淺析基于GMS網(wǎng)絡(luò )的多通道水中油在線(xiàn)監測系統研究論文
1 國內外同類(lèi)產(chǎn)品和技術(shù)情況
發(fā)達國家的在線(xiàn)水中油監測技術(shù)研究比較早，代表性企業(yè)有加拿大ARJAY 公司、美國Turner Designs公司和德國Deckma 公司。
在國內，也有部分中小企業(yè)引用國外技術(shù)，進(jìn)行了自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。如北京利達科信環(huán)境安全技術(shù)有限公司的KS2902 水中油在線(xiàn)監測儀，已經(jīng)廣泛應用于船舶、石油、化工、電力等多種行業(yè)中的循環(huán)水漏油在線(xiàn)監測，以及江河、湖泊水體石油類(lèi)物質(zhì)排放的實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監控。其現場(chǎng)檢測精確度、范圍以及技術(shù)水平等已經(jīng)接近美國、德國公司同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)。綜上分析，不管是國內還是國外，在水中油監測技術(shù)上已經(jīng)達到相當高的水平，特別是在信號傳感上更是如此。但是這些現有產(chǎn)品都停留在單點(diǎn)本地監測，無(wú)法滿(mǎn)足在線(xiàn)遠程監測及告警，更談不上遠程集中管理。
2 多通道水中油在線(xiàn)監測系統的組成
2.1 系統主要功能
本項目的總體目標是建立長(cháng)江及鄱陽(yáng)湖大范圍區域水體、濕地防范石油類(lèi)污染物的高精度在線(xiàn)監測與實(shí)時(shí)報警系統管理網(wǎng)絡(luò )與平臺。該平臺監測面積大，需10 臺儀器同時(shí)運行，趨勢測量0～200ppm，精確度±1ppm，并具有自動(dòng)清洗等功能。另外，系統可實(shí)現點(diǎn)對面的數據采集、傳輸與集成處理功能，即多臺水中油在線(xiàn)監測儀的數據在中控室的一臺數據處理器上可實(shí)時(shí)顯示監測數據、歷史數據存儲、異常數據識別與報警、系統故障診斷和顯示等，還可實(shí)現多臺水中油在線(xiàn)監測儀監測數據同時(shí)進(jìn)行集中、遠距離數采與傳輸，信號衰減率小于10%。
2.2 在線(xiàn)監測系統連接框圖
多通道水中油在線(xiàn)監測系統總體實(shí)現框圖所示。整個(gè)系統包括現場(chǎng)監測采集系統、信號傳輸系統、數據庫服務(wù)器和遠程監控終端四大部分，其中現場(chǎng)監測系統及信號傳輸系統是整個(gè)系統的核心。下面將詳細介紹各主要模塊的設計。
2.3 在線(xiàn)監測系統各組成部分主要性能
2.3.1 現場(chǎng)監測采集系統
整個(gè)系統能容納100 個(gè)分布式煉油機組的數據采集，每個(gè)煉油機組可設置10 個(gè)采集點(diǎn)，采用非接觸傳感器進(jìn)行在線(xiàn)監測，即時(shí)讀數，完成水中油各參數的實(shí)時(shí)監測、采集、處理，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式把數據傳輸到遠程監控終端。
現場(chǎng)監測采集系統原理框圖如圖二所示。它是利用光在通過(guò)清水和含油水時(shí)，透射和折射情況會(huì )發(fā)生較大差異的現象，通過(guò)光電轉換元件將其轉換成電信號，再經(jīng)過(guò)放大運算電路處理，使之成為與水中含油量基本成線(xiàn)性變化的電壓信號。一方面，經(jīng)過(guò)A/D 變換器用數碼管顯示出來(lái);另一方面，經(jīng)過(guò)放大器放大的信號與基準進(jìn)行比較，當超過(guò)報警閥值時(shí)，啟動(dòng)報警電路工作，產(chǎn)生報警信號;報警信號經(jīng)過(guò)功率放大，推動(dòng)報警器和閥門(mén)控制電路工作，關(guān)閉排放閥。
2.3.2 信號傳輸系統
