基于物聯網的LNG和CNG加氣站遠程無線數據采集與監控系統

摘要：本項目思路是對于現在標準化的LNG氣站，提供一套集成的數據采集控制系統，革新現有站控系統定制模式的缺陷，并解決部分集成站因成本、工期、人員技術等問題安裝不起的問題。
本監控系統是以計算機為基礎，以遠程測控終端RTU 為核心，加上無線數據采集設備等組成，對現場儀表進行數據采集與控制，實現實時監視、數據采集、設備控制、數據存儲、參數調節以及各類信號報警等各項功能。站控系統可以在線實時準確的呈現各 LNG/CNG 加氣站的運行現狀，完成緊急情況下的報警，實現對 LNG/CNG 加氣站進行整體集中的管理，管理人員可以在監控中心遠程監測站內液體液位或進站壓力、泵組工作狀態、出站流量、出站壓力等，提高了系統運行的安全性，為全面實現企業信息化奠定基礎。

關鍵詞： LNG/CNG 加氣站 無線 監控

一、系統背景：
隨著人們對低碳生活的重視，新能源越來越多的被人們開發和利用。其中天然氣就是低碳新能源之一，隨之被應用在汽車燃料上，相應的加氣站就應運而生。加氣站是指以壓縮天然氣（CNG）或者液化天然氣（LNG）形式向天然氣汽車（NGV）和CNG\LNG的拖車提供燃料的場所。目前，城市內的公交，出租車還有部分私家車就是用天然氣作為燃料而運行，不但成本較低，而且環保。
隨著國家產業升級，煤改氣落地實施，目前各地能源服務業務發展迅猛，幾乎每個城市均有節能服務企業，且天然氣站趨向于小型化、模塊化、標準化，而且部分設備供應商已經實現了數據實時采集，如某的儲罐就具備將儲罐參數實時傳輸至服務器，但因沒法實現全站的站控控制，很難推廣。于是在這種背景下，通過無線監控天然氣加氣站的監控系統應運而生。

二、系統組成
本項目思路是對于現在標準化的LNG氣站，提供一套集成的數據采集控制系統，革新現有站控系統定制模式的缺陷，并解決部分集成站因成本、工期、人員技術等問題安裝不起的問題。
BHenergy的加氣站無線遠程監控系統是以計算機為基礎，以遠程測控終端RTU 為核心，加上無線數據采集設備等組成，對現場儀表進行數據采集與控制，實現實時監視、數據采集、設備控制、數據存儲、參數調節以及各類信號報警等各項功能。站控系統可以在線實時準確的呈現各 LNG/CNG 加氣站的運行現狀，完成緊急情況下的報警，實現對 LNG/CNG 加氣站進行整體集中的管理，管理人員可以在監控中心遠程監測站內液體液位或進站壓力、泵組工作狀態、出站流量、出站壓力等，提高了系統運行的安全性，為全面實現企業信息化奠定基礎。

三、工藝流程
由于氣體形態不同，LNG、CNG 加氣站的工藝流程大不相同。CNG 加氣站根據大小規模的不同，其設備流程也各不相同，但目前標準站邏輯流程是一致的。

四、系統框架
1、LNG/CNG 站控系統框架如下圖所示。現場監控設備為RTU 和各類數據采集模塊，實現對站內各測量裝置、泵、壓縮機、售氣機等的數據采集和控制。上位監控系統采用組態軟件，通過軟件的通訊接口，采集RTU中的數據。 

2、監測點站控系統具體硬件設備應用框架如下，現場儀表通過Zigbee信號采集數據后發送到RTU上，再經由RTU上傳到局域網或者云端服務器上，用戶通過顯示器或者手持設備即可看到采集數據，同時可以遠程遙控繼電器開關；
 

五、硬件簡介

（1）遠程測控終端（RTU BH1320）
工作電源：220V AC ±30% 或者 24V DC
RS-485接口：2路
RS-232接口：2路
Ethernet接口：1路
USB接口：1個
AI接口：8路
DI接口：4路
DO接口：4路（用于輸出場合，如電機的啟動、閥門開關等）
帶語音輸出接口
帶24V電源輸出接口
通信規約：MODBUS RTU/ascii   /TCP、DNP3.0、可定制儀表協議
數據傳輸：
GPRS/CDMA、Ethernet、Zigbee、WiFi、433M、PLC、RS-485/RS-232等多種方式可選
工作溫度：-40℃ ～ +80℃
工作濕度：≤95%
防護等級：IP65 

（2）無線壓力變送器（BH1740）
信號傳輸：Zigbee無線
傳輸距離：普通型150m，增強型500m
工作電源：3.6V鋰電池
電池壽命：≥3年（1分鐘上傳一次）
壓力量程：0～60 MPa 可訂制
精度等級：0.5級
過載壓力： 150% F.S
上報周期：1分～12小時 可設定
過程接口：M20×1.5（或按要求訂制）
防爆等級：Exib ⅡB T4 Gb
外殼防護：IP67
工作環境溫度：-40℃～70℃
工作環境濕度：≤95% RH

（3）無線溫度變送器（BH1750）
信號傳輸：Zigbee無線
傳輸距離：普通型150m，增強型500m
工作電源：3.6V鋰電池
電池壽命：≥3年（1分鐘上傳一次）
溫度量程：-50℃～650℃（可訂制）
測量誤差：±1.0℃
上報周期：1分～12小時 可設定
防爆等級：本安型Exia ⅡB T4 GB
外殼防護：IP67
工作環境溫度：-40℃～80℃
工作環境濕度：≤97% RH

六、軟件功能
遠程監測燃氣壓力、溫度、流量、液位；
支持各種監測信息、控制信息、報警信息、操作信息的存儲和歷史記錄查詢。
用戶可以根據需要通過組態軟件來定制程序，這樣界面表現形式更為靈活；
現場出現異常狀況時，控制器發送報警信號，關閉閥門等。

七、總結
監控軟件配套的 LNG/CNG 加氣站監控系統以其完善的人機交互、穩定的系統運行和良好的兼容性、易用易擴展性受到企業用戶的青睞。該監控系統不僅滿足了加氣站監控的實際需求，也為實現企業實時、有效、全面系統化的信息管理和監控、提高了企業的安全水平和綜合自動化水平奠定了堅實的基礎。