Системы телемеханики в газовой отрасли Доктор технических наук Тульского государственного университета - Панарин В.М.; Директор ООО СервисСофт - Панарин М.В.. Зам. директора ООО

Системы телемеханики в газовой отрасли
Доктор технических наук Тульского государственного университета - Панарин В.М.; Директор ООО "СервисСофт" - Панарин М.В.. Зам. директора ООО "СервисСофт" - Тюрин Н.Н.
В статье рассказывается о назначении, функциях и работе системы Ssoft:ТелеPORT, а также о неотъемлемых ее составляющих - блоке телеметрии для станции катодной защиты и программном обеспечении Station Dispatcher.

Проблема защиты газопроводов от коррозии в последнее время приобретает все большее значение. Это связано с тем, что основная часть газопроводов эксплуатируется более 30-50 лет. Применение станций катодной защиты (СКЗ) газопроводов замедляет процесс коррозии металла. Однако для обеспечения наилучшей защиты газопроводов, необходимо контролировать параметры работы СКЗ и при необходимости проводить коррекцию значений защитного потенциала, тока и напряжения в зависимости от состояния грунта, места пролегания газопровода. При этом параметры работы СКЗ не должны выходить за допускаемые пределы.
Зачастую работа этих станций контролируется достаточно редко, как правило, два раза в месяц. При этом нет постоянного контроля работоспособности СКЗ, параметров защиты, сохранности оборудования. Поэтому, предприятия газовой отрасли, все чаще прибегают к использованию средств телеметрии, для получения информации о состоянии исправности СКЗ.
В Тульской области специалистами ОАО "Тулаоблгаз" и ООО "СервисСофт" разработана система телеметрии Ssoft:ТелеPORT на основе сотовой связи GSM. Система состоит из диспетчерских пунктов и блоков телеметрии. Структура системы показана на рисунке 1.

Рис. 1. Структура контроля параметров СКЗ.

Системе контроля параметров СКЗ структурно имеет три уровня. Нижний уровень представляет собой комплекс СКЗ, расположенных по всему региону. В Тульской области находится свыше 1500 станций. Причем они разбросаны по всей территории области, некоторые из них удалены на 150 км друг от друга. На каждой станции устанавливается блок телеметрии, включающий в себя встроенное устройство связи с объектом, микропроцессор обработки данных и GSM-модуль для передачи информации по сотовой связи. Так же блок включает в себя аккумуляторную батарею для обеспечения бесперебойной работы, в случае пропадания сетевого режима. Общий вид блока телеметрии приведен на рис. (2).

Рис.2. Внешний вид блока телеметрии Ssoft:Signal

Блок телеметрии 1 раз в секунду опрашивает параметры СКЗ, напряжение, ток и потенциал. Кроме того, 1 раз в секунду проверяется наличие напряжения питания, значение напряжения на аккумуляторе, уровень поля сотового оператора и контролируется попытки несанкционированного проникновения на СКЗ.
В случае выхода контролируемых параметров за установленные значения или при несанкционированном проникновении, взломе СКЗ, блок телеметрии через сотовую связь передает информацию на диспетчерские пункты и отдельные сотовые телефоны работников ответственных служб через SMS - сообщения. Так же информацию можно передать, набрав определенный номер СКЗ с сотового телефона.
Кроем того, блок телеметрии обзванивает список телефонных номеров через заданный интервал времени; управляет системой посредством SMS - сообщений; имеет возможность назначения имен для входов и выходов. Каждый вход и выход имеет имя, которое используется в посылаемых SMS - сообщениях. Все имена программируются разработчиком системы. Вся служебная информация содержится в тексте программы и может программироваться как при помощи SMS - сообщений, так и непосредственно прошивкой микросхемы. Также для удобства пользования имеется возможность загружать несколько предустановок. Пользователь может выбирать профиль для управления и контроля объекта.

