劉改順 青海油田邊遠(yuǎn)油田開發(fā)公司

用4G技術(shù)實現(xiàn)配氣站的漫游監(jiān)控

劉改順 青海油田邊遠(yuǎn)油田開發(fā)公司

4G技術(shù)是指第四代移動通信技術(shù)，4G手機(jī)在視頻圖像傳輸方面除了高速外還可以保證很高的清晰度和質(zhì)量。B_S架構(gòu)是指Brow ser/server（瀏覽器/服務(wù)器）的網(wǎng)絡(luò)模式，該構(gòu)架能起到橋梁作用，實現(xiàn)4G手機(jī)與自動化監(jiān)控系統(tǒng)的連接。配氣站監(jiān)控系統(tǒng)的平臺為W indows，其前端開發(fā)工具為ASP，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器均為PC Server，采用的操作系統(tǒng)為M icrosoftW indows2003企業(yè)版，后臺數(shù)據(jù)庫為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，管理系統(tǒng)使用M icrosoft SQL Server 2005。如果操作人員需要進(jìn)行漫游遠(yuǎn)程監(jiān)控，可將4G手機(jī)或是其他終端接入互聯(lián)網(wǎng)，通過瀏覽器鏈接到開發(fā)工具發(fā)布的網(wǎng)址，在其網(wǎng)站內(nèi)根據(jù)各自權(quán)限進(jìn)行所需操作。

4G技術(shù)；B_S架構(gòu)；漫游；遠(yuǎn)程監(jiān)控

1 4G技術(shù)簡介

4G技術(shù)是指第四代移動通信技術(shù)，4G技術(shù)的特點是高速的下載速度，峰值能得到100Mbps，是目前3G技術(shù)四五十倍，4G手機(jī)在視頻圖像傳輸方面除了高速外還可以保證很高的清晰度和質(zhì)量。3G技術(shù)由于其本身的各種缺點而未能廣泛推廣，其主要缺點有以下3個方面：首先，對于高清晰度、高質(zhì)量的視頻傳輸，3G技術(shù)無法滿足傳輸速度和帶寬的要求。3G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度能提供的最高速度為：室內(nèi)2Mbps，室外384 kbps，移動144 kbps；其次是需要很高的費(fèi)用，過高的3G視頻監(jiān)控投資使得一般用戶承受不了；再者，3G技術(shù)在穩(wěn)定性方面欠佳，鑒于其較差的穩(wěn)定性，斷續(xù)的信號，無法滿足工業(yè)監(jiān)控要求。

4G技術(shù)相對于3G技術(shù)就克服了以上缺點，其高速的下載和上傳速度能保證遠(yuǎn)程監(jiān)控得到優(yōu)質(zhì)的高清畫面，其良好的穩(wěn)定性以及很高的性價比使得4G技術(shù)更容易被普通用戶接受。

2 B_S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模式

B_S架構(gòu)是指Browser/server（瀏覽器/服務(wù)器）的網(wǎng)絡(luò)模式，該構(gòu)架能起到橋梁作用，實現(xiàn)4G手機(jī)與自動化監(jiān)控系統(tǒng)的連接。服務(wù)器上集中了該系統(tǒng)的核心部分，包括系統(tǒng)的開發(fā)和功能的實現(xiàn)，用戶在任意客戶端（手機(jī)或電腦）連接網(wǎng)絡(luò)后，通過瀏覽器就可以對服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。其使用的瀏覽器不需要專門軟件，只需要最常用的Internet explorer等，方便了用戶的操作。服務(wù)器分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器兩種。B_S架構(gòu)的結(jié)構(gòu)模式包括表示層、處理層以及數(shù)據(jù)層3層，如圖1所示。

圖1 B_S三層結(jié)構(gòu)示意

在圖1中，瀏覽器為該構(gòu)架的表示層，其主要作用是實現(xiàn)對網(wǎng)頁信息的瀏覽，通過超文本來進(jìn)行信息的輸入和瀏覽。功能層主要是對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和維護(hù)，使用網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器將信息連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實現(xiàn)發(fā)布網(wǎng)頁等各種功能。數(shù)據(jù)層主要對服務(wù)器提出的請求進(jìn)行接收，使用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)計、查詢和更新等功能，并在網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器上提供相關(guān)處理結(jié)果。

