专利名称：长距离管道输煤scada监控系统及应用方法
技术领域：
本发明涉及企业生产系统的监管与控制，具体涉及长距离管道输煤SCADA监控系统及应用方法。
背景技术：
第一代监控技术是“一对一”的传输方式，即每一个测点要有一对专用电缆来传输数据，具有代表性的是上世纪60年代法国的CTT63 / 40系统和波兰的CMM — 20系统；第二代为频分制传输系统，即按频率划分信息通道，具有代表性的当属西德H+F公司推出的TF2系统；70 80年代开始出现处理器系统，90年代出现多媒系统和数字视频系统，21世纪视频监控技术进入了全行业的管理。2000年以来企业安全生产监测监控系统开始应用于我国煤炭企业，现有技术存在使用范围面窄，仅适用矿区及井下安全生产监测监控的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，使用方便，安全、可靠，采用可编程逻辑控制器为核心的全线监控和数据采集系统的长距离管道输煤SCADA监控系统。本发明的另一目的是提供监控系统的应用方法。为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的一种长距离管道输煤的SCADA监控系统包括监控中心、计算机管理网、网闸防火墙、网络打印机、组态管理工程师站、SCADA操作站、数据采集服务器、实时/历史数据采集服务器、监控数据磁盘阵列、Web服务器、DMS维护工作站、DMS数据服务器、路由器、卫星接收装置、供水站子控站PLC控制柜、压力检测站子控站PLC控制柜、制浆工程师站、制浆操作员站、泵站工程师站、泵站操作员站、制浆PLC主控柜、制浆PLC I/O柜、泵站PLC主控柜、泵站PLC I/O柜、水击保护PLC主控柜、终端工程师站、终端操作员站、首端管理设备、缓冲仓变电站通讯管理设备、泵站变电站通讯管理设备、终端变电站、干燥车间、终端管理设备、水泵房、制浆车间变电所通讯管理设备、泵站变电站通讯管理设备、脱水车间、生产系统、终端变电所通讯管理设备、2. 5Gbps和155Mbps光纤传输信道,本发明的特殊之处在于所述第一监控中心、第二监控中心、企业计算机管理网与控制网网闸防火墙连接；其中所述控制网网闸防火墙的两端依次分别与一网络打印机、组态管理工程师站、SCADA操作站、另一网络打印机、一数据采集服务器、另一数据采集服务器、一实时/历史数据采集服务器、另一实时/历史数据采集服务器、Web服务器、DMS维护工作站、第三网络打印机、DMS数据服务器的两端连接；所述一实时/历史数据采集服务器、另一实时/历史数据采集服务器与监控数据磁盘阵列连接；所述一数据采集服务器、另一数据采集服务器之间、所述一实时/历史数据采集服务器、另一实时/历史数据采集服务器之间分别还与I号路由器、I号备用路由器连接；所述I号备用路由器与I号卫星接收装置连接；所述I号路由器、I号备用路由器另一端与2. 5Gbps和155Mbps信道一端连接；所述2. 5Gbps和155Mbps信道一端依次分别还与2号路由器、3号路由器、4号路由器、5号路由器、6号路由器、7号路由器、8号路由器、9号路由器、2号备用路由器、3号备用路由器、4号备用路由器、5号备用路由器、6号备用路由器、7号备用路由器、8号备用路由器、9号备用路由器一端连接；所述3号备用路由器、3号备用路由器、4号备用路由器、5号备用路由器、6号备用路由器、7号备用路由器、8号备用路由器、9号备用路由器一端依次分别与2号卫星接收装置、3号卫星接收装置、4号卫星接收装置、5号卫星接收装置、6号卫星接收装置、7号卫星接收装置、8号卫星接收装置、9号卫星接收装置连接；所述SDH同步光纤传输信道依次分别与供水站子控站PLC控制柜、I 27号压力检测站子控站PLC控制柜、5号泵站消防子控站PLC控制柜连接；所述2号路由器、2号备用路由器另一端依次分别与水击保护PLC主控柜、I号泵站PLC主控柜、制浆PLC主控柜、制浆工程师站、制浆操作员站、I号泵站工程师站、I号泵站操作员站、第四网络打印机连接；所述制浆PLC主控柜与制浆PLC