控制儀表的應用與發展核心探索

張太友

摘 要：在21世紀的信息時代，控制儀表裝置充分融合了自動化技術、人工智能技術、互聯網技術和現代通信技術，其功能日趨智能化與自動化，應用效果更為良好。目前，智能化控制儀表已經被廣泛應用于化工、冶金、天然氣、石油等各個行業，本文將以天然氣控制儀表為例，系統分析控制儀表的應用與發展，希望能為控制儀表系統設計工作提供參考與借鑒。

關鍵詞：天然氣控制儀表;應用;發展

目前，各城市最常用的天然氣控制儀表當屬IC 卡智能燃氣表，這種控制儀表兼具成本低廉、付費方式便利和技術成熟等優勢。本文將簡單概括天然氣控制儀表系統組合結構，系統論述天然氣控制儀表的應用安全管理功能，并綜合探討如何推動天然氣控制儀表的發展與升級。

一、天然氣控制儀表系統組合結構

當前頗為常用的IC 卡智能燃氣表是一種以物聯網技術為重要依托的智能化控制儀表，組合結構極為緊密，綜合性應用功能良好。所謂的“物聯網”基本概念首次提出于上世紀末，其英文名為The Internet of Things，直譯為“物與物相連接的互聯網”。物聯網是將信息感知、傳遞、識別、分析、測控等功能均連接于互聯網平臺，從而實現信息智能化識別管理目標。從宏觀層次來看，物聯網的特征體現在三個方面：全面性感知，可靠性傳遞，做好設施處理。物聯網層次結構主要分為三層，分別是應用層、網絡層和感知層，其中，應用層的主要功能是智能應用功能、環境監測功能、工業監控功能;網絡層的三大功能是信息識別功能、信息轉換功能和通信網絡功能;感知層是具備傳感器技術功能和短距離傳輸網絡功能。在信息時代，全球都在用物聯網技術來交流信息、完成各種通信活動。從技術集成角度來看，物聯網這種集成技術融合了信息感知技術、信息識別技術、信息傳遞技術、信息分析技術和信息測控技術等優勢。目前，物聯網技術被廣泛應用于各行各業，天然氣儀表設計行業也不例外，在此背景下，以物聯網技術為依托的天然氣控制儀表系統應運而生。從整體結構來分析，天然氣系統組合結構包括三部分，分別是IC 卡智能燃氣表分支系統、前臺服務管理分支系統和后臺安全管理分支系統。此外，天然氣控制儀表系統的基礎平臺是 GSM無線公共通訊網絡平臺，在該平臺的支持下，天然氣控制儀表系統雙向通訊功能更為良好。廣大用戶可以用電腦、手機進行聯網，然后完成本戶燃氣表的充值，查詢燃氣消費狀況，同時，在不受時間和地點控制的狀態下用電腦或者手機控制燃氣表的閥門開關。燃氣公司則可以通過物聯網技術監控燃氣儀表運行狀況做好各戶燃氣計量信息識別、分析與統計工作，根據計量結果自動進行計費、收費，準確實施燃氣通訊，科學管控整個燃氣系統，并與用戶進行信息交流，為用戶提供最優服務。

二、天然氣控制儀表的應用安全管理功能

近年來國內城市燃氣工程建設規模得到了進一步的擴大，但在具體使用過程中，各類事故的發生概率依然相對較高。當前燃氣管道多位于密度大、工商業住宅比較集中的區域，一旦出現事故，必然會導致非常嚴重的經濟損失和造成較大的社會負面影響。針對這一問題，天然氣公司賦予了控制儀表系統較為全面的安全管理功能。從基礎視角來看，執行天然氣控制儀表安全管理工作的系統平臺是應急管理系統，該系統主要是由地理信息系統、三維建模工具和數據庫系統組合而成。其中，地理信息系統（Geographic Information System，英文簡稱 GIS）是一種存儲、分析、顯示和管理地理空間數據信息的軟件，該系統主要功能包括實現空間數據的可視化、存儲數據信息、做好空間分析等，將該系統應用于天然氣應急系統中能夠對燃氣管道的運行進行全方位監測與分析，及時發現潛在的風險因素。三維建模工具 sketchUp是一套3D 繪圖軟件，能夠驅動天然氣應急系統構建完善的三維模型，并通過模型分析了解控制儀表和燃氣管道運行狀況。而且，sketchUp 具備豐富的網絡模型資源，工作人員可以根據實際需求選擇直接調用、插入和修改三維模型。目前，天然氣應急系統主要包括三種數據庫——空間數據庫，模型數據庫和基礎數據庫，這三種數據庫功能各異，互相作用，從而能全面監測燃氣管網的運行狀況。

三、推動天然氣控制儀表的發展與升級

進一步提高天然氣控制儀表應用效果，必須充分借助智能化集成管理技術全面推動天然氣控制儀表的發展與升級，不斷改善控制儀表數據采集處理功能，用LoRa 技術做好測控組網工作，同時，促進集中器和管理中心的有效對接，運用GPRS 無線通信網絡實現智能化控制儀表系統運行狀況的全方位監控，這樣能夠從多重角度降低儀表的電池電能消耗。與此同時，要為控制儀表配備智能化執行器、智能化變送器與數字調節器，適當擴展量程，不斷提升控制儀表的精度與智能化控制效果。其次，要充分借助物聯網技術和遠程安全監控技術全面優化燃氣用戶端管理功能，使工作人員能通過運行后臺安全監督管理系統來實現遠程用戶燃氣表的安全打開與關閉。經過改善后的報警器在發現異常狀況后會立刻將信息傳遞給燃氣公司與用戶，以此降低燃氣事故的損失。另外，應注重健全物聯網控制儀表管理系統，將系統運行監督工作、燃氣資源傳輸工作、用氣方案制定工作、裝表工作和用戶檔案質量管理工作統一歸入燃氣費用核算管理系統之中。

結束語：

綜上所述，發揮天然氣控制儀表的應用價值，提高控制儀表應用效果，必須充分利用物聯網技術、智能化技術、自動化技術等各種先進技術全面優化控制儀表數據采集處理功能和安全應用功能，為控制儀表配備智能化執行器、智能化變送器與數字調節器，適當擴展量程，不斷增強控制儀表的精度。此外，應充分借助遠程安全監控技術做好控制儀表運行監控工作，同時，應注重健全物聯網控制儀表管理系統，以便于做好燃氣能耗記錄工作和費用核算工作。

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