一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道scada系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，屬于管道監(jiān)控領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、北斗衛(wèi)星定位通信模塊、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊、監(jiān)控終端設(shè)備；所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備相連。本實(shí)用新型將北斗衛(wèi)星應(yīng)用于長輸管線SCADA系統(tǒng)應(yīng)用中，是在保有傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)功能上的一種改進(jìn)，工作人員能夠及時(shí)有效地獲取通過北斗傳輸各現(xiàn)場智能終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行決策處理。
【專利說明】
一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，屬于管道監(jiān)控領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]礦漿管道是將顆粒狀的固體礦物與液體介質(zhì)混合，采用栗送的辦法運(yùn)輸，并在管道終端將其分離出來的專用輸送管道。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，礦石和煤炭等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性物質(zhì)資源的開發(fā)力度越來越大，迫切需要將這些資源從偏遠(yuǎn)的礦山輸送到冶煉廠或電廠。長距離礦漿管道輸送是目前最經(jīng)濟(jì)、高效、可靠性強(qiáng)的礦物運(yùn)輸方式，對(duì)遠(yuǎn)離鐵路線的邊遠(yuǎn)礦山資源開發(fā)、緩解鐵路運(yùn)輸緊張狀況、解決精礦外運(yùn)和尾礦排放均具有重要作用。
[0003]北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)，其一代系統(tǒng)簡稱為北斗一號(hào)。該系統(tǒng)利用兩顆地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性衛(wèi)星定位及短報(bào)文通訊應(yīng)用服務(wù)，非常有利于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋作業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸和定位。現(xiàn)有的漿體輸送管道長度多在幾百公里以上，現(xiàn)今應(yīng)用于長輸管線的SCADA系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)來說已有很大的突破，但仍然無法避免大數(shù)據(jù)傳輸中的復(fù)雜過程及不準(zhǔn)確性等問題。而北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)剛好能夠有效的解決這一問題，其原因在于:北斗衛(wèi)星定位通信包括北斗衛(wèi)星信道、無線信道和無線數(shù)字語音信道三種信道，在衛(wèi)星信號(hào)良好的區(qū)域，直接利用北斗衛(wèi)星的短報(bào)文方式與測控中心傳輸數(shù)據(jù);在衛(wèi)星信號(hào)受阻或有地質(zhì)危險(xiǎn)的區(qū)域，利用無線信道構(gòu)建無線通信網(wǎng)，再利用北斗衛(wèi)星信道遠(yuǎn)傳;在需要語音通話的場合，利用無線數(shù)字語音信道構(gòu)建語音通信網(wǎng)。
[0004]基于上述分析，并結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料分析可知，本實(shí)用新型不依靠任何通信公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)便能準(zhǔn)確獲取栗站、測控中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，獲取管道的狀態(tài)信息替代人工巡線工作；獲取移動(dòng)車輛、人員的位置信息，并能實(shí)現(xiàn)語音通話。此外，系統(tǒng)可長期穩(wěn)定運(yùn)行，數(shù)據(jù)丟包率〈1%，定位精度〈10 m，能滿足礦漿管道及其他相似行業(yè)無人測控生產(chǎn)、輔助應(yīng)急救援的需要。
[0005]建立基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，需要考慮基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道 SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成、連接等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供了一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，以用于解決對(duì)建立基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、連接問題。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2、北斗衛(wèi)星定位通信模塊3、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4、監(jiān)控終立而設(shè)備5;
[0008]所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4 的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備5相連。
[0009]所述的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1主要由若干個(gè)分散的RTU組成。
[0010]所述上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2采用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)的PC機(jī)。[〇〇11]所述監(jiān)控終端設(shè)備5主要為顯示器、打印機(jī)、掃描儀等電子產(chǎn)品。[〇〇12]已發(fā)表的(周衛(wèi)星，周瑜，7令士華，周華軍，陳力.一種SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究.2014年第8期)期刊文獻(xiàn)，文中提到“SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，系統(tǒng)由監(jiān)控中心、若干個(gè)分散的遠(yuǎn)程測控終端RTU(Rem〇te Terminal Unit)和通信介質(zhì)三部分組成。系統(tǒng)RTU(傳感器)從現(xiàn)場采集信號(hào)，通過傳輸通道，傳輸至上位機(jī)。由VC++編譯的數(shù)據(jù)采集模塊程序?qū)Σ杉男盘?hào)進(jìn)行讀取和處理，并將數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中?！笨梢姳緦?shí)用新型中所涉及的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊是現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。[〇〇13]已發(fā)表的(周衛(wèi)星，周瑜，7令士華，周華軍，陳力.一種SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究.2014年第8期)期刊文獻(xiàn)，文中提到“系統(tǒng)采用上位機(jī)、 下位機(jī)組合控制模式。上位機(jī)采用PC，下位機(jī)推薦采用RTU?！笨梢姳緦?shí)用新型中所采用的上位機(jī)、下位機(jī)的選型是現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。
