基于物联网的LNG和CNG加气站远程无线数据采集与监控系统

摘要：本项目思路是对于现在标准化的LNG气站，提供一套集成的数据采集控制系统，革新现有站控系统定制模式的缺陷，并解决部分集成站因成本、工期、人员技术等问题安装不起的问题。
本监控系统是以计算机为基础，以远程测控终端RTU 为核心，加上无线数据采集设备等组成，对现场仪表进行数据采集与控制，实现实时监视、数据采集、设备控制、数据存储、参数调节以及各类信号报警等各项功能。站控系统可以在线实时准确的呈现各 LNG/CNG 加气站的运行现状，完成紧急情况下的报警，实现对 LNG/CNG 加气站进行整体集中的管理，管理人员可以在监控中心远程监测站内液体液位或进站压力、泵组工作状态、出站流量、出站压力等，提高了系统运行的安全性，为全面实现企业信息化奠定基础。

关键词： LNG/CNG 加气站 无线 监控

一、系统背景：
随着人们对低碳生活的重视，新能源越来越多的被人们开发和利用。其中天然气就是低碳新能源之一，随之被应用在汽车燃料上，相应的加气站就应运而生。加气站是指以压缩天然气（CNG）或者液化天然气（LNG）形式向天然气汽车（NGV）和CNG\LNG的拖车提供燃料的场所。目前，城市内的公交，出租车还有部分私家车就是用天然气作为燃料而运行，不但成本较低，而且环保。
随着国家产业升级，煤改气落地实施，目前各地能源服务业务发展迅猛，几乎每个城市均有节能服务企业，且天然气站趋向于小型化、模块化、标准化，而且部分设备供应商已经实现了数据实时采集，如某的储罐就具备将储罐参数实时传输至服务器，但因没法实现全站的站控控制，很难推广。于是在这种背景下，通过无线监控天然气加气站的监控系统应运而生。

二、系统组成
本项目思路是对于现在标准化的LNG气站，提供一套集成的数据采集控制系统，革新现有站控系统定制模式的缺陷，并解决部分集成站因成本、工期、人员技术等问题安装不起的问题。
BHenergy的加气站无线远程监控系统是以计算机为基础，以远程测控终端RTU 为核心，加上无线数据采集设备等组成，对现场仪表进行数据采集与控制，实现实时监视、数据采集、设备控制、数据存储、参数调节以及各类信号报警等各项功能。站控系统可以在线实时准确的呈现各 LNG/CNG 加气站的运行现状，完成紧急情况下的报警，实现对 LNG/CNG 加气站进行整体集中的管理，管理人员可以在监控中心远程监测站内液体液位或进站压力、泵组工作状态、出站流量、出站压力等，提高了系统运行的安全性，为全面实现企业信息化奠定基础。

三、工艺流程
由于气体形态不同，LNG、CNG 加气站的工艺流程大不相同。CNG 加气站根据大小规模的不同，其设备流程也各不相同，但目前标准站逻辑流程是一致的。

四、系统框架
1、LNG/CNG 站控系统框架如下图所示。现场监控设备为RTU 和各类数据采集模块，实现对站内各测量装置、泵、压缩机、售气机等的数据采集和控制。上位监控系统采用组态软件，通过软件的通讯接口，采集RTU中的数据。 

2、监测点站控系统具体硬件设备应用框架如下，现场仪表通过Zigbee信号采集数据后发送到RTU上，再经由RTU上传到局域网或者云端服务器上，用户通过显示器或者手持设备即可看到采集数据，同时可以远程遥控继电器开关；
 

五、硬件简介

（1）远程测控终端（RTU BH1320）
工作电源：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个
AI接口：8路
DI接口：4路
DO接口：4路（用于输出场合，如电机的启动、阀门开关等）
带语音输出接口
带24V电源输出接口
通信规约：MODBUS RTU/ascii   /TCP、DNP3.0、可定制仪表协议
数据传输：
GPRS/CDMA、Ethernet、Zigbee、WiFi、433M、PLC、RS-485/RS-232等多种方式可选
工作温度：-40℃ ～ +80℃
工作湿度：≤95%
防护等级：IP65 

（2）无线压力变送器（BH1740）
信号传输：Zigbee无线
传输距离：普通型150m，增强型500m
工作电源：3.6V锂电池
电池寿命：≥3年（1分钟上传一次）
压力量程：0～60 MPa 可订制
精度等级：0.5级
过载压力： 150% F.S
上报周期：1分～12小时 可设定
过程接口：M20×1.5（或按要求订制）
防爆等级：Exib ⅡB T4 Gb
外壳防护：IP67
工作环境温度：-40℃～70℃
工作环境湿度：≤95% RH

（3）无线温度变送器（BH1750）
信号传输：Zigbee无线
传输距离：普通型150m，增强型500m
工作电源：3.6V锂电池
电池寿命：≥3年（1分钟上传一次）
温度量程：-50℃～650℃（可订制）
测量误差：±1.0℃
上报周期：1分～12小时 可设定
防爆等级：本安型Exia ⅡB T4 GB
外壳防护：IP67
工作环境温度：-40℃～80℃
工作环境湿度：≤97% RH

六、软件功能
远程监测燃气压力、温度、流量、液位；
支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和历史记录查询。
用户可以根据需要通过组态软件来定制程序，这样界面表现形式更为灵活；
现场出现异常状况时，控制器发送报警信号，关闭阀门等。

七、总结
监控软件配套的 LNG/CNG 加气站监控系统以其完善的人机交互、稳定的系统运行和良好的兼容性、易用易扩展性受到企业用户的青睐。该监控系统不仅满足了加气站监控的实际需求，也为实现企业实时、有效、全面系统化的信息管理和监控、提高了企业的安全水平和综合自动化水平奠定了坚实的基础。