Информация с блоков телеметрии поступает на диспетчерские пункты трестов в районах Тульской области (средний уровень) и на диспетчерский пункт ОАО "Тулаоблгаз" (верхний уровень). Причем на среднем уровне можно работать только с теми СКЗ, которые находятся в данном тресте, а на верхнем уровне со всеми станциями региона.
Для организации рабочих мест диспетчера среднего и верхнего уровней, разработано единое программное обеспечение Station Dispatcher. Для разграничения применений на среднем или верхнем уровне в программе предусмотрена возможность ограничений уровня доступа к информации СКЗ.
Программное обеспечение устанавливается на персональном компьютере. Компьютер подключен через последовательный порт к внешнему модему сети GSM, который позволяет обмениваться SMS-сообщениями с СКЗ. Программа отображает как работу комплекса, в целом телеметрическую информацию. Программа фиксирует все события в комплексе и действия пользователя в журнале событий. Программа имеет главное окно (мониторинг), которое появляется при запуске программы и постоянно присутствует на экране монитора, и ряд вспомогательных окон, которые появляются на экране и закрываются при вызове определенных функций программы. Связь с терминалом поддерживается через драйвер - отдельный программный поток, который запускается из основной программы и обеспечивает прием и передачу информации, а также контроль подключения и исправности модема.
При запуске программы на экране отображается окно запроса пароля, в котором пользователь вводит свои данные. После выбора имени пользователя и ввода пароля, на экране отображается главное окно программы с активной вкладкой "Мониторинг".
В верхней части окна расположено главное меню, состоящее из пунктов: "Администрирование", "Управление", "Мониторинг", "Конфигурирование", "Отчеты", "Настройки", "О программе".
Состав главного меню может различаться, в зависимости от уровня доступа пользователя, работающего с программой (например, у диспетчера в главном меню будут только вкладки: "Управление", "Мониторинг", "Отчеты", "Настройка", "О программе").
Окно "Администрирование" служит для управления списком пользователей программы (создание, редактирование и удаление), доступ к нему имеют пользователи с уровнем доступа не ниже администратора треста.
Окно "Конфигурирование" служит для ввода параметров новых станций, редактирования существующих, поиска и удаления станций из списка.
При запуске программы пользователем на экране появляется окно "Мониторинга". В нем отражается информация по станциям, с которых приходят сообщения, а также последняя информация со станции.
Окно "Управление" используется для обратной связи со станциями, удалённого управления их параметрами и просмотра кода сообщений и команд связи с терминалом.
Окно "Отчеты" служит для формирования отчетов о результатах работы программно/аппаратного комплекса, вывода их на печать или в редактор Microsoft Excel.
В окне "Настройки" пользователь может установить параметры рабочего места, вид окна мониторинга, использование звуковых сигналов и т.д.
В окне "О программе" отображаются наименование и версия программного продукта, информация о разработчике (с возможностью быстрого перехода к сайту или бланку электронного письма) и текущем пользователе.
Внешний вид окна "Администрирования" показан на рисунке 3.

Рис.3. Окно "Администрирование"

Окно состоит из таблицы (1), в которой отображаются все пользователи, зарегистрированные в программе с информацией об имени пользователя, тресте и уровне доступа к программе, и панели (2), на которой расположены кнопки управления списком пользователей. При нажатии на кнопки "Добавить" или "Изменить" отображается окно, в котором можно добавить нового или отредактировать выбранного пользователя.

Окно "Конфигурирование" (рис.4) включает в себя список параметров, необходимых для ввода в базу данных новой СКЗ, кнопку обзвона с целью проверки соединения с блоком телеметрии, а также кнопку добавления новой СКЗ, загрузки списка новых СКЗ, редактирования параметров существующих СКЗ и удаления СКЗ из базы данных.

<

Рис.4. Окно "Конфигурирование"

Список СКЗ из базы данных отсортирован по времени установки. Он включает в себя номер треста, номер СКЗ, адрес, телефон, статус (текущее состояние СКЗ - сбой в работе / режим обслуживания / нормальный режим / отключена в режиме мониторинга), время установки СКЗ (1).
Окно с параметрами выбранной СКЗ, включающее в себя все данные по настройке, управлению и мониторингу (2)
Панель с кнопками редактирования списка станций (3).
" Кнопка "Добавление" служит для указания параметров новой СКЗ и, при повторном нажатии, добавления станции в базу данных.
" Кнопка "Редактирование" служит для редактирования параметров СКЗ и, при повторном нажатии, занесения изменённых параметров в базу данных.
" Кнопка "Удаление" служит для удаления СКЗ из базы данных.
" Кнопка "Поиск" служит для поиска СКЗ в базе данных.
Окно "Мониторинг" (рис.5) включает в себя динамичный список СКЗ либо отображение станций в виде значков, сформированное в соответствии с выбранной сортировкой (1):

- по областям;
- по времени опроса;
- по неполадкам;
- по номеру Трест, Ssoft Signal, СКЗ.

Рис.5. Окно "Мониторинг"
В правой части окна отображается адрес ЭЗУ и параметры сигнала, пришедшего с этого блока телеметрии Ssoft Signal, выделенные красным цветом в случае критических значений (2). Также там отображена дополнительная информация для напоминания диспетчеру о каких-либо важных событиях.
В блоке (3) осуществляется выбор режима сортировки списка СКЗ (ЭЗУ). Список включает в себя номер треста, адрес СКЗ, время сигнала (сигнала о сбое или сигнала опроса) и динамически меняется в соответствии со следующими настройками:
- при сортировке по неполадкам в начало списка автоматически перемещаются те станции, сообщения с которых пришли последними по времени;
- остальные виды сортировки не подразумевают динамическое размещение сообщений в списке;
Если выбран режим отображения станций в виде ячеек, то на значке станции отображается только ее номер, а дополнительную информацию по ней можно получить, наведя на нее курсор мыши и дождавшись появления всплывающего окошка (см. Рис. 6.).