3 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)

配氣站主要是為幾家用氣單位進(jìn)行供氣，有花土溝基地電廠、社區(qū)和采油廠等，相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)示意

在以上各個用戶的天然氣管線上都安裝了溫度變送器、差壓變送器、壓力變送器以及電動球閥。PLC負(fù)責(zé)接收這些設(shè)備上傳輸?shù)?～20mA模擬信號，其與監(jiān)控計算機(jī)之間的連接是通過RJ45實現(xiàn)，以完成數(shù)據(jù)管理。在配氣站內(nèi)配有6臺視頻監(jiān)控攝像頭，監(jiān)控計算機(jī)接收其捕捉到的信號并進(jìn)行顯示。

在監(jiān)控計算機(jī)內(nèi)安裝相關(guān)軟件：視頻監(jiān)控和組態(tài)王，組態(tài)王具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和組態(tài)功能，可實現(xiàn)對本監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)，以及對Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。分析本套監(jiān)控系統(tǒng)，溫度、差壓和壓力等模擬信號采集后匯入PLC，數(shù)據(jù)經(jīng)過C++語言編制后寫入PLC，根據(jù)天然氣流量計算公式得到累計流量和瞬時流量等，監(jiān)控計算機(jī)接收各類傳輸來的數(shù)據(jù)。使用組態(tài)王軟件，對監(jiān)控計算機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，顯示PLC傳輸過來的各類數(shù)據(jù)，對流程圖和歷史趨勢圖進(jìn)行繪制，對各種報表進(jìn)行編制等。電動球閥在系統(tǒng)的指令下進(jìn)行開關(guān)操作，該指令可以根據(jù)條件的變化生成，也可以是通過手動設(shè)置，信號進(jìn)入到PLC后由其對電動球閥發(fā)出開關(guān)量信號，以此來調(diào)整電動球閥的開關(guān)狀態(tài)。整個配氣站安裝6個攝像頭，對全部區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控計算機(jī)接收的視頻信號利用視頻顯示軟件進(jìn)行顯示并傳輸?shù)絎eb服務(wù)器。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

配氣站監(jiān)控系統(tǒng)的平臺為Windows，其前端開發(fā)工具為ASP，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器都為PCServer，采用的操作系統(tǒng)為MicrosoftWindows 2003企業(yè)版，后臺數(shù)據(jù)庫為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，管理系統(tǒng)使用MicrosoftSQLServer2005。

ASP為微軟開發(fā)的一種編程工具，其特點是使用方便、簡單，能為服務(wù)器端的腳本編寫程序，實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁、Web應(yīng)用程序的創(chuàng)建和運(yùn)行。

在漫游遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時，如果操作人員需要進(jìn)行漫游遠(yuǎn)程監(jiān)控，可將4G手機(jī)或是其他終端接入互聯(lián)網(wǎng)，通過瀏覽器鏈接到開發(fā)工具發(fā)布的網(wǎng)址，在其網(wǎng)站內(nèi)根據(jù)各自權(quán)限進(jìn)行所需操作。服務(wù)器在接收到來自瀏覽器的請求后運(yùn)行ASP程序，ASP文件對腳本程序進(jìn)行從上到下的執(zhí)行和處理，執(zhí)行HTML頁面的內(nèi)容，向瀏覽器發(fā)送頁面信息。在該系統(tǒng)下，用戶通過瀏覽器實現(xiàn)對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)（溫度、差壓、壓力和流量）、流程圖、報表以及視頻監(jiān)視信號進(jìn)行查看，同時還可實現(xiàn)對電動球閥進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)操作。

5 結(jié)語

通過4G技術(shù)實現(xiàn)配氣站的漫游遠(yuǎn)程監(jiān)控需開發(fā)B_S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在互聯(lián)網(wǎng)上對現(xiàn)場的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)布，在4G手機(jī)或者其他終端接入互聯(lián)網(wǎng)后根據(jù)各自的權(quán)限對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控，這在很大程度上降低了員工的工作強(qiáng)度，減少配氣站的工作人員配備，是未來的發(fā)展方向。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.053