现燃气网现代化管理水平，采用计算机燃气管网监控系统对燃气网进行集中监控和量化管理已是城市的当前发展趋势。
城市的燃气管网监控调度主站及紧急备用主站负责从门站、储备站到调压站、阀门站和测压点、计量点的自动化设备、仪表及相应参数，可实时监控管网供热的全过程，清晰地反映各站点实时运行情况；详细记录管线站点的运行参数；集中显示温度、压力、瞬时流量、累积流量等参数值。分布于城市各地的众多站点要与主站保持实时可靠的数据传输，数字电台因其性能指标高、可靠性好和运行维护费用低得到越来越多的应用。

点对多点无线数据采集监控系统

阀门站和测压点的无人值守远动控制决定了电台需安装在室外高塔，要求电台能抵抗恶劣的天气环境；整个系统庞大，监测阀门站和测压点数量多，要求无线通讯系统速率要高，轮询响应时间快；同时因为燃气行业为国家的能源基础，其所采用工控系统都是最先进可靠的设备，所以整个系统关键保证的无线通讯链路也必须要可靠稳定且性能优异才能保证整个工控系统的最佳运行。
从热电厂产生的压力热气分配到城市各单位、住宅小区，在主要位置安装测控终端进行管道压力、流量、温度的监测与控制。用无线数字电台实现测控终端与监控中心的数据传输，灵活方便。
主站采用PC计算机，计算机RS-232串口和数字无线电台相连，通过主站向从站发送数据，并接收从站发来的数据。主站接收从机传来的各自信号，处理后显示输出，如果有异常情况发生，可进行语音报警，提醒操作人员采取措施，防止事故发生。系统有在线组态功能，根据采集的压力、流量、温度等模拟量及开关量等个热力系统数据整状况，自动对各从机在线组态，控制整个系统自动运行。主机可自动生成各种报表，并设有值班检查功能及定时打印、随机打印功能，实现对整个热力系统自动化管理，其系统结构如下：

1．热网监控系统解决了热网运行失调现象，实现了热网平衡运行，大大提高了供热效果。
　 2．起到了节能降耗的作用，热力站根据室外温度的变化，自动调节供水温度，从而最大程度的节约了能耗，并且提高供热的服务质量。
　　3．热网监控中心的数据几乎与现场数据保持同步，这是以往热网运行中投入多大的人力及物力都不可能实现的。
　　4．避免了偷汽、漏汽现象，由于24小时在线运行，杜绝了用户偷汽的想法，现场计量出现故障可以在最短的时间内发现，并将故障时间记录备案。避免计量方面的损失。
　　5．通过仿真系统对热网进行水力、热力计算，热网的控制运行分析，使热网达到最优化运行，利用故障诊断、能分析了解管网保温、阻力损失情况，设备的使用效率，使热网的管损达到最小值，以达到最经济运行，通过历史数据和实时数据的比较，分析管网是否存在泄露，设备是否需要维修，以达到最安全运行。
电台之间收发的无线电波，通过电台天线在空中传播。为保证信号传输的稳定可靠，电台根据应用项目的实际情况，对天线的架设高度和型号选用有具体要求。主站天线一般选用全向天线，以便于覆盖各方向分布的分站。分站天线一般选用定向天线，对准主站，如果分站离主站距离比较近如５公里以内，地形也比较好，这时分站可以选用简易车载天线。假设是开阔无阻挡地形，天线架设高度可以由公式：D=4.12×（√100+√4）确定。

