燃气行业物联网应用整体解决方案

2009中国通信业成功解决方案评选获奖方案燃气行业物联网应用整体解决方案北京神州数码思特奇信息技术股份有限公司1.燃气行业特征及需求分析1.1燃气行业业务特征燃气行业的核心业务是服务于广大的城市居民家庭，为城市居民家庭提供生活的必需品——燃气，在提供资源供应的过程中收取合理的差价，即利润。为了给居民供应燃气，燃气公司首先需要与政府签订城市燃气专营协议，建设并维护城市内天然气管道基础设施，包括门站建设、储备库建设、管道敷设及维护，有些城市还为天然气公交车、出租车提供燃气，就需要建设车用天然气加气站；其次，从上游经营主管道的公司（如中石油）拿到天然气供应指标；然后接受居民用户（小区开发商）的供气申请，并建设到居民小区、入户的管道，安装计量表具，按期抄表、收取居民燃气费并提供收费凭证。1.2燃气行业信息化建设现状燃气行业分为三个大的企业形态：采气企业，国内主要是中国石油、中国石化、中国海洋石油勘探公司；输气企业，按照西气东输路线，分段建设、运营；下游城市燃气公司，从输气公司处批发天然气，再建设城市管网，将天然气输送到居民用户家中。采气企业的组织机构就是中国石油、中国石化、中海油的组织架构。输气企业组织架构，一般的部门设置有：董事会、总经理、总工、总会计、生产调度、工程部、技术、审计、财务等。城市燃气公司，一般来说一个城市一个燃气公司或者集团公司，分属于不同的燃气集团总公司，如中燃公司为香港上市的燃气集团公司，下属60多家城市燃气子公司；昆仑燃气公司为中国石油控股的燃气集团公司，下属40多家城市燃气子公司；华润燃气集团公司下属40多家城市燃气子公司。各城市燃气公司较大的一般以集团公司的形式组织，集团公司一般下设有管网建设信息化解决方案分公司，各分区销售分公司以及各种职能部门、设计院所等，有的还下辖有设备制造方面的公司。1.3信息化需求分析图1管道天然气产业链用气户上游中游下游地区内中输管道城市门户站跨地区的长输管道天燃气开采、制造按照上游、中游、下游的行业构成划分，这几类企业对于信息化的需求，上游开采制造企业无需赘述。中游长途输气企业在信息化的需求上主要是生产上的数据采集及监控系统，运营上的管理信息系统、办公自动化系统。着重说明下游分销也就是城市燃气公司的信息化需求，主要包括三大方面：1、燃气销售及抄表系统；2、城市燃气管网监控系统；3、管理信息化系统。2.燃气行业信息化解决方案概述燃气行业涉及生产、传输、存储、计量、使用、营销等多个环节，并且其传输范围长、使用范围广，造成在管理、监控及对客户的使用服务方面做到高质量、统一化、高效率会有很大难度，随着物联网的应用提出，智慧化燃气传输网络逐渐被提到日程上来，通过物联网技术可将原有燃气网络进行有效改造，使其智慧化，帮助燃气公司提高各方面能力。其具体需求可包括：1、以无线自动抄表系统满足城市燃气的售气及抄表方面的信息化需求；2、燃气管网的监控，通过在各主要监控点如门站、调压计量站等，设置GPRS数据采集模块，配合重点区域视频监控、燃气泄露监控，实现对管网的远程无线监控。3、燃气公司建立企业级的管理信息系统，包括OA、邮件、车辆监控，提升燃气公司的整体信息化水平。2009中国通信业成功解决方案评选获奖方案04、按照主管道传输、门站监控、存储站监控、调压计量站、到户传输、加气站、抄表、办公、营销9部分进行分别描述。图2燃气行业信息化解决方案构成3.总体方案3.1燃气泄露监控燃气作为高危气体其泄露的后果非常严重，但由于燃气传输的路线过长，通过人工的方式不可能全面管理与监测，因此燃气泄漏监控作为燃气行业典型物联网应用将被广泛应用，泄露监控将针对燃气行业生产过程全面检测，从生产到传输以及最终的使用，是一个端到端的检测体系。将可燃气报警器安装于需要监测的地点，将声光报警器安装于主控室、前台或其它明显处，通过GPRS数据传输模块与系统连接。当发生燃气泄露时：1、系统发出声光报警并结合电子地图显示报警地点（如图3）。2、系统将以短信的形式对相关负责人和工作人员进行通知，短信形式如：***地点泄露监控器发出燃气泄露报警，请立即赶往处理。信息化解决方案3、事故处理后，工作人员通过电话对监控中心进行汇报，由监控中心人员进行报警的解除。3.2远程流量监控远程流量检测主要用于门站与调压计量站使用，实时监测燃气流量数据，并可针对异常情况进行报警。远程流量监控系统，是与各类气体流量计配套，将被监控的流量计的状态信息通过无线的方式，远程自动上传到监控中心。在监控中心通过计算机及相应的软件对被监控的流量计的状态进行实时监控，从而能及时掌握流量计的计量信息及运转情况。通过监控软件，还可以以报表形式将状态数据进行输出，供进一步分析之用。本系统的实施方案是在流量计工作现场，通过一定的手段（如脉冲、RS485连线）将计量表提供的原始数据采集到我们的远传终端设备中；这些数据在终端设备中经过整理组合后，再通过GPRS的方式发送到连接在互联网上的监控中心服务器上（即监控端）；在服务器上通过我们的监控服务软件对被监控的终端进行管理，同时建立OPC服务器，为组态软件提供OPC服务；再通过我们基于组态软件所开发的监控界面，直观地进行监控和数据分析等工作。