累計流量的自動采集和報表化計算分析系統研究

辛冠瑩 劉小斐 樊澤

摘 要：本研究在于實現輸油管道流量計讀數的精準自動采集，在站控系統自動計算與傳輸，并通過中心服務器的處理與交換，實現與關系型電子報表系統的同步實時更新，自動生成關系型的累計流量電子報表。通過累計流量的精準自動采集，極大地減輕了崗位員工的勞動強度，提高了報表數據的準確性與客觀性。研究的主要創新點一是通過應用新型智能流量變送器替代傳統的“流量脈沖轉換器”，實現了現場流量累計值與瞬時值向站控系統的傳輸;二是解決了不同組態軟件對數據處理的程序實現不一致問題，實現了同種計算處理邏輯;三是通過OPC數據傳輸，實現了與關系型報表系統的數據關聯;四是構建了以設備為中心的動態配置型電子報表，實現了上下站關系、進出站流量關系的動態采集、盤庫分析與自動存儲。五是通過對管網所有流量計的同時刻精準讀取，提高了上下站流量數據的可比性，為提高輸差分析的客觀性提供了保障。

關鍵詞：流量累計值;流量報表;流量分析

前 ?言：某單位管理的管道多采用腰輪式流量計進行流量數據采集。原設計中流量計配備有開封或上海九儀的光電脈沖轉換器，即在原機械表頭安裝光電脈沖發生器，把流量計輸出軸的角位移轉換成電脈沖信號，實現了瞬時流量的實時顯示，但是無法實現累計流量的采集，難以用于生產數據的精準高效讀取與分析處理。為了實現報表系統數據自動采集，在某站試驗安裝智能流量變送器，徹底解決了累計流量采集問題，使流量數據成為真正有意義的可用的數據，通過自主研究試驗，構建了現場采集、站控數據計算處理、報表同步關聯分析的流量報表處理分析模式，為報表系統獲取穩定準確的瞬時流量和累計流量原始數據提供了完美的解決方案，解決了人工抄表各站讀取時間點不一致，為進一步做好流量數據的分析研判提供了良好的支撐。

1.智能流量變送器的安裝部署

智能流量變送器主要用于解決累計流量精準采集問題，新型智能流量變送器既能實現傳統脈沖信號變送器采集瞬時流量的功能，也能實現對機械流量字輪的同步精準采集，能提供數據遠傳接口。

1.1 組成結構

轉換器：與不同型號流量計的機械計數轉軸配接機械傳動連接裝置;傳感器：將流量計的機械計數輸出轉動轉換為電脈沖信號的磁電轉換裝置;顯示表頭：具有微處理器和CMBUS總線控制器，進行信號處理、顯示與遠傳。

1.2 性能及特點

1.穩定的瞬時量：兼顧了瞬時流量的穩定性和響應速度，瞬時流量刷新速度達每秒10次，穩定性達0.1方/小時。2.數據保持：在外部供電連續掉電（指CMBUS失電）的情況下，確保180天以上不會中斷計數，更不會丟失累積流量數據失，有極強的數據保持能力更不會丟失累積流量數據失，有很強的數據保持能力。3.兩線制總線傳輸：采用2線制CMBUS總線（兩芯線兼顧供電和通訊）傳輸至CMBUS總線RTU，且一臺RTU利用一對總線可以掛接多達256臺現場儀表。

1.3 現場測試

選取某站進行了測試，原有流量計型號開封腰輪流量計LL-300D容積式流量計，測試時間近一個月。試驗過程主要分為四個步驟，現場考察、儀表設備安裝、設備調試、接入PLC系統。現場測試包括，上位機站控系統顯示數據結果以及該儀表數據的穩定性與準確性。把原光電轉換器斷電后拆卸后，安裝上智能流量變送器并接入2芯電纜，在室內機柜端接入智能轉換器后并配置好相關通訊參數要求，通過RJ45協議上傳至站控PLC，上位機系統做相應地址對應關系程序更新后，即實現了與現場儀表完全相同的瞬時與累計流量的結果顯示。現場反復斷電與供電、通訊線路反復短路試驗，然后恢復正常狀態。觀察并計量智能流量變送器的可靠性、穩定性和計數準確性。