I/O柜连接；所述3号路由器、3号备用路由器另一端依次分别与2号泵站PLC主控柜、2号泵站工程师站、2号泵站操作员站、第五网络打印机连接；所述2号泵站PLC主控 柜与2号泵站PLC I/O柜连接；所述4号路由器、4号备用路由器另一端依次分别与3号泵站PLC主控柜、3号泵站工程师站、3号泵站操作员站、第六网络打印机连接；所述3号泵站PLC主控柜与3号泵站PLC I/O柜连接；所述5号路由器、5号备用路由器另一端依次分别与4号泵站PLC主控柜、4号泵站工程师站、4号泵站操作员站、第七网络打印机连接；所述4号泵站PLC主控柜与4号泵站PLC I/O柜连接；所述6号路由器、6号备用路由器另一端依次分别与5号泵站PLC主控柜、5号泵站工程师站、5号泵站操作员站、第八网络打印机连接；所述5号泵站PLC主控柜与5号泵站PLC I/O柜连接；所述7号路由器、7号备用路由器另一端依次分别与6号泵站PLC主控柜、6号泵站脱水车间PLC主控柜、5号泵站脱水工程师站、5号泵站脱水操作员站、6号泵站工程师站、6号泵站操作员站、第九网络打印机连接；所述6号泵站脱水车间PLC主控柜与6号泵站PLC I/O柜连接；所述6号泵站PLC主控柜与6号泵站PLC I/O柜连接；所述8号路由器、8号备用路由器另一端依次分别与2号终端PLC主控柜、2号终端工程师站、2号终端操作员站、第十网络打印机连接；所述2号终端PLC主控柜与2号终端PLC I/O柜连接；所述9号路由器、9号备用路由器另一端依次分别与3号终端PLC主控柜、3号终端工程师站、3号终端操作员站、第十一网络打印机连接；所述3号终端PLC主控柜与3号终端PLC I/O柜连接；所述2. 5Gbps和155Mbps信道依次还分别与水泵房、首端管理设备、制浆车间变电所通讯管理设备、缓冲仓变电站通讯管理设备、I 6号泵站6KV变电站通讯管理设备、I 5号泵站35kV变电站通讯管理设备、脱水车间、生产系统、I号终端变电站、干燥车间、3号终端变电所通讯管理设备、2号终端管理设备连接。所述的计算机管理网的网络由信息层、控制层和设备层组成。一种所述的长距离管道输煤SCADA监控系统的应用方法，按下述步骤进行I)、通过主控中心及分控站操作员工作站提供的管道系统的压力、温度、流量、浓度及设备运行状态信息，完成对管道全线各站设备的监控及运行管理；2)、由管道输煤监控中心对各生产环节进行实时地远程监控和调度指挥；3)、采用SDH同步光纤传输系统实现主控中心、沿线分控站和子控站的通信；4)、备用信道租用运营商的公网线路；5)、主控中心与各监控中心则通过Internet公网实现数据传输。本发明与现有技术相比，具有结构合理，使用方便，安全、可靠，采用可编程逻辑控制器为核心的全线监控和数据采集系统的优点，同时还有以下特点
I)、在任何一级网络上，都能实现对网络内的控制设备的直接浏览，在线网络组态，在线设备参数设置以及在线编程；2)、各种网络信息的传递，不对控制系统的实时性产生任何影响；3)、智能设备的网络通讯形成了全网连接，构成了一体化的网络平台系统；4)、现场控制分站在现场能顺利完成各种检测参数和设备运行工况信号的采集、检测和控制，并能向上级站点实时传送；5)、上级站点可调用现场控制分站的各种运行信息，并可控制现场设备的运行。广泛用于长距离管道运输行业。
图I为本发明的结构示意图。