由安裝在流域水體中的檢測儀(傳感器)采集水中含油狀況數據，然后傳遞給智能控制單元，同時(shí)按照Modbus 協(xié)議結構封裝成數據包，最后將數據傳遞給無(wú)線(xiàn)數據發(fā)送單元以GPRS 模式發(fā)送出去。由遠程終端發(fā)送的數據經(jīng)GSM 網(wǎng)絡(luò )接入到Internet網(wǎng)，再由Internet 網(wǎng)接入到內部局域網(wǎng)中，首先實(shí)時(shí)數據進(jìn)入主通訊服務(wù)器進(jìn)行數據接收，解析同時(shí)存儲到數據庫，然后提取部分檢測點(diǎn)數據交由防漏與智能預警檢測服務(wù)進(jìn)行檢測。最后循環(huán)水監測中心管理人員通過(guò)B/S 管理客戶(hù)端對整個(gè)系統進(jìn)行監控、管理與維護。
2.3.3 數據庫服務(wù)器
本文提出一種異步接收異步處理方式，該方法是采用導步接收方式存入循環(huán)緩存，同時(shí)有另外的多個(gè)處理線(xiàn)程對循環(huán)隊列中的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)解析、存儲與處理。接收線(xiàn)程與處理線(xiàn)程各自獨立處理，采用信號量方式進(jìn)行多線(xiàn)程同步。異步接收線(xiàn)程將網(wǎng)絡(luò )數據隊列中的數據依次存入到數據循環(huán)緩存隊列中，然后對每個(gè)數據循環(huán)緩存隊列分配一個(gè)專(zhuān)用的處理線(xiàn)程進(jìn)行數據處理，從而達到實(shí)時(shí)處理數據的目的。
數據監測中心主通訊服務(wù)的設計采用DelphiXE2 作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，以控件編程模式編寫(xiě)程序，大大減化編程過(guò)程，減少代碼編寫(xiě)工作量，縮短開(kāi)發(fā)期。
2.3.4 遠程監控終端
本系統擬采用ASP.NET 技術(shù)，實(shí)現異步數據獲取，進(jìn)行基于B/S 結構設計的監控平臺與管理平臺開(kāi)發(fā)，實(shí)現Internet 網(wǎng)上實(shí)時(shí)監控與數據處理。
3 多通道水中油在線(xiàn)監測系統關(guān)鍵技術(shù)
在研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們主要解決了以下關(guān)鍵問(wèn)題：
3.1 主通訊服務(wù)器實(shí)時(shí)數據處理
由于遠程循環(huán)水含油監測點(diǎn)數量多，而且采集數據頻率要求高，導致了主通訊服務(wù)器承受著(zhù)大容量數據實(shí)時(shí)處理的壓力，本研究采用多線(xiàn)程異步處理的.方式，實(shí)現穩定實(shí)時(shí)的主通訊服務(wù)器功能。
3.2 循環(huán)水含油監測防漏告警
從理論上深度研究并建立告警模型，同時(shí)結合實(shí)時(shí)數據處理，根據監測的數據變化趨勢，估算漏油的可能性，提高了檢測的效率。
4 結束語(yǔ)
本文研制了一套基于GMS 網(wǎng)絡(luò )的新一代多通道水中油在線(xiàn)監測系統，包括水中含油量采集與控制器單元、監控中心通信服務(wù)軟件、數據庫服務(wù)系統、實(shí)時(shí)預警與遠程自動(dòng)控制處理、基于B/S 結構設計的監控平臺與管理平臺。系統實(shí)現了多臺水中油在線(xiàn)監測儀的數據在中控室的一臺數據處理器上可實(shí)時(shí)顯示監測數據、歷史數據存儲，異常數據識別與報警、系統故障診斷和顯示等功能。系統廣泛應用于石油、化工廠(chǎng)廢水排放監測;鍋爐補給水及冷凝水的漏油監測;循環(huán)冷卻水漏油監測;水力發(fā)電站壩水坑水中油監測;江河、湖泊水體油污染監測有助于企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，并帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
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