彭超龍，楊秀平，陳媛秀

（深圳市燃?xì)饧瘓F股份有限公司，廣東深圳 518049）

0 引言

隨著深圳地區(qū)中壓城市燃?xì)夤芫W(wǎng)輻射半徑的不斷擴大，越來越多的燃?xì)夤芫W(wǎng)逐漸伸向偏遠(yuǎn)地區(qū)，尤其處于管網(wǎng)末端未形成互通互聯(lián)格局的地區(qū)，城市燃?xì)庥脩舭踩€(wěn)定供氣面臨巨大挑戰(zhàn)。為全面掌握偏遠(yuǎn)地區(qū)及關(guān)鍵場所的中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力情況，及時發(fā)現(xiàn)異常和有效處置險情，在基于管網(wǎng)仿真優(yōu)化技術(shù)上需要安裝壓力監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測這些高危地區(qū)的壓力狀況。2009 年以來，深圳燃?xì)庖恢敝铝τ谄h(yuǎn)、高危地區(qū)的壓力測點部署。目前，深圳福田、南山、寶安、羅福、鹽田、坪山、大鵬、龍崗、龍華等地區(qū)總共安裝105 個中壓壓力監(jiān)測點。然而，市民中心、五洲賓館、會展中心和各區(qū)政府等深圳市重點反恐、維穩(wěn)場所，卻一直未部署壓力測點。因此，針對這些重點地區(qū)，擬通過技改立項來部署中壓壓力測點。從而確保這些重點場所安全穩(wěn)定供氣以及全面掌握其周邊管網(wǎng)運行態(tài)勢，以便發(fā)現(xiàn)險情，迅速采取處置措施。

1 一體化壓力記錄儀

一體化壓力記錄儀是一種記錄天然氣管道壓力的電子數(shù)據(jù)記錄儀，主要由壓力傳感器、微控制器、數(shù)據(jù)存儲器、液晶顯示器、鋰電池組以及無線傳輸模塊等部件組成，可直接安裝在管道上自動測量、顯示、記錄管道壓力[1-2]。目前，上海、杭州、武漢等地多家公司開發(fā)的一體化壓力記錄儀可實現(xiàn)自動記錄、保存和打印等功能，已成功應(yīng)用于調(diào)壓器壓力監(jiān)測[3]。例如，上海航天能源EPR 系列壓力記錄儀，因無需外供電，故稱為壓力監(jiān)測的“黑匣子”。該壓力記錄儀采用進口高精度傳感器芯片和低功耗主處理器，具有段式液晶顯示屏和良好的中文界面，顯示測量壓力值和儀表參數(shù)，可通過按鍵設(shè)置和修改參數(shù)。該壓力記錄儀壓力精度達(dá)到0.5 級，防護等級達(dá)到IP65，防爆等級達(dá)到EXia ⅡBT4，采樣間隔最小時間為5 min，內(nèi)置專用存儲器存儲數(shù)據(jù)，電池使用壽命長達(dá)一年。此外，還可以通過讀卡器將數(shù)據(jù)上傳至計算機，可自動為每條管道建立電子壓力數(shù)據(jù)表格和曲線圖。

2 在線式壓力測點裝置

在線式壓力測點裝置通過安裝在燃?xì)夤艿郎系膲毫ψ兯推?，將壓力信號轉(zhuǎn)化成4～20 mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。通過模擬量通道傳送給RTU 控制采集器，最后以無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳送至天然氣調(diào)度中心監(jiān)控終端平臺。在線式壓力測點裝置主要由RTU（采集器）、壓力變送器、無線路由器、電源浮充器、鉛蓄免維護電池、電量變送器以及不銹鋼箱體等組成。在線式壓力測點裝置采用雙鏈路實時在線傳輸數(shù)據(jù)，可保障數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)監(jiān)控的可靠性。眾所周知，在實際運行中無法保證運營商專線鏈路能24 h 正常運行。在線式壓力測點裝置采用雙鏈路設(shè)計傳輸數(shù)據(jù)可以確保某一運營商專線鏈路異常時，實時切換至另一運營商專線鏈路進行監(jiān)控。此外，在線式壓力測點裝置通過擴展相應(yīng)模塊還可監(jiān)測系統(tǒng)供電、電池電壓等多個信號。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動式壓力測點裝置應(yīng)用領(lǐng)域還可擴展至液位、溫度、泄漏等無線測量[4-5]。液位監(jiān)測，例如，閥室、閥井、消防水池液位等，重點閥井在汛期的水位臨時監(jiān)測；密閉環(huán)境泄漏甄別，例如，高壓閥井、中壓閥井、上升立管閥門箱的泄漏等；溫度檢測，例如，LNG 氣化站汽化器區(qū)域環(huán)境溫度臨時監(jiān)控等。

3 優(yōu)缺點分析

基于上述一體化壓力記錄儀和在線式壓力測點裝置的相關(guān)介紹，以及對市場產(chǎn)品調(diào)研了解，總結(jié)一體化壓力記錄儀和在線式壓力測點裝置的優(yōu)缺點。