具体实施例方式附图为本发明的实施例。下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明参照图I所示，一种长距离管道输煤的SCADA监控系统包括监控中心、计算机管理网、网闸防火墙、网络打印机、组态管理工程师站、SCADA操作站、数据采集服务器、实时/历史数据采集服务器、监控数据磁盘阵列、Web服务器、DMS维护工作站、DMS数据服务器、路由器、卫星接收装置、供水站子控站PLC控制柜、压力检测站子控站PLC控制柜、制浆工程师站、制浆操作员站、泵站工程师站、泵站操作员站、制浆PLC主控柜、制浆PLC I/O柜、泵站PLC主控柜、泵站PLC I/O柜、水击保护PLC主控柜、终端工程师站、终端操作员站、首端管理设备、缓冲仓变电站通讯管理设备、泵站变电站通讯管理设备、终端变电站、干燥车间、终端管理设备、水泵房、制浆车间变电所通讯管理设备、泵站35KV变电站通讯管理设备、脱水车间、生产系统、终端变电所通讯管理设备、2. 5Gbps和155Mbps光纤传输信道，其中所述第一监控中心I、第二监控中心2、企业计算机管理网3与控制网网闸防火墙4连接；其中所述控制网网闸防火墙4的两端依次分别与一网络打印机5、组态管理工程师站6、SCADA操作站7、另一网络打印机5、一数据采集服务器8、另一数据采集服务器9、一实时/历史数据采集服务器10、另一实时/历史数据采集服务器ll、Web服务器13、DMS维护工作站14、第三网络打印机5、DMS数据服务器15的两端连接；所述一实时/历史数据采集服务器10、另一实时/历史数据采集服务器11与监控数据磁盘阵列12连接；所述一数据采集服务器8、另一数据采集服务器9之间、所述一实时/历史数据采集服务器10、另一实时/历史数据采集服务器11之间分别还与I号路由器16、1号备用路由器17连接；所述I号备用路由器17与I号卫星接收装置18连接；所述I号路由器16、I号备用路由器17另一端与2. 5Gbps信道75和155Mbps信道76 —端连接；所述2. 5Gbps信道75和155Mbps信道76另一端依次分别还与2号路由器16、3号路由器16、4号路由器16、5号路由器16、6号路由器16、7号路由器16、8号路由器16、9号路由器16、2号备用路由器17、3号备用路由器17、4号备用路由器17、5号备用路由器17、6号备用路由器17、7号备用路由器17、8号备用路由器17、9号备用路由器17 —端连接；所述3号备用路由器17、4号备用路由器17、5号备用路由器17、6号备用路由器17、7号备用路由器17、8号备用路由器17、9号备用路由器17 —端依次分别与2号卫星接收装置18、3号卫星接收装置18、4号卫星接收装置18、5号卫星接收装置18、6号卫星接收装置18、7号卫星接收装置18、8号卫星接收装置18、9号卫星接收装置18连接；所述SDH同步光纤传输信道76依次分别与供水站子控站PLC控制柜19、I 27号压力检测站子控站PLC控制柜20、5号泵站消防子控站PLC控制柜46连接；所述2号路由器16、2号备用路由器17另一端依次分别与水击保护PLC主控柜29、I号泵站PLC主控柜27、制浆PLC主控柜25、制浆工程师站21、制浆操作员站22、I号泵站工程师站23、I号泵站操作员站24、第四网络打印机5连接；所述制浆PLC主控柜25与制浆PLC I/O柜26连接；所述3号路由器16、3号备用路由器17另一端依次分别与2号泵站PLC主控柜32、2号泵站工程师站30、2号泵站操作员站31、第五网络打印机5连接；所述2号泵站PLC主控柜32与2号泵站PLC I/O柜33连接；所述4号路由器16、4号备用路由器17另一端依次分别与3号泵站PLC主控柜36、3号泵站工程师站34、3号泵站操作员站35、第六网络打印机5连接；所述3号泵站PLC主控柜(36)与3号泵站PLC I/O柜(37)连接；所述5号路由器16、5号备用路由器17另一端依次分别与4号泵站PLC主控柜40、4号泵站工程师站38、4号泵 站操作员站39、第七网络打印机5连接；所述4号泵站PLC主控柜40与4号泵站PLC I/O柜41连接；所述6号路由器16、6号备用路由器17另一端依次分别与5号泵站PLC主控柜44、5号泵站工程师站42、5号泵站操作员站43、第八网络打印机5连接；所述5号泵站PLC主控柜44与5号泵站PLC