1.3.2 測試結論

由現場試驗人員記錄結果得出：1.站控數據、數字表頭、機械字輪三個數據完全一致。2.對比光電脈沖轉換和RS-485傳輸表頭兩種方案，智能流量變送器機械字輪與數字表頭計量結果完全一致，既保證了站控數據的準確性，又保留了機械字輪的原始計量結果。該流量變送器支持各種帶有機械輸出轉軸的容積式流量計，且該流量變送器只需兩芯線纜，現場通過協議轉換，復用現有信號線纜，系統升級僅需更換儀表表頭，免去了布線工作量，可快速完成安裝升級，也大幅節約了施工成本。

2 站控報表的計算實現方式

現場采集的累計流量值與瞬時流量值遠傳到站控系統后，需要進行記錄和計算處理。根據生產參數監控的要求，站控系統中要實現對每路流量計，得到每個整點的累計流量，即將當前累計流量讀數與上小時累計流量讀數作差，得到前一小時的累計流量。此流量值用于計量化驗，純油計算，交接雙方油量結算，電子報表生成等。目前在用的站控系統由于建設時期不同，共有INTOUCH、WINCC、組態王等三種組態軟件。本研究需要在三種組態軟件中實現同種邏輯的流量計算及歷史累計流量查看功能。員工要能方便地在站控系統中進行查看等操作。

3 與生產計量報表的動態關聯

站控1#中心服務器通過傳輸協議與站控PLC通訊，采集上小時的流量值。2#中心服務器通過力控NETSERVER協議實時讀取1#中心服務器的數據，數據每小時改變一次。2#中心服務器將采集到的數據通過OPC SERVER協議傳輸至生產計量報表服務器。每小時的59分鐘進行數據采集，整點進行數據錄入。

3.1 OPC數據與報表關系關聯

OPC數據采集程序的目標數據點位清單來源于關系型數據庫，用戶能自主設置讀取點表。點表能與關系型電子報表中的管道、站間關系、進出站關系、站點設備配置情況進行關聯，即與以設備為中心的生產與計量電子報表系統數據關系進行了動態關聯。動態關聯的配置界面如下（系統已實現了流量、溫度、壓力、液位等監控實時數據的動態自動讀取，本研究只討論流量讀取問題）。

3.2 OPC數據采集

在報表服務器中通過自主開發的OPC讀取程序，以目標數據點位名稱為清單，讀取2#中心服務器中的流量累計數據，每小時59分觸發，獲取的值即為各基層站控系統在每小時57分傳輸的流量累計值，時差的設置避免了讀取延時或者網絡傳輸延時引進的數據失準。

3.3 關系型報表的流量數據展現

數據采集、數據關聯、數據導入均為在服務器后臺完成，而對于崗位員工用戶，使用的是生產與計量電子報表WEB客戶端，在每個整點導入之后，報表客戶端就能從數據庫查到實時導入的數據，員工及生產調度指揮人員能夠通過報表系統管理界面，進行數據查詢、監控、修改、分析等操作，超過設定的時限，數據將自動鎖定，不能再進行編輯，關于報表系統相關存儲、分析，決策支持功能，非本課題討論重點，在此不作詳細介紹。至此，流量累計值的自動采集傳輸計算及分析功能全部實現，通過以設備為中心設計的動態型生產與計量電子報表系統，流量數據及壓力、溫度等其它生產數據將得到系統性的匯總存儲，為進一步的數據分析提供了可靠的數據與平臺支撐。

4、結束語

智能流量變送器實現了異地遠程傳輸連續、穩定、準確的瞬時流量和累積流量數據，能夠保證數據的準確性與機械字輪的計數完全一致，非常適合油品輸送過程中作為流量數據采集的前端儀表使用，更是“數字化油田”建設中不可或缺的流量數據采集基礎儀表設備。通過現場儀表采集、站控數據計算處理、服務器數據傳輸等，徹底解決了生產與計量報表系統獲取穩定準確的瞬時流量和累計流量，大大減輕的員工的勞動強度。