[0014]已發(fā)表的(周衛(wèi)星，周瑜，冷士華，周華軍，陳力.一種SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市建設(shè)理論研究.2014年第8期)期刊文獻(xiàn)，文中提到“數(shù)據(jù)處理模塊在系統(tǒng)初始化完成后開始運(yùn)行。軟件主體部分是一個(gè)循環(huán)體，系統(tǒng)先加載控制模塊信號(hào)，讀入數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)數(shù)據(jù)處理完成后，軟件將處理結(jié)果錄入數(shù)據(jù)庫，一次循環(huán)結(jié)束;若是沒有達(dá)到循環(huán)結(jié)束條件，程序返回循環(huán)起始處開始下一次循環(huán);若是循環(huán)結(jié)束，系統(tǒng)釋放動(dòng)態(tài)鏈接庫。”可見本實(shí)用新型中所涉及的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊硬件系統(tǒng)及軟件處理是現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。[〇〇15]已發(fā)表的(夏文鶴，茹黎南.基于北斗衛(wèi)星的油氣田SCADA系統(tǒng)[J].2012,31 (12):55-56)期刊文獻(xiàn)，文中提到“北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)，其一代系統(tǒng)簡稱為北斗一號(hào)。該系統(tǒng)利用兩顆地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性衛(wèi)星定位及短報(bào)文通訊應(yīng)用服務(wù)，非常有利于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋作業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸和定位。各用戶可使用北斗衛(wèi)星接人機(jī)人網(wǎng)，采用民用版本通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。目前各運(yùn)營商為人網(wǎng)用戶提供不同類型和大小的接入機(jī)以及唯一標(biāo)識(shí)機(jī)號(hào)?！笨梢姳緦?shí)用新型中所涉及的北斗衛(wèi)星定位通信模塊是現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。[〇〇16]已發(fā)表的(云濤.長輸油氣管道SCADA系統(tǒng)應(yīng)用與研究.2014.12)碩士論文，文中提到“SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控部分可分為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層、監(jiān)控層(數(shù)據(jù)處理和傳輸)、信息中心(遠(yuǎn)程)服務(wù)器端的資料接收/處理層和系統(tǒng)管理層，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2.5所示?！笨梢姮F(xiàn)有的長輸管線SCADA系統(tǒng)應(yīng)用是現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。
[0017]已發(fā)表的(李金航.云南大紅山鐵精礦輸送管道SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).2012.6)碩士論文，文中提到“SCADA系統(tǒng)的軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，系統(tǒng)軟件由PLC設(shè)備制造廠家?guī)?，?yīng)具有連續(xù)過程控制，順序控制，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信等各功能，系統(tǒng)軟件主要用于編制應(yīng)用軟件和系統(tǒng)維護(hù)?！痹诒緦?shí)用新型中數(shù)據(jù)上報(bào)模塊主要為軟件設(shè)計(jì)，具體為 Intouch組態(tài)軟件開發(fā)，為現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。[〇〇18]已發(fā)表的(李金航.云南大紅山鐵精礦輸送管道SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).2012.6)碩士論文，文中提到“數(shù)據(jù)上報(bào)通信過程與軟件實(shí)現(xiàn)方式設(shè)計(jì)如圖6-15所示?！笨梢姮F(xiàn)有的數(shù)據(jù)上報(bào)模塊的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有的已成熟的技術(shù)。[〇〇19]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0020]本實(shí)用新型利用下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1中的RTU采集相關(guān)設(shè)備工作數(shù)據(jù)，然后通過RTU與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3之間的通信，將現(xiàn)場設(shè)備的電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、 負(fù)載及其變化等工況參數(shù)進(jìn)行采集后，北斗通信衛(wèi)星定位通信模塊3中的北斗衛(wèi)星通過衛(wèi)星信道與衛(wèi)星地面接收站傳輸數(shù)據(jù)，地面接收站再將數(shù)據(jù)傳輸給運(yùn)營商的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 該數(shù)據(jù)庫服務(wù)器向互聯(lián)網(wǎng)提供加密訪問端口，調(diào)度測控中心的應(yīng)用服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)訪問該加密端口，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營商數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接，再根據(jù)北斗接人機(jī)的標(biāo)識(shí)號(hào)傳輸各現(xiàn)場智能終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸完成后，由后臺(tái)的上位處理機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總、分析和存儲(chǔ)，并通過數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4將其實(shí)時(shí)的顯示在監(jiān)控終端設(shè)備5的顯示屏上，由此作為工作人員故障判斷和處理的依據(jù)。通過本系統(tǒng)，工作人員能迅速獲取管道運(yùn)行情況中的各具體參數(shù)，并對(duì)異常情況作出最快速的處理決定，及時(shí)對(duì)管道實(shí)行監(jiān)控維修，處在遠(yuǎn)程的操控終端顯示屏可實(shí)現(xiàn)長距離漿體管道的在線監(jiān)控，大大簡化了各栗站的工作人員配備，大大提高了操作運(yùn)行效率。