I/O柜45连接；所述7号路由器16、7号备用路由器17另一端依次分别与6号泵站PLC主控柜53、6号泵站脱水车间PLC主控柜51、5号泵站脱水工程师站47、5号泵站脱水操作员站48、6号泵站工程师站49、6号泵站操作员站50、第九网络打印机5连接；所述6号泵站脱水车间PLC主控柜51与6号泵站PLC I/O柜52连接；所述6号泵站PLC主控柜53与6号泵站PLC I/O柜54连接；所述8号路由器16、8号备用路由器17另一端依次分别与2号终端PLC主控柜57、2号终端工程师站55、2号终端操作员站56、第十网络打印机5连接；所述2号终端PLC主控柜57与2号终端PLC I/O柜58连接；所述9号路由器16、9号备用路由器17另一端依次分别与3号终端PLC主控柜61、3号终端工程师站59、3号终端操作员站60、第十一网络打印机5连接；所述3号终端PLC主控柜61与3号终端PLC I/O柜62连接；所述2. 5Gbps和155Mbps管道75依次还分别与水泵房69、首端管理设备63、制浆车间变电所通讯管理设备70、缓冲仓变电站通讯管理设备64、1 6号泵站6KV变电站通讯管理设备71、1 5号泵站35KV变电站通讯管理设备65、脱水车间72、生产系统73、1号终端变电站66、干燥车间67、3号终端变电所通讯管理设备74、2号终端管理设备68连接。所述的计算机管理网的网络由信息层、控制层和设备层组成。一种长距离管道输煤SCADA监控系统的应用方法，按下述步骤进行I)、通过主控中心及分控站操作员工作站提供的管道系统的压力、温度、流量、浓度及设备运行状态信息，完成对管道全线各站设备的监控及运行管理；2)、由管道输煤监控中心对各生产环节进行实时地远程监控和调度指挥；3)、采用SDH同步光纤传输系统实现主控中心、沿线分控站和子控站的通信；4)、备用信道租用运营商的公网线路；5)、主控中心与各监控中心则通过Internet公网实现数据传输。三级控制的技术方案
I) 一级控制，即控制中心控制本级监控站设在主控中心，承担管道沿线的输煤、制浆、泵站、脱水、截断阀室、压力检测和供水等10个分控站和29个子控站的监测。控制中心的SCADA系 统经通信信道与各站点的控制系统相连接，实现对远方各站点的集中监控。2) 二级控制，即站点控制本级监控站设在各站点、压力检测站及泵站，承担站点的自动/手动控制和远控线路截断阀的控制，向控制中心传送数据和接收指令。3)三级控制，即就地控制本级监控承担各站点单体设备、活塞泵子系统和阀门的就地控制。三级控制的工作方式I)输煤管道正常运行时，由调控中心进行集中监视，控制和调度管理；2)当通信信道或调控中心设备发生故障，或在检修期间，各站点控制系统完成对本站点的监控，在通信信道恢复或调控中心设备正常运行后，各站点控制系统将调控中心停运期间的监控数据上传至调控中心；3)当站控系统停运或全线紧急停车时，启动就地控制系统。实施例I信息层的构建主要由SDH设备、工业以太网交换机、操作员站、工程师站、实时/历史数据服务器、数据采集服务器、Web服务器和路由器等组成，采用基于1000Mbps TCP/IP以太网的网格技术，监控层采用iFIX监控平台软件。控制层的构建该层将处理器之间的信息交流、处理器与输入/输出接口之间的信息交流集成在一起，通过PLC控制器实现I/O实时控制和报文传送，从而保证了控制信息的实时性和准确性，并使该层具备了与第三方网络连接的能力，如可与Modbus网等连接，分控站和子控站的编程分别采用了 RSL0GIX5000软件和RSL0GIX500软件。设备层的构建该层采用硬接线或通过DeviceNet网，将底层的工艺设备、变频器、仪器仪表等直接和现场控制站相连，采用RSNetWorx for DeviceNet软件编程。
权利要求
