CC BY
116
УПРАВЛЕНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 004.7
Е.В. Ларкин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-02-19 [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
М.В. Панарин, асп. (4872) 35-02-19, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
СИСТЕМА СБОРА ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ СТАНЦИЙ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ
Рассматриваются информационно-измерительная система территориально-распределенных станций катодной защиты газопроводов, её назначение, функции, а также неотъемлемые составляющие - блок телеметрии и программное обеспечение Station Dispatcher.
Ключевые слова: газопровод, катодная защита, информационно-
измерительная система, телеметрия, аппаратные средства, программное обеспечение.
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 всех территориально распределенных СКЗ, расположенных на значительных расстояниях вдоль залегания газопроводов, должны синхронно корректироваться для обеспечения эффективной защиты.
В настоящее время защита подземных газопроводов от коррозии производится СКЗ, располагающихся вдоль трассы пролегания трубопроводов и соответствующей газовой арматуры. В зоне ответственности каждой региональной газораспределительной организации находится от 100 до 2000 СКЗ, территориально распределенных на значительных расстояниях и
информационно не связанных между собой. Эти обстоятельства не позволяют обеспечить эффективную защиту, особенно на территориях, где пролегает множество разветвленных газопроводов. Поэтому разработка информационно распределенных СКЗ является важной задачей повышения эффективности защиты от коррозии подземных газопроводов.
Метод решения поставленной задачи основан на использовании ОБМ-связи для организации сбора информации со всех СКЗ, выработки управляющих сигналов и их передачи на каждую СКЗ с единого диспетчерского центра. Информационно-измерительная и управляющая система территориально распределенных СКЗ имеет структуру, приведенную на рис. 1 [1].
Рис. 1. Структура информационно-измерительной системы территориально распределенных станций катодной защиты
Информационно-измерительная и управляющая система имеет три уровня. Нижний уровень представляет собой комплекс СКЗ, территориально распределенных и расположенных на значительных расстояниях между собой. На каждой СКЗ нижнего уровня устанавливается блок телеметрии, включающий в себя встроенное устройство связи с объектом, микропроцессор обработки данных и ОБМ-модуль для передачи информации по ОБМ-связи. Также блок включает в себя аккумуляторную батарею для обеспечения бесперебойной работы в случае пропадания сетевого напряжения. Блок телеметрии в составе СКЗ показан на рис. 2.
Блок телеметрии через заданный интервал времени опрашивает параметры СКЗ: напряжение, ток и защитный потенциал. Кроме того, проводится проверка наличия напряжения питания, значения напряжения на ак-
кумуляторе, уровня поля сотового оператора, контролируются попытки несанкционированного проникновения на СКЗ.
В случае выхода контролируемых параметров за установленные значения, при несанкционированном проникновении или взломе СКЗ блок телеметрии в автоматическом режиме через сотовую связь генерирует и передает информацию о возникновении нестабильной (аварийной) ситуации на отдельные сотовые телефоны работников ответ-
Рис. 2. Блок телеметрии ственных служб через
в составе СКЗ 8М8-со°бщения.
Информация с блоков телеметрии поступает на районные диспетчерские пункты (средний уровень) и на региональный диспетчерский пункт (верхний уровень). Причем на среднем уровне можно работать только с теми СКЗ, которые находятся непосредственно в данном районе, а на верхнем уровне - со всеми СКЗ региона.
Права доступа к СКЗ на среднем и верхних уровнях разграничены. Если на среднем уровне доступны функции сбора информации и управления СКЗ, то на верхнем возможен только сбор информации о параметрах коррозионной защиты. Этим достигается разграничение функции районных и региональных диспетчерских пунктов в информационно-измерительной и управляющей системе территориально распределенных СКЗ.
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 фиксирует все события, происходящие в системе, и действия диспетчера 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 [2].
В процессе работы информационно-измерительной и управляющей системы территориально распределенных СКЗ информация с таких приборов СКЗ, как амперметр, вольтметр, счетчик расхода электроэнергии, через блок сопряжения поступает на входные контакты блока телеметрии со встроенным контроллером управления, где происходят обработка данных и формирование пакетов для последующей передачи по ОБЫ-каналу на средний и верхний уровни. Аппаратно-программный комплекс рабочего места диспетчера принимает поступившие пакеты данных с блоков телеметрии станций катодной защиты и в автоматическом режиме производит обработку и анализ данных с последующим отображением их на экране компьютера. На рис. 3 изображено рабочее окно программы диспетчера.
Рис. 3. Рабочее окно программы диспетчера
Диспетчер оперативно получает информацию о величине защитного электрического тока, напряжения, уровне защитного потенциала, показаниях счетчика расхода электроэнергии. Вся полученная информация сохраняется и архивируется в базе данных, что позволяет формировать отчеты и строить графики за различные временные периоды по любым станциям катодной защиты. Обеспечивается экстренная звуковая и световая сигнализация пр и обр ьве кабеля, потер е питания в связи с несанкционированным доступом к СКЗ. Также в системе реализована функция телеуправления, что позволяет диспетчеру удаленно регулировать текущие параметры рабо-
ты СКЗ, тем самым поддерживать необходимый уровень защитного потенциала на всей территории пролегания подземных газопроводов.
Результаты работы внедрены на территориально распределенных СКЗ ОАО «Тулаоблгаз».
Список литературы
1. Адаптивная система катодной защиты подземных сооружений: пат. № 2366760 Рос. Федерация. Опубл. 10.09.2009. Бюл. № 25.
2. Системы телемеханики объектов электрохимической защиты подземных газопроводов / М.В. Панарин [и др.]: международный науч.-практ. Симпозиум; под общ. ред. чл.-корр. РАН В.П. Мешалкина.Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 98 - 102.
E. Larkin, M. Panarin
Information-acquisition system of pipeline cathode protection stations condition
The appointment, functions and activities of geographically distributed information-measuring system of gas pipelines cathode protection stations, as well as its integral components - the telemetry unit for cathode protection stations and software «Station Dispatcher» are presented.
Key words: gas pipeline, cathode protection, information-measuring system, telemetry, hardware, software.
Получено 07.04.10
УДК 502.7:502.55
Э.В. Рощупкин, канд. техн. наук, доц.
(4872) 35-37-60, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОТЛАДКА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРАХ
Приводятся описание способа отладки текста программы и моделирования работы электронной схемы мобильного поста автоматизированной системы экологического мониторинга на микроконтроллере в пакете PROTEUS.
Ключевые слова: микроконтроллеры, мониторинг, моделирование, виртуальная модель, отладка, работа по шагам.
При построении распределенной автоматизированного системы экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха использованы микроконтроллеры AVR фирмы «Atmel» (США) [1]. При этом возникла необходимость многоразового изменения алгоритма действия устройства, что приводило к постоянному изменению текста программы, её компиляции. После каждого изменения программы было необходимо вы-