思特奇远程流量检测系统是专门针对单一节点流量等相关信息的监控而研发的一套系统，由远传终端和服务端软件组成。在远传终端上，通过选择不同数据处理模块，可以对脉冲信号、串口RS485等常用接口进行数据采集。图32009中国通信业成功解决方案评选获奖方案图4思特奇远程流量检测系统基本方案每组远程流量检测系统由至少3个采集器、1个远传终端、1套服务端软件组成。3.3远程无线抄表用户终端燃气表采用民用无线远传燃气表以及工业无线流量控制器，设备带有阀控、电池供电，通过无线方式抄读以及进行控制。信息无线传输的采取，首先小区内采用无线路由器搭建无线抄表小区网络，表具终端作为网络的终端节点接入。另外，采用GPRS集中器，将小区内的无线抄表网络与燃气公司数据中心建立连接，从而形成一个覆盖所有小区的大网络。网络化抄表方式所需的设备有无线路由器、GPRS无线集中器。同时，为了维修维护方便，以及应对可能出现的网络故障需要应急上门抄表等情况的出现，本方案中也提供了手持式抄表方式，此方式由抄表或维修人员持手持抄表器或PDA无线抄表套件，进入小区内，通过小区无线抄表网络，或者直接点对点方式，对表具进行抄读。抄读的数据带回燃气公司，导入到数据中心的无线监控管理信息平台中。用户远程监控管理信息平台，需采用网络化信息平台方式，在数据中心建立数据库服务器、管理服务器以及应用服务器，燃气公司的各个营业网点，通过VPN方式连接到数据中心，进行相关的业务办理。另外，可以在数据中心通过通信前置机的方式，与银行系统建立连接，从而实现银行的代收费功能，方便用户缴费。燃气公司实施无线自动抄表系统后，会带来如下有益的方面：1、抄表不入户，不会出现扰民等问题。信息化解决方案2、对表具实时监控的能力，随时了解表具运行状态。3、支持远程预收费，提供更方便的缴费手段。4、相比传统IC卡预付费表，可以有效解决“长通阀”、窃气、囤气以及产销差等问题。5、相比有线或载波式远程抄表系统，不需增加额外的布线，安装实施方便。6、为燃气公司节省大量抄表的人力成本。7、实时掌握表具状态，业务信息等，杜绝工作人员私下售气等弊病。8、自动化超收表具信息，进行智能分析统计，提升管理水平。图5信信2009中国通信业成功解决方案评选获奖方案3.4远程视频监控针对存储站、门站、主管道、存储站等重点区域，除了各类监测系统外，在发生意外时还需要及时了解到现场情况进行指挥调度，因此视频监控也是燃气传输中的一个重要辅助手段，其可及时查看区域情况，查看工作人员的工作情况，避免安全隐患的发生。视频监控可根据地理条件选择不同的传输方式，可采用有线传输、移动网络传输、微波传输等，在存储的要求上也可根据不同条件选择，在有前端监控需求（如：门站、计量站等）的地点采用前段存储加中心存储，而无需求（如主管道传输、到户传输等）的则都采用网络存储。思特奇网络视频监控系统由前端采集点、中心管理平台、客户端（包括用户监控中心及各分散监控点）、承载网络四大部分组成。如图6所示。图6系统组成信息化解决方案3.5车辆紧急调度车辆调度系统是利用GPS、互联网以及GIS技术为燃气行业提供车辆定位、车辆运行状态监控、车辆调度、管理和车辆信息管理等业务功能，管理人员可通过电脑（PC机）和互联网登录系统实现对车辆的统一监控、调度以及管理，同时能够提供必要的统计报表最大限度地保证车辆的安全，降低企业日常生产中的管理风险。管理人员可以通过电子地图查询最近的车辆，根据报警情况进行车辆的实时调度排险（如图7所示）。特别是针对燃气行业，其传输线路较长，服务区域广泛，因此若发生问题时及时救援和处理就是一个非常重要的问题，而车辆调度系统可以帮助其解决快速查询车辆，基于位置的智能调度。在事件发生时实时动态部署人员分布，使决策更加准确及时。•日常部署：为巡线人员设置路线，线路分布更加合理科学。•重大工程部署：当发生重大案件时需要协调各方资源时，监控人员根据当前人员车辆分布情况，结合现实状况实时部署调配资源。•紧急事件调度：如遇危情，监控中心可在电子地图上设定某一区域，系统自动搜寻与选择当前行驶在该区域的所有车辆，并可立即向选中车辆发送指令，就近到达现场。流程及效果见图8。图72009中国通信业成功解决方案评选获奖方案3.6其他应用系统3.6.1远程阀门控制当出现泄漏等突发事件，主控室可通过电子地图查询到出事地点的上一级管道传输阀门，通过系统将上一级管道传输阀门进行关闭，避免了人工关闭的不及时性，避免更大事故的发生。3.6.2远程气压监控为监控中心提供采集点的实时气压数据，为燃气公司提供分析数据。图8信息化解决方案评委评语选登：随着信息化技术的发展和深入，家居智能化已经开始进入千家万户，市政服务设施的智能化是智能家居的一个重要环节。本文详细介绍了燃气行业物联网应用解决方案，该系统的建设目标是实现远程全自动联网抄表，统一管理各项资源，统一维护各种设施，借助移动通信技术实现燃气公司的办公信息化和管理信息化。该系统为用户提供生产管理一体化信息系统，实现服务数据、生产数据的统一管理和共享，丰富的统计分析能力为领导决策提供全面的数据支持，全自动的业务办理、服务反馈和沟通平台。这套方案具有一定的成熟性，可独立部署实施，可广泛推广。