三、电台技术指标
华夏盛数字电台为二次仪表与上位机之间提供双向透明高速可靠传输通道，电台配有电源、天线、馈线、避雷器（天线架在室外时）。电台及相应配套设备，根据地形和通讯范围及应用档次要求，有多种型号供选择。
有关技术指标如下：
1、WDS2710型电台
1.1、工作频率：130~174MHz(WDS1710型)/220~240MHz(WDS2710型)/330~512 MHz(WDS4710型)/800~960MHz(WDS9710型)/2.4~2.4835GHz(WDS 24810型)。
1.2、传输速率：19200bps。
1.3、工作方式：支持单工，半双工，全双工等方式，话音和数据兼容，提供对讲通话。
1.4、传输距离：50公里以上(开阔无阻挡)。
1.5、物理接口：标准RS-232，通信速率可从300到38400bps可调，完全透明传输，无需专用的通信软件。
1.6、系统结构：支持点对点，点对多点传输，一级或多级中转组网。
1.7、调制方式：CPFSK。
1.8、信道间隔：12.5KHz/25KHz。
1.9、发射功率：100mW~5W连续可调，有用25瓦发射功率可选择。
1.10、误码灵敏度：-111dBm以上（误码率BER≤10E-6）。
1.11、收发转换时间：3ms。
1.12、休眠电流：小于18mA。
1.13频率稳定度：±1.5ppm。
1.14、状态和错误指示：LED状态指示，包括电源，载波，发射数据，接收数据和各种故障报警。
1.15、短路保护：有。
1.16、工作温度：-30℃~+60℃，工作时：-40℃~+70℃。
1.17、相对湿度：95%，40℃，无冷凝。
1.18、供电方式：电台工作时电压为10.5~16VDC，发射电流为1.5A，接收电流为125mA。配开关稳压电源220VAC工作。
1.19、尺寸：5.08×14.29×18.4CM。
1.20、重量：约1公斤。
1.21、免费提供电台参数，诊断设置软件。
1.22、远程诊断网管功能。
2、WDS2510型电台
2.1、工作频率：130~174MHz(WDS 1510型)/22 0~240MHz(WDS 2510型)/330~512MHz(WDS 4510型)常规频段。
2.2、传输速率：9600bps。
2.3、工作方式：支持单工，半双工等方式。
2.4、传输距离：30公里以上(开阔无阻挡)。
2.5、物理接口：标准RS-232，通信速率可从300到38400bps可调，完全透明传输，无需专用的通信软件。
2.6、系统结构：支持点对点，点对多点传输，一级或多级中转组网。
2.7、调制方式：4级CPFSK。
2.8、信道间隔：12.5KHz。
2.9、发射功率：100mW、1W、2W可调，有用25瓦发射功率可选择。
2.10、误码灵敏度：-108dBm以上（误码率BER≤10E-6）。
2.11、收发转换时间：小于15ms。
2.12、休眠电流：小于18mA。
2.13、频率稳定度：±1.5ppm。
2.14、状态和错误指示：LED状态指示，包括电源，载波，发射数据，接收数据和各种故障报警。
2.15、短路保护：有。
2.16、工作温度：-30℃~+60℃，工作时：-40℃~+70℃。
2.17、相对湿度：95%，40℃，无冷凝。
2.18、供电方式：电台工作时电压为10.5~30VDC，发射电流为575mA(2W功率，13.8VDC)，接收电流为75mA。配开关稳压电源220VAC工作。
2.19、免费提供电台参数，诊断设置软件。
2.20、外形尺寸：
集成板产品：110×19×95。
整机产品：165×44×120。
2.21、重 量：
集成板产品：约0.13KG。
整机产品：约0.45KG。
3、开关电源（台湾名纬）
3.1、环境条件
3.1.1、工作温度：-20℃～+55℃
3.1.2、贮存温度：-40℃～+80℃
3.1.3、相对湿度：5%～95%
3.1.4、海拔高度：≤3000m
3.1.5、大气压力：70～106KPa
3.1.6、散热方式：自然传导散热
3.2、输入特性
3.2.1、输入额定电压值：220Vac
3.2.2、输入电压范围：165Vac～285Vac
3.3、输出电气特性
3.3.1、输出额定直流电压：+13.8Vdc
3.3.2、输出电流范围：+13.8Vdc / 0A～6A
3.3.3、稳压精度： ≤±2%
3.3.4、负载调整率：≤±2%
3.3.5、源调整率： ≤±1%
3.3.6、输出纹波：+13.8Vdc / ≤100ｍV
4、主站全向天线（广东冠华）
频率范围：220～290MHz
带宽：9MHz
增益：8.5dBi
电压驻波比：≤1.5
标称阻抗：50Ω
极化：垂直
最大功率：150W
接头型号：SL16或N座
垂直面波瓣宽度：14.5°
长度：4.4m
重量：3.5kg
抗风强度：60m/s
注：玻璃钢分上下两段。
5、从站定向天线（广东冠华）
频率范围：220～290MHz
带宽：16MHz
增益：9dBi
电压驻波比：≤1.5
标称阻抗：50Ω
极化：垂直或水平
最大功率：100W
接头型号：SL16或N座
波瓣宽度：E面：48° H面：54°
前后比：≥14dB
长度：1m
重量：2kg
抗风强度：60m/s
6、从站简易天线（广东冠华）
频率范围：220～290MHz
带宽：9MHz
增益：3.5dBi
电压驻波比：≤1.5
标称阻抗：50Ω
极化：垂直
最大功率：100W
接头型号：引出电缆头由用户指定
长度：80cm
重量：120g
注：天线配M110大磁吸座或其它。
7、馈线（珠海汉胜）

8、避雷器（天线架在室外时）
产品型号：CA-23RS
频率范围：DC～2500MHz
电压驻波比：≤1.5
标称阻抗：50Ω
接头型号：N-J
峰值功率：200W
放电开始电压：DC230V
插入损耗：0.1dB
外形尺寸：74×4.25×20（mm）
重量：100g

四、设备配置及参考价格
1、主站
含：
A、电台（WDS2710型，5W，9.6/19.2Kbps）
B、专用通信电源（台湾产P050-1BG型，13.8VDC/4A）
C、全向天线（广东产TQJ-230C型）
D、馈线(广东产-7DFb型，低损耗)
E、避雷器（日本钻石产CA-23RP型）
2、分站
含:
A、电台（WDS2710型，5W，9.6/19.2Kbps）
B、专用通信电源（台湾产P050-1BG型，13.8VDC/4A）
C、定向天线（广东产TDJ-230Y型）
D、馈线(广东产-7DFb型，低损耗)
E、避雷器（日本钻石产CA-23RP型）