1 概述
为适应城市燃气事业的发展，要求燃气企业对燃气储配站、高-中压调压站、重点工业用户、管网关键节点的安全运行状况、运行压力、流量等数据及现场环塘隋况，实施动态监测、远程遥控管理。现有高-中压调压站一般为有人值守，随着社会经济的发展，为尽快建设节约型社会，应推广应用无人值守调压站，采用数据采集与监控系统。天津外环外区域在对原有人值守高-中压调压站进行改造的同时，新建高-中压调压站也尽可能应用此项技术，目前已完成了系统建设，应用效果较好。燃气无人值守高-中压调压站可节省建设用地，节省投资费用，节省管理成本，节省人力资源及运营费用等，并能动态监测、远程遥控，提高调度效率。
2 无人值守调压站系统组成及内容
2.1 系统子站设备构成
系统子站包括流量计、双金属温度计、压力变送器、差压变送器、温度变送器、阀门电动执行机构、可燃气体泄漏检测变送器、加臭机控制器、红外对射器、摄像机、视频服务器、EPS (Emergency Power Supply，备用电源)等主要设备。
2.2 系统对子站监控的技术参数
系统对子站监控的技术参数有进、出站燃气压力、温度、计量数据、气体泄漏浓度检测报警状态、电动阀门状态、伴热运行信号等，以上参数均应符合《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)的要求。
2.3 采集终端
被安装在现场的RTU (Remote Terminal Unit，远程测控单元)定时从现场仪器仪表通过线缆获取数据，按内置程序采集数据后执行操作指令。图像部分由摄像机传给服务器，对视频信号解码压缩后以数字视频流的形式上传。
2.4 通信网络
① 数据的传输
由有线DDN (Digital Data Network，数字数据网)、ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线路)及GPRS (General Packet Radio Service，通用分组无线服务)无线网络通过MODEM(调制解调器)实现有线及无线双通道冗余传输，在吞吐量较小、实时性要求不高时可灵活采用GPRS无线通信方式。
② 图像的传输
视频监视图像在有线通信网络可覆盖的区域采用有线DDN或ADSL通信方式，如有线通信网络覆盖不到或单独为此敷设专线不经济的区域，可对该站点采用CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)无线通信方式传输图像，通过MODEM至调度管理中心并以动态显示。在无线通信频段未达到3G(3rd Generation，第三代数字通信)的现状下，采用此通信技术将站区现场动态图像进行传输，并能够满足远程监控调度的管理要求，是对无线传输动态图像(图像压缩-解压)的一大突破。目前在天津外环外有线通信网络覆盖不到的区域进行了应用，效果较好。
2.5 调度管理中心
由人机界面软件和视频显示终端组成。上位系统可显示模拟工艺界面及上传的视频流解码，并处理上传来的数据。系统既有防止误操作的验证和甄别功能，又有条件查询、数据汇总、生成报表等功能，并对设备的运行情况做出判断，在异常情况下自动采取必要措施。
2.6 远程控制
系统不仅可以实现远程控制开启阀门、改变运行参数、设定报警上下限值、解除或开启布防等功能，还可自动检测流量计运行工况。当检测到的运行工况流量数据与设定在控制器内流量阈值等同时，控制器发出对流量计设备进行切换计量的指令。流量计所在管道上电动阀门自动关闭或打开，使流量计设备自动切换到另外一路计量管道上，运行不同量程的计量设备，实现大、小流量自动切换。以上功能的完善真正实现了科学管理、按需供给、安全监管，既保证了无人值守燃气高-中压调压站的节能运行，又使燃气资源得到科学的调配，且确保公平、公正、准确计量。
2.7 侵入监视管理
通过红外感应可侦测是否有外部人员侵入，用摄像监视是否有外部人员侵入系统设备所在的监控范围内，并将侦测、监视到的红外感应信号、图像信号通过通信系统传送到上级调度管理中心，同时红外感应侦测输出报警信号，上级调度管理中心可通过人机界面立即发现，并采用人工或自动控制联动现场声光报警器报警。
3 无人值守调压站特点
① 系统的扩充性及扩容性
无人值守燃气调压站有其特殊性，在无人值守的情况下必须保证其系统设施达到安全可靠运行，同时对整个燃气工艺系统还要求具备相当的可扩充性和可扩容性(具有可扩充调压器的流通能力、可扩容增大流量计量的能力)，能充分满足用户对燃气近期用气需求及远期用气需求的变化。建设无人值守燃气调压站，在保证现场设施安全的前提下，关键要做到无人值守调压站的运行模式、运营管理能够满足节约型社会的要求，达到企业对燃气资源的优化分配，能为企业生产创造最大利润。要做到在无人值守燃气调压站的设计理念上具有前瞻性、安全保障上具有恒久性、运营管理上具有经济可比性、环境保护上具有环保节能性。在此原则指导下建设的无人值守燃气调压站打破了原有燃气高-中压调压站的建设模式、运行管理模式，并兼容吸收国外燃气站场建设与运行管理的先进经验，凸现出现代化城市建设与现代化管理理念、企业文化的有机结合。