1.一种长距离管道输煤的SCADA监控系统，该监控系统包括监控中心、计算机管理网、网闸防火墙、网络打印机、组态管理工程师站、SCADA操作站、数据采集服务器、实时/历史数据采集服务器、监控数据磁盘阵列、Web服务器、DMS维护工作站、DMS数据服务器、路由器、卫星接收装置、供水站子控站PLC控制柜、压力检测站子控站PLC控制柜、制浆工程师站、制浆操作员站、泵站工程师站、泵站操作员站、制浆PLC主控柜、制浆PLC I/O柜、泵站PLC主控柜、泵站PLC I/O柜、水击保护PLC主控柜、终端工程师站、终端操作员站、首端管理设备、缓冲仓变电站通讯管理设备、泵站变电站通讯管理设备、终端变电站、干燥车间、终端管理设备、水泵房、制浆车间变电所通讯管理设备、泵站变电站通讯管理设备、脱水车间、生产系统、终端变电所通讯管理设备、2. 5Gbps和155Mbps同步光纤传输信道,其特征在于所述第一监控中心(I)、第二监控中心(2 )、企业计算机管理网(3 )与控制网网闸防火墙(4 )连接；其中所述控制网网闸防火墙(4)的两端依次分别与一网络打印机(5)、组态管理工程师站(6)、SCADA操作站(7)、另一网络打印机(5)、一数据采集服务器(8)、另一数据采集服务器(9)、一实时/历史数据采集服务器(10)、另一实时/历史数据采集服务器(11)、Web服务器(13)、DMS维护工作站(14)、第三网络打印机(5)、DMS数据服务器(15)的两端连接；所述一实时/历史数据采集服务器(10)、另一实时/历史数据采集服务器(11)与监控数据磁盘阵列(12)连接；所述一数据采集服务器(8)、另一数据采集服务器(9)之间及所述一实时/历史数据采集服务器(10)、另一实时/历史数据采集服务器(11)之间分别还与I号路由器(16)、1号备用路由器(17)连接；所述I号备用路由器(17)与I号卫星接收装置(18)连接；所述I号路由器(16)、1号备用路由器(17)另一端与2. 5Gbps信道(75)和155Mbps信道(76) —端连接；所述2. 5Gbps信道(75)和155Mbps信道(76) —端依次分别还与2号路由器(16)、3号路由器(16)、4号路由器(16)、5号路由器(16)、6号路由器(16)、7号路由器(16)、8号路由器(16)、9号路由器(16)、2号备用路由器(17)、3号备用路由器(17)、4号备用路由器(17)、5号备用路由器(17)、6号备用路由器(17)、7号备用路由器(17)、8号备用路由器(17)、9号备用路由器(17)—端连接；所述3号备用路由器(17)、4号备用路由器(17)、5号备用路由器(17)、6号备用路由器(17)、7号备用路由器(17)、8号备用路由器(17)、9号备用路由器(17) —端依次分别与2号卫星接收装置(18)、3号卫星接收装置(18),4号卫星接收装置(18)、5号卫星接收装置(18)、6号卫星接收装置(18)、7号卫星接收装置(18)、8号卫星接收装置(18)、9号卫星接收装置(18)连接；所述SDH同步光纤传输信道(76)依次分别与供水站子控站PLC控制柜(19)、1 27号压力检测站子控站PLC控制柜(20)、5号泵站消防子控站PLC控制柜(46)连接；所述2号路由器(16)、2号备用路由器(17 )另一端依次分别与水击保护PLC主控柜(29 )、I号泵站PLC主控柜(27 )、制浆PLC主控柜(25)、制浆工程师站(21)、制浆操作员站(22)、1号泵站工程师站(23)、1号泵站操作员站(24)、第四网络打印机(5)连接；所述制浆PLC主控柜(25)与制浆PLC I/O柜(26)连接；所述3号路由器(16)、3号备用路由器(17)另一端依次分别与2号泵站PLC主控柜(32)、2号泵站工程师站(30)、2号泵站操作员站(31)、第五网络打印机(5)连接；所述2号泵站PLC主控柜(32)与2号泵站PLC I/O柜(33)连接；所述4号路由器(16)、4号备用路由器(17)另一端依次分别与3号泵站PLC主控柜(36)、3号泵站工程师站(34)、3号泵站操作员站(35)、第六网络打印机(5)连接；所述3号泵站PLC主控柜(36)与3号泵站PLC