Рис.6. Всплывающее окно с текущей информацией.
Для всех видов сортировки станции динамически обозначаются цветом:
- красным - приславшие сигнал о сбое;
- зелёным - работающие в режиме обслуживания;
- чёрно-белым - работающие в нормальном режиме;
- серым - отслеживание состояние которых, отключено в окне мониторинга;
В нижнем правом углу находятся кнопки управления мониторингом станций:
" Кнопка "Опросить" используется для получения информации о состоянии станции.
" Кнопка "Опросить все станции" используется для обновления информации о всех станциях.
" Кнопка "Отключить" используется для отключения отслеживания СКЗ в окне "Мониторинг".
Окно "Отчеты" показано на рисунке 7.

Рис.7. Окно "Отчеты"

Выбор вида отчета (1).
"Общий отчет" - в итоговый отчет выводится информация по всем установленным станциям во всех трестах.
"Отчет по тресту" - в отчет выводится информация только по станциям текущего треста.
"Отчет по станции" - в отчет выводится информация по одной из станций треста.
"Отчет по опросам" - в отчет выводится информация о количестве запросов и пришедших сообщений.
В зависимости от выбранного вида отчета вид панели может меняться.
Выбор периода времени, для которого будет сформирован отчет (2).
В зависимости от выбранного вида отчета может быть необходимо указать трест или станцию, для которой формируется отчет (3).
Выбор столбцов, информация по которым будет выведена в отчет (4).
Панель с кнопками для формирования выбранного отчета (5).
При нажатии на кнопку "Предварительный просмотр" откроется окно, в котором можно просмотреть внешний вид сформированного отчета и распечатать его средствами программы.
При нажатии на кнопку "Сформировать в MS Excel" будет запущена копия редактора MS Excel и в ней сформирован отчет, который впоследствии можно сохранить или распечатать средствами MS Excel.
Окно "Настройки" показано на рисунке 8.

Рис.8. Окно "Настройки"
В данном окне пользователь программы может настроить внешний вид и звуковые сигналы программы.
Выбор интерфейса окна мониторинга (1). Выбор осуществляется установкой переключателя между пунктами "Ячейки" и "Таблица".
Настройка звуковых оповещений (2). Здесь необходимо установить режим работы звуковых оповещений на данном компьютере. Также здесь можно выбрать звуки в формате *.wav, которые будут проигрываться при каком-либо событии.
Настройка цветового контроля состояния ЭЗУ в окне мониторинга (3).

Окно "Управление" показано на рисунке 9.

Рис.9. Окно Управление
Данное окно предназначено для удаленного управления ЭЗУ и настройки терминала.
Установочные значения для ЭЗУ (метод управления, коэффициент управления в процентах и кол-во SMS - рассылок) (1).
Кнопка "Отправить" служит для установки значений для выбранной в списке станции.
Кнопка "Опросить" служит для получения значений выбранной станции.
Кнопка "Отправить всем" служит для установки значений всем станциям списка.
Кнопка "Очистить СОМ порт" служит для очистки "мусора" СОМ-порта.
Кнопка "Очистить SIM карту" служит для удаления SMS из памяти терминала.
Отображение журнала работы терминала (2).
Список станций (3).

Для запуска программы используется исполняемый файл Project_TerminalControl.exe. После запуска программы, при появлении на экране формы запроса пароля, необходимо пройти авторизацию в системе, выбрав из выпадающего списка имя пользователя и введя пароль. В противном случае работа с программой будет завершена. После этого открывается окно программы с активной вкладкой "Мониторинг". Вид вкладки каждый пользователь может настроить для себя, зайдя на вкладку "Настройки" и выбрав интерфейс вкладки мониторинга. В окне мониторинга можно увидеть текущую информацию обо всех СКЗ, для получения подробной информации необходимо щелкнуть на одной из станций левой клавишей мыши, в окне справа отобразится подробная информация об этой станции. Все несоответствия норме будут выделены красным цветом. Порядок вывода списка станций можно изменить, выбрав режим сортировки в выпадающих окнах в верхней части окна программы, при этом список станций будет автоматически сформирован заново.