[0021 ]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]該實(shí)用新型在實(shí)際中將北斗衛(wèi)星應(yīng)用于長輸管線SCADA系統(tǒng)應(yīng)用中，是在保有傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)功能上的一種改進(jìn)，工作人員能夠及時(shí)有效地獲取通過北斗傳輸各現(xiàn)場智能終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行決策處理。【附圖說明】[〇〇23]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；[〇〇24]圖中各標(biāo)號(hào):1-下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊，2-上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，3-北斗衛(wèi)星定位通信模塊，4-數(shù)據(jù)上報(bào)模塊，5-監(jiān)控終端設(shè)備?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。[〇〇26]實(shí)施例1:如圖1所示，一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2、北斗衛(wèi)星定位通信模塊3、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4、監(jiān)控終端設(shè)備5;[〇〇27]所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4 的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備5相連。[〇〇28]所述的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1主要由若干個(gè)分散的RTU組成。[〇〇29]所述上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2采用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)的PC機(jī)。[〇〇3〇]實(shí)施例2:如圖1所示，一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2、北斗衛(wèi)星定位通信模塊3、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4、監(jiān)控終端設(shè)備5;[〇〇31]所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4 的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備5相連。[〇〇32]所述的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1主要由若干個(gè)分散的RTU組成。[〇〇33]實(shí)施例3:如圖1所示，一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2、北斗衛(wèi)星定位通信模塊3、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4、監(jiān)控終端設(shè)備5;[〇〇34]所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4 的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備5相連。[〇〇35]所述上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2采用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)的PC機(jī)。[〇〇36]實(shí)施例4:如圖1所示，一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2、北斗衛(wèi)星定位通信模塊3、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊4、監(jiān)控終端設(shè)備5;[〇〇37]所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊1的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸入端相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊2的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4 的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊3的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊4的輸出端與監(jiān)控終端設(shè)備5相連。
[0038]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，其特征在于:包括下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊 (1)、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊(2)、北斗衛(wèi)星定位通信模塊(3)、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊(4)、監(jiān)控終端設(shè) 備(5);所述下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊(1)的輸出端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊(2)的輸入端相連，上位 機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊(2)的輸出端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊(3)的輸入端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模 塊(4)的輸入端與北斗衛(wèi)星定位通信模塊(3)的輸出端相連，數(shù)據(jù)管理上報(bào)模塊(4)的輸出 端與監(jiān)控終端設(shè)備(5)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，其特征在于:所述的下 位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊(1)主要由若干個(gè)分散的RTU組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星的礦漿管道SCADA系統(tǒng)，其特征在于:所述上位 機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊(2)采用雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)的PC機(jī)。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK205594431SQ201620192023
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】吳建德, 汪明先, 王曉東, 范玉剛, 黃國勇, 鄒金慧, 冷婷婷, 張馨予, 李富玉, 熊新, 馮早
【申請人】昆明理工大學(xué)