I/O柜(37)连接；所述5号路由器(16)、5号备用路由器(17)另一端依次分别与4号泵站PLC主控柜(40)、4号泵站工程师站(38)、4号泵站操作员站(39)、第七网络打印机(5)连接；所述4号泵站PLC主控柜(40)与4号泵站PLC I/O柜(41)连接；所述6号路由器(16)、6号备用路由器(17)另一端依次分别与5号泵站PLC主控柜(44)、5号泵站工程师站(42)、5号泵站操作员站(43)、第八网络打印机(5)连接；所述5号泵站PLC主控柜(44)与5号泵站PLC I/O柜(45)连接；所述7号路由器(16)、7号备用路由器(17)另一端依次分别与6号泵站PLC主控柜(53)、6号泵站脱水车间PLC主控柜(51)、5号泵站脱水工程师站(47)、5号泵站脱水操作员站(48)、6号泵站工程师站(49)、6号泵站操作员站(50)、第九网络打印机(5)连接；所述6号泵站脱水车间PLC主控柜(51)与6号泵站PLC I/O柜(52)连接；所述6号泵站PLC主控柜(53)与6号泵站PLC I/O柜(54)连接；所述8号路由器(16)、8号备用路由器(17)另一端依次分别与2号终端PLC主控柜(57)、2号终端工程师站(55)、2号终端操作员站(56)、第十网络打印机(5)连接；所述2号终端PLC主控柜(57)与2号终端PLC I/O柜(58)连接；所述9号路由器(16)、9号备用路由器(17)另一端依次分别与3号终端PLC主控柜(61)、3号终端工程师站(59 )、3号终端操作员站(60 )、第i^一网络打印机(5 )连接；所述3号终端PLC主控柜(61)与3号终端PLC I/O柜(62)连接；所述2. 5Gbps信道(75)和155Mbps信道(76)依次还分别与水泵房(69)、管理设备(63)、制浆车间变电所通讯管理设备(70)、缓冲仓变电站通讯管理设备(64)、1 6号泵站变电站通讯管理设备(71)、I 5号泵站35kV变电站通讯管理设备(65)、脱水车间(72)、生产系统(73)、I号终端变电站(66)、干燥车间(67)、3号终端变电所通讯管理设备(74)、2号终端管理设备(68)连接。
2.根据权利要求I所述的长距离管道输煤SCADA监控系统，其特征在于所述的计算机管理网的网络由信息层、控制层和设备层组成。
3.—种如权利要求I所述的长距离管道输煤SCADA监控系统的应用方法，按下述步骤进行 1)、通过主控中心及分控站操作员工作站提供的管道系统的压力、温度、流量、浓度及设备运行状态信息，完成对管道全线各站设备的监控及运行管理； 2)、由输煤管道监控中心对各生产环节进行实时地远程监控和调度指挥； 3)、采用SDH同步光纤传输系统实现主控中心、沿线分控站和子控站的通信； 4)、备用信道租用运营商的公网线路； 5)、主控中心与各监控中心则通过Internet公网实现数据传输。
全文摘要
本发明公开了长距离管道输煤SCADA监控系统及应用方法。长距离管道输煤监控和数据采集系统(SCADA—Supervisory Control and Data Acquisition)，是一个专用于长距离输煤管道运行监控的信息化监控系统。SCADA控制系统网络由信息层、控制层及设备层组成；各层网络与计算机管理系统完全实现无缝路由。它通过三级控制(中心控制、站点控制和就地控制)，实现输煤管道首端、中间站点和终端的全线控制，可完成10个分控站、29个沿线子控站点的压力自动调节与保护、水击超前保护、紧急停车和在线泄漏检测及计量，结构合理、使用方便、安全、可靠，广泛用于长距离管道运输行业。
文档编号G05B19/418GK102929228SQ201210396170
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者吴嘉林, 张建民, 周秀隆, 胡家运, 郑姗姗 申请人:中煤科工集团武汉设计研究院