3.1 一體化壓力記錄儀

一體化壓力記錄儀基本配置由1 臺一體化封裝設(shè)備和1～2個壓力傳感器組成，價格在1.0～2 萬元。

（1）優(yōu)點。①價格比較便宜。②整機產(chǎn)品，設(shè)備體型較小，安裝較方便。

（2）缺點。①各廠家裝置只能采用自家配套軟件平臺進行監(jiān)控，招標(biāo)品牌越多，需建立的軟件平臺越多，管理和維護不方便；②調(diào)度實時監(jiān)控時需登錄各廠家軟件平臺才能進行監(jiān)控；③各廠家通信協(xié)議不能相互通用，無法實現(xiàn)監(jiān)控平臺統(tǒng)一化；④如果在SCADA 進行監(jiān)控，只能各設(shè)備廠家開放數(shù)據(jù)庫連接，然后通過第三方工具采集數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)呈現(xiàn)于SCADA 系統(tǒng)，在SCADA 系統(tǒng)中無法做到現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時上傳及報警；⑤多數(shù)廠家設(shè)備只能支持單鏈路多中心模式，不支持雙卡雙鏈路同時在線傳輸；⑥多數(shù)廠家設(shè)備采用干電池或鋰電池供電，電池容量小，可用時間短；⑦多數(shù)廠家遠(yuǎn)程裝置無法支持實時在線傳輸數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)時間間隔在1～30 min，傳輸間隔越短，電池可用時間越短；⑧一體化壓力記錄儀設(shè)備損壞需進行整體維修維護，無法使用備品備件快速更換；⑨一體化壓力記錄儀一般1～2 年更換一次電池，更換費用也比較昂貴。

3.2 在線式壓力測點裝置

在線式壓力測點裝置基本配置由1 個RTU，1 臺壓力變送器、2 個無線路由器、1 個電源浮充器、1 個鉛蓄免維護電池、1 個電量變送器和1 個不銹鋼箱體組成，價格在2.0～3.0 萬元。

（1）優(yōu)點。①傳輸可靠性高，采用雙鏈路傳輸，可保障數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控的可靠性，當(dāng)某一運營商專線鏈路異常時，可實時切換至另一運營商專線鏈路進行監(jiān)控；②系統(tǒng)可擴展性強，除配置控制器自身I/O 外，可以根據(jù)實際需求擴展I/O；③采用模塊化設(shè)計集成，某一部分設(shè)備或元件損壞，可使用備件替換使用；④設(shè)備穩(wěn)定性好，遠(yuǎn)程終端RTU 和壓力變送器核心設(shè)備均可選擇國外品牌廠商產(chǎn)品，設(shè)備熱穩(wěn)定性好，使用年限時間長；⑤后備供電時間長，支持在線浮充市電供電方式，可根據(jù)用戶后備時間長短需要，自由配置后備電池容量，電池3～5 年更換一次；⑥可為今后管網(wǎng)仿真實時計算提供近實數(shù)據(jù)。

（2）缺點。①通信協(xié)議通用性較差，采用MODBUS RTU 或MODBUS TCP 協(xié)議，對接入站點數(shù)量有一定限制。需在通信前置機（通信服務(wù)器）進行開發(fā)，突破該限制；②設(shè)備總價比較高，需要集成組裝。

為克服產(chǎn)品價格昂貴的缺點，還可以選擇集成式無線DTU。集成式無線DTU 基本配置由1 個無線DTU（帶集成IO口）、1 個壓力變送器或壓力傳感器、1 個電源浮充器、1 個鉛蓄免維護電池、1 個電量變送器和1 個不銹鋼箱體組成。產(chǎn)品價格較一體化壓力記錄儀更低，但可能需要定制開發(fā)通信軟件平臺，集成I/O 數(shù)量有限，僅支持單鏈路數(shù)據(jù)傳輸。

4 總結(jié)

通過上述對比分析發(fā)現(xiàn)，目前市場上使用的一體化壓力記錄儀還存在不便之處，主要是無法實現(xiàn)實時在線傳輸數(shù)據(jù)，多數(shù)廠家設(shè)備不支持雙鏈路傳輸以及后備鋰電池電量有限等。但一體化壓力記錄儀具有產(chǎn)品價格低和安裝部署方便等優(yōu)勢，因此，該類產(chǎn)品適用于中壓城市燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧燃?xì)饪蒲衅脚_大面積、大批量使用。然而，對于一些重點反恐場所、燃?xì)夤芫W(wǎng)偏遠(yuǎn)末端及其其他惡劣環(huán)境，采用數(shù)據(jù)傳輸時延性低、通信穩(wěn)定性好、系統(tǒng)可靠性以及網(wǎng)絡(luò)安全性高的在線式壓力測點裝置則更為適宜，同時可為燃?xì)馄髽I(yè)營造良好營商環(huán)境，確保政府及重要公共場所安全穩(wěn)定供氣提供堅實保障。