Для опроса одной из СКЗ, нужно выделить эту станцию и нажать на кнопку "Опросить". После этого на экране появится окно, в котором будет выведено оповещение о начале опроса станции. Такое же сообщение будет продублировано в строке статуса в верхней части окна программы.
Для опроса всех СКЗ, нужно нажать кнопку "Опросить все станции", после этого все станции будут последовательно опрошены, это может занять достаточно длительное время.
После нажатия кнопки "Опросить", появится окно с информацией, которая автоматически занесется в базу данных и отобразится в таблице в окне "Мониторинг".
В случае выхода параметров работы СКЗ за заданные параметры, а так же в случае несанкционированного доступа на диспетчерский компьютер будут высланы соответствующие данные. При этом на экране появится окно, в котором отображается информация о выходе параметров на СКЗ. Полученная информация будет занесена в базу данных.

Для формирования отчета необходимо выбрать вид отчета в выпадающем списке в верхней части окна программы. Далее необходимо указать период времени, за который нужно сформировать отчет, указать трест или станцию (в зависимости от вида отчета). Затем в окне детализации отчета необходимо выбрать данные, которые должны быть включены в отчет.
После этого нужно нажать на кнопку "Предварительный просмотр" для просмотра отчета и последующей печати средствами программы, или на кнопку "Сформировать в Excel" для передачи данных отчета в редактор Excel, при этом редактор будет запущен автоматически.

Для редактирования пользователей программы необходимо осуществить вход с правами не меньше чем "Администратор треста". Далее с основного экрана, нужно перейти на вкладку "Администрирование". В окне отобразится список зарегистрированных пользователей программы с их правами доступа. Для добавления пользователя нужно нажать кнопку "Добавить" в правой части окна программы. После этого появится диалоговое окно.
В этом окне нужно ввести данные пользователя и нажать кнопку ОК. Для добавления пользователя необходимо чтобы все поля формы были заполнены.
Редактирование существующего пользователя осуществляется так же, при нажатии на кнопку "Изменить".
Управление списком СКЗ доступно только администратору треста, для этого необходимо перейти на вкладку "Конфигурирование". Для ввода новой СКЗ, которой еще нет в списке, нужно нажать на кнопку "Добавить". После этого все поля на панели параметров очистятся, и туда нужно будет ввести новую информацию:
Время установки оборудования можно не указывать, оно будет установлено автоматически.
После этого нужно подтвердить введенные данные, нажав на кнопку "Добавить" еще раз. Для отмены нажмите кнопку "Очистить".
Для изменения параметров выбранной станции нужно нажать на кнопку "Редактирование", ввести в окна новые данные для этой станции и нажать редактирование еще раз для подтверждения внесенных изменений.

Для выбора вида интерфейса окна мониторинга нужно установить переключатель в одно из положений "Таблица" или "Ячейки". По умолчанию установлен вид интерфейса "Таблица".
Для выбора режима звуковых оповещений сначала необходимо выбрать устройство вывода. Это могут быть мультимедийные колонки или системный динамик. Если в системе не установлены колонки, необходимо выбрать режим "системный динамик". В противном случае можно выбрать звуки, которые будут проигрываться при системных событиях, приходе сообщений со станции и ошибках, чтобы прослушать выбранную мелодию, нужно нажать на кнопку справа от окна выбора. Чтобы включить какое либо оповещение его необходимо отметить галочкой слева от названия. После изменения настроек необходимо нажать на кнопку "OK" в нижнем правом углу окна программы, для сохранения и применения настроек.

При удаленном телерегулировании станцией можно установить такие параметры как, способ управления (по току или по напряжению), управляющий коэффициент (0 - 100%) и количество SMS - рассылок: количество диспетчерских пультов, на которые станция будет присылать сообщения.
Для установки параметров следует нажать кнопку "Отправить". Приняв данные, станция автоматически установит параметры и отправит сообщение о текущем состоянии.

Данная система успешно внедрена и эксплуатируема в ОАО "Тулаоблгаз". В настоящее время установлено 140 пунктов контроля на СКЗ, относящихся к трем газовым трестам (Новомосковск, Косая Гора, Щекино). Информация с каждой СКЗ поступает на диспетчерские пункты районных трестов и одновременно на центральный диспетчерский пункт области. При этом трест может просматривать свои СКЗ, а областной пункт все СКЗ. Этим достигается контроль работы трестов со стороны вышестоящей организации.
В процессе эксплуатации система показала надежность и эффективность управления станциями катодной защиты, что способствует сохранности газопроводов и повышает безопасность их эксплуатации.

Список литературы
1) Лихачев В.Л. Подземные хранения газа как фактор повышения энергетической безопасности. Аналитический журнал "Газовый бизнес. Российское газовое общество" ноябрь 2004 г. стр. 44 - 47.
2) В. Притула. Протяжные гибкие аноды в системах катодной защиты. Журнал "Пламя" Газовое хозяйство России. 1999 г. стр. 7 - 10.

Дата добавления: 2015-08-28