② 系统的兼容性及前瞻性
通信系统兼容多种数据通信网络，数据与图像以有线或无线方式有机地结合，稳定地传输，证实了系统的兼容性。新型的无人值守燃气高-中压调压站是将前瞻性的创新设计方式、先进的燃气设备与现代化仪表传感技术、过程控制技术、自动调节技术、计量控制技术、安全防护技术、计算机多媒体技术、通信技术等有序地融合为一体，形成一套完善的无人值守燃气高-中压调压站自控系统，实现对站点的现场监测和远程控制。
③ 系统的先进性
在完善的无人值守燃气高-中压调压站系统设施安全保障的前提下，系统在计量工艺中打破原有计量模式，采用按用户实际用气量需求自动识别并调控计量设备，按设定工况量程范围与用户流量需求范围，自动检测流量计输出的计量数据，必要时对计量设备自动切换，使用户与燃气企业在贸易计量、供需平衡上达到按需供应、安全监管、节能运行。通过对运行工况数据的动态监控管理，对远程站内计量等关键设备运行模式采取自动或远程遥控操作，做到以现场实际采集数据为依据，对远程无人值守站运行实现科学的动态管理，既保证在宏观指导下燃气资源科学调配，又保证了独立的远程无人值守高-中压调压站经济节能运行。依据此模式设定的程序控制方式，不仅符合节约型社会要求，而且使企业对远程无人值守调压站的监管从人力、物力、财力方面做到用最少的投入获取最大的回报，为企业创造最大的经济效益。
4 无人值守调压站安全防护系统
① 安全性的设计依据
无人值守燃气高一中压调压站依据《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)附录B燃气输配系统生产区域用电场所的爆炸危险区域等级和范围的划分，《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50058—2002)第2章爆炸性危险环境第2节爆炸性气体环境危险区域划分、第3节爆炸性气体环境危险区域的范围等的相关规定，无人值守燃气调压站属“一区”爆炸危险环境场所，介质属易燃、易爆、易中毒的高危气体，高-中压燃气调压站的建设，首要问题就是安全第一，而建设无人值守高-中压调压站，安全更是关键。
② 保证安全的设备配置
运用先进的燃气设备与现代化仪表传感技术、过程控制技术、自动调节技术解决了来自无人值守燃气调压站运行的潜在危险，但还有来自外部未知的危险源存在。为有效地保证无人值守燃气调压站运行的现场环境安全，采用远红外侦测安全防护系统与摄像监视系统、声光报警系统、外部预警通信联动系统紧密结合，利用先进通信技术，将现场实况侦测的报警信号、现场监视图像信号传送到燃气调度管理中心，在调度管理中心采用计算机网络、通信系统、视频计算机、监控、监视软件系统相结合，利用组态软件、数据库、嵌入式网络动态域名解析、视频图像系统，进行动态监控、监视远程无人值守燃气调压站的内部运行工况、外部运行环境。
③ 系统的安全性
安全防护系统技术应用在无人值守燃气高-中压调压站(房亭式橇装柜)周围，设定安全防护区域。在安全防护区域边界设置对射式红外探测器、声光报警器、网络摄像机，安全防护区域内设置现场、远程无人值守自控子系统、安全防护子系统、配电、照明子系统监控装置，安全防护区域边界设置的对射式红外探测器、网络摄像机实时侦测、监视着安全防护区域。当监测到安全防护区域存在外部危险源时，现场安全防护子系统自动启动声光报警系统，同时将报警信号、图像传输到调度管理中心，在调度管理中心的模式上采用远程人工按键操作与现场声光警报器自动联动方式，既提高无人值守燃气调压站安全防护级别，又做到在调度管理中心根据现场传来的图像、报警信号进行辨别性报警、记录。在发现有外部人员进入时，既可避免误报，又可在确定是来自外部危险源的同时，确认联动现场报警器报警并与公安局110指挥报警中心、燃气安全巡视单位预警联动，迅速出动，将安全隐患、灾害消灭在萌芽之中。
5 经济分析
若按照原有城市燃气高-中压调压站建设管理模式，均为有人值守，建设1座流量为2×104 m3/h的高-中压调压站，需征地约700 m2，土建、工艺、仪表、通信、水暖电等配套设施造价约220×104 元，且人员编制不少于6人，采取四班三运转负责管理站内工艺设备、公共设施、现场仪表、计量、通信系统的安全运行、维护。对有人值守调压站与无人值守调压站进行经济分析比较，建设1座相同规模的无人值守调压站造价约180×104 元，可为企业节省造价约40×104 元，还可节省6人的工资、福利、管理费约15×104 元/a，同时减少了建设用地及企业管理成本，所带来的经济效益是较大的。
5/6/2010
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