無線傳輸在大張坨地下儲氣庫平臺的實現

高敏杰 許來旺 張洪建 徐遍強

摘要：文章結合大張坨儲氣庫的站井場的實際情況，闡述如何通過有線通信和無線通訊方式實現RTU系統與DCS系統的雙鏈路冗余通信，并將無線通信數據與有線傳輸數據進行主備融合。為解決RTU系統與DCS系統有線傳輸與無線傳輸雙鏈路冗余傳輸提供一種靈活有效的解決方案。

關鍵詞：RTU系統;DCS系統;無線傳輸;數據通信雙鏈路冗余

1、大張坨儲氣庫概況

大張坨儲氣庫地處天津市大港區以南獨流堿河泄洪區內，主要功能是平衡管線輸氣能力、進行冬季調峰和事故應急供氣，緩解城市供氣壓力，最大限度發揮管輸能力，使上游氣田生產和用戶供氣合理調蓄，保證安全、平穩供氣。

2、SDACA系統概述及存在問題

大張坨儲氣庫SDACA系統由集注站場Delta V的DCS系統、SIS系統、火氣系統，A采注井場Delta ?V的RTU系統，B采注井場Delta ?V的RTU系統組成。井場RTU系統與集注站場DCS系統采用光纖進行數據通信，光纖電纜沿路在濕地泄洪區內進行敷設。

采注井場RTU與集注站DCS光纖通信鏈路存在巨大缺陷，由于歷年來多次的洪水泛濫及人為施工，致使光纖電纜頻繁出現斷纜故障，且出現斷纜后很難找到故障點，造成采注井場RTU與集注站DCS通信中斷后維修時間長，嚴重影響日常采注生產。如何在光纖斷纜后繼續維持井場RTU與集注站DCS數據通信正常中尋求解決方案。

3、采用無線通信的可用性

大張坨儲氣庫按區域分為集注站場、A采注井場、B采注井場三個區域，其中A采注井場距離集注站場3.5公里，B井場距離集注站場1.1公里。三個區域之間為濕地保護區，無建筑物遮擋。滿足無線通信進行數據傳輸的距離及中間無遮擋物要求?？紤]無線輸出搭建成本低、建設周期短、不受濕地地理環境的限制、維護費用低的優點，及無線傳輸受天氣因素、意外因素易影響鏈路的可靠性，造成數據傳輸的偶斷性中斷的缺點。采取在原有光纖通信鏈路上，搭建無線網橋作為數據通信的在線備用鏈路。井場與集注站場數據通信采用光纖作為數據通信主鏈路、無線網橋作為數據通信備用鏈路的雙鏈路數據通信方式進行數據通信。并對雙鏈路傳輸的數據進行融合，顯示在同一個HMI顯示畫面。

3、采用無線網橋的具體實施方案

3.1無線網絡搭建及數據傳輸方式：

在A/B井場及集注站設置無線網橋天線，A/B采注井場安裝一套收發裝置，集注站場安裝兩套收發裝置，集注站場兩套收發裝置分別與A/B采注井場收發裝置進行點對點設置。采注井場數據經過井場RTU中Delta V通信模塊采用MODBUS通信至無線網橋收發器，經無線傳輸至集注站無線網橋收發器，在通過集注站DCS中Delta V通信模塊進行接收。

3.2數據融合

采注井場傳輸的監控數據在DCS系統上進行解包，根據數據地址表進行數據一對一提取，與光纖傳輸數據一同經過多路轉換器功能塊進行選擇主備數據選擇輸出，具體為：光纖傳輸數據正常時，數據輸出為光纖傳輸數據;一旦光纖傳輸數據異常時，數據輸出為無線傳輸數據。光纖數據正常后自動切換為光纖數據輸出。

集注站場傳輸的命令數據在RTU系統進行解包，根據數據地址表進行數據一對一提取，與光纖傳輸數據一同經過多路轉換器功能塊進行選擇主備數據選擇輸出，具體為：光纖傳輸命令數據正常時，命令數據輸出為光纖傳輸命令數據;一旦光纖傳輸命令數據異常時，命令數據輸出為無線傳輸命令數據。光纖數據正常后自動切換為光纖數據輸出。

網絡拓撲結構見下圖：

4、效果評估

在確保原有HMI操作界面不變的情況下，完成有線通信與無線通信的雙鏈路融合，便于操作人員延續原有的操作，減少誤操作，使融合后的數據方便管理。隨著雙鏈路在儲氣庫的成功應用，確實有效的減少因數據中斷造成的儲氣庫采注停產。

5、結束語

傳統的數據傳輸主要是通過有線傳輸或無線傳輸進行的，有線數據傳輸與無線數據傳輸都各自存在個缺陷，隨著現代無線電通訊技術發展的日臻完善和普及應用，更值得我們去探討如何將有線數據傳輸與無線數據傳輸融合使用，為工控系統發展提供更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 黃智偉.無線發射與接收電路設計，北京：北京航空航天大學出版社，2007.07 3：100-150

[2] 拉帕波特著. 無線通信原理與應用，北京：電子工業出版社，2009，7（24），52-60

[3]胡壽松. 自動控制原理第五版，北京：科學出版社出版，2007，6，45-120