一體化壓力記錄儀與在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置比較

彭超龍，楊秀平，陳媛秀

（深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)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(kuò)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(chǎng)所的中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常和有效處置險(xiǎn)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(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)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(gè)中壓壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。然而，市民中心、五洲賓館、會(huì)展中心和各區(qū)政府等深圳市重點(diǎn)反恐、維穩(wěn)場(chǎng)所，卻一直未部署壓力測(cè)點(diǎn)。因此，針對(duì)這些重點(diǎn)地區(qū)，擬通過技改立項(xiàng)來部署中壓壓力測(cè)點(diǎn)。從而確保這些重點(diǎn)場(chǎng)所安全穩(wěn)定供氣以及全面掌握其周邊管網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，以便發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)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(chǔ)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(dòng)測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(cè)[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(cè)的“黑匣子”。該壓力記錄儀采用進(jìn)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(cè)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(jí)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65，防爆等級(jí)達(dá)到EXia ⅡBT4，采樣間隔最小時(shí)間為5 min，內(nèi)置專用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，電池使用壽命長(zhǎng)達(dá)一年。此外，還可以通過讀卡器將數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)，可自動(dòng)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(cè)點(diǎn)裝置

在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置通過安裝在燃?xì)夤艿郎系膲毫ψ兯推鳎瑢毫π盘?hào)轉(zhuǎn)化成4～20 mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。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(tái)。在線式壓力測(cè)點(diǎn)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(hù)電池、電量變送器以及不銹鋼箱體等組成。在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置采用雙鏈路實(shí)時(shí)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(shí)際運(yùn)行中無法保證運(yùn)營(yíng)商專線鏈路能24 h 正常運(yùn)行。在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置采用雙鏈路設(shè)計(jì)傳輸數(shù)據(jù)可以確保某一運(yùn)營(yíng)商專線鏈路異常時(shí)，實(shí)時(shí)切換至另一運(yùn)營(yíng)商專線鏈路進(jìn)行監(jiān)控。此外，在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置通過擴(kuò)展相應(yīng)模塊還可監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電、電池電壓等多個(gè)信號(hào)。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動(dòng)式壓力測(cè)點(diǎn)裝置應(yīng)用領(lǐng)域還可擴(kuò)展至液位、溫度、泄漏等無線測(cè)量[4-5]。液位監(jiān)測(cè)，例如，閥室、閥井、消防水池液位等，重點(diǎn)閥井在汛期的水位臨時(shí)監(jiān)測(cè)；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(cè)，例如，LNG 氣化站汽化器區(qū)域環(huán)境溫度臨時(shí)監(jiān)控等。

3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

基于上述一體化壓力記錄儀和在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置的相關(guān)介紹，以及對(duì)市場(chǎng)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(cè)點(diǎn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

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(tái)一體化封裝設(shè)備和1～2個(gè)壓力傳感器組成，價(jià)格在1.0～2 萬元。

（1）優(yōu)點(diǎn)。①價(jià)格比較便宜。②整機(jī)產(chǎn)品，設(shè)備體型較小，安裝較方便。

（2）缺點(diǎn)。①各廠家裝置只能采用自家配套軟件平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控，招標(biāo)品牌越多，需建立的軟件平臺(tái)越多，管理和維護(hù)不方便；②調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)需登錄各廠家軟件平臺(tái)才能進(jìn)行監(jiān)控；③各廠家通信協(xié)議不能相互通用，無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺(tái)統(tǒng)一化；④如果在SCADA 進(jìn)行監(jiān)控，只能各設(shè)備廠家開放數(shù)據(jù)庫(kù)連接，然后通過第三方工具采集數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳及報(bào)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(shí)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(shí)間短；⑦多數(shù)廠家遠(yuǎn)程裝置無法支持實(shí)時(shí)在線傳輸數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)間間隔在1～30 min，傳輸間隔越短，電池可用時(shí)間越短；⑧一體化壓力記錄儀設(shè)備損壞需進(jìn)行整體維修維護(hù)，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(fèi)用也比較昂貴。

3.2 在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置

在線式壓力測(cè)點(diǎn)裝置基本配置由1 個(gè)RTU，1 臺(tái)壓力變送器、2 個(gè)無線路由器、1 個(gè)電源浮充器、1 個(gè)鉛蓄免維護(hù)電池、1 個(gè)電量變送器和1 個(gè)不銹鋼箱體組成，價(jià)格在2.0～3.0 萬元。

（1）優(yōu)點(diǎn)。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(yùn)營(yíng)商專線鏈路異常時(shí)，可實(shí)時(shí)切換至另一運(yùn)營(yíng)商專線鏈路進(jìn)行監(jiān)控；②系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，除配置控制器自身I/O 外，可以根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展I/O；③采用模塊化設(shè)計(jì)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(guó)外品牌廠商產(chǎn)品，設(shè)備熱穩(wěn)定性好，使用年限時(shí)間長(zhǎng)；⑤后備供電時(shí)間長(zhǎng)，支持在線浮充市電供電方式，可根據(jù)用戶后備時(shí)間長(zhǎng)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(shí)時(shí)計(jì)算提供近實(shí)數(shù)據(jù)。

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

為克服產(chǎn)品價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，還可以選擇集成式無線DTU。集成式無線DTU 基本配置由1 個(gè)無線DTU（帶集成IO口）、1 個(gè)壓力變送器或壓力傳感器、1 個(gè)電源浮充器、1 個(gè)鉛蓄免維護(hù)電池、1 個(gè)電量變送器和1 個(gè)不銹鋼箱體組成。產(chǎn)品價(jià)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(tái)，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(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(jià)格低和安裝部署方便等優(yōu)勢(shì)，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_(tái)大面積、大批量使用。然而，對(duì)于一些重點(diǎn)反恐場(chǎng)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(shí)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(cè)點(diǎn)裝置則更為適宜，同時(shí)可為燃?xì)馄髽I(yè)營(yíng)造良好營(yíng)商環(huán)境，確保政府及重要公共場(chǎng)所安全穩(wěn)定供氣提供堅(jiān)實(shí)保障。