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技术 | 机泵状态监测信息结构的研究
2017-10-20 16:52:31   来源:   评论:0 点击:

1 摘要机泵状态监测是保障机组长期安全稳定运行的有效手段,针对如何实现机泵状态信息的可靠传输,文章阐述了一种带宽受限条件下机泵监测...

1    摘要

     机泵状态监测是保障机组长期安全稳定运行的有效手段,针对如何实现机泵状态信息的可靠传输,文章阐述了一种带宽受限条件下机泵监测状态信息结构、实现不同种类传感器及设备之间进行可靠传输,为在役机泵状态监测的多维多态数据提供统一的信息传输数据结构,实现机泵状态监测数据稳定、可靠的传输,保障机泵的统一管理、运营和维护。

 

关节词:机泵状态监测 状态信息结构 可靠传输。

 

2    引言

石油、化工、电力等行业存在着数量相对较大的机泵群,为了能实时、全面地掌握关键机泵的运行状态,保障机泵安全、 可靠、经济地运行,必须对机泵运行状态进行实时的在线监测。但是由于机泵设备的状态监测具有监测面广、 测点数量多,对信号采集、分析的实时性要求高等特点,必然要求机泵机组状态监测系统能够加强远距离传输的能力 ,提高数据传输的实时性和可靠性 ,特别是保障在不同网络环境、不同通信速率(带宽)下能够有效传输设备状态信息的传输就显得具有重大的实际意义。

 

3    机泵机组状态监测的组成

机泵状态监测一般多采用环形和树形组网结构,实现机泵控制中心内部的集中监控。监测系统,主要有由以下三部分 组成 :

 

1) 现场监测采集部分 :由分布在机泵上的各类型的传感器以及现场采集监测单元组成,现场采集监测单元通过实时的采集各类传感器的参数,进行综合运算后,将相应的结果和参数通过网络接口上传到在线监测系统。

 

2) 中央监控部分 :一般布置在机泵控制室内. 通过在线监测系统,获取现场采集监测单元回传的相应参数和结果,工作人员能够根据相应结果和参数了解各个机泵运行状态。

 

3) 远程监控部分 :根据需要布置在不同地点的远程控制目前一般通过局域网或者Internet网通讯方式访问中央监控。

 

其中现场地监控与中央监控之间的数据传输主要是指下位机控制系统能将下位机的数据 、状态和故障情况通过一定的专用的数据传输装置和接口电路与中央监控室的上位计算机进行通讯,针对不同采集单元实现统一的状态信息数据结构,实现了机泵状态描述信息接口协议,通用状态描述接口协议可以告诉主从设备如何解码,真正实现M2M

图1、机泵状态监测结构图

4    机泵监测状态信息数据结构

机泵监测状态信息数据结构包括包头、对象属性、对象基本属性、对象其他属性四部分组成。如下:

数据包头格式如下:

包头长度
  4B

设备类型(4B

对象数量

4B

对象1

对象2

。。。


其中包头长度:以四字节表示,包头长度、设备类型、对象数量以及所有对象的总长度

设备类型:以四字节表示,例:

0x0101含义:在线状态监测设备 + 电机

0x0102含义:在线状态监测设备 + 水泵

    对象数量:以四字节表示,对象总个数

对象:由基本属性及其他属性构成,其中基本属性格式固定,占8字节,其他属性长度不固定,长度由基本属性中参数AttrLen决定

对象属性格式:

基本属性(8B

其他属性

 

基本属性格式如下:

名称

长度(单位:字节)

注释

Name

 

2

属性名称

AttrLen

 

2

对象属性长度

OffsetAddr

 

4

偏移地址

 

其他属性格式如下:

(编号)属性(长度)

参数

长度(字节)

说明

01)测点数量(2B

类型

1

0x03可读可写

长度

1

0 -255 默认为8

02)带宽(2B

类型

1

0x03可读可写

长度

1

0 -255 默认为8可根据带宽进行调减。

(03) 传输模式(2B

类型

1

0x03可读可写

长度

1

0x01: 周期触发

0x02: 事件触发

04)烈度测点(9B   

类型

1

0x01仅读

通道

1

 

时域数据长度

1

默认为16

统计数据长度

1

默认为48

频率数据长度

1

默认为80

附加数据长度

4

默认为0

(05)加速度测点(9B)

类型

1

0x01仅读

通道

1

 

时域数据长度

1

默认为32

统计数据长度

1

默认为96

频率数据长度

1

默认为80

附加数据长度

4

默认为0

06)温度测点(3B)

类型

1

0x01仅读

通道

1

 

温度长度

1

默认为32

07)转频测点(3B)

类型

1

0x03可读可写

通道

1

 

转频长度

1

4

 

     在不同设备间通讯,首先获取一个目标对象包头数据,根据对象包头数据,对目标对象数据进行解码,之后就可以接受目标对象的周期数据。

 

同时这种传输数据结构还支持自动调理传输速度来适应不同的网络带宽功能。采用TCP/IP的拥塞控制方法, 在不同的有效带宽情况下,可以由用户指定相应带宽,自适应调节监测数据的传输速度,在带宽有限的情况下保障整个网络的通畅、可靠运行。

 

通过构建统一的信息数据结构,可以融合多源多态状态监测信息,大大降低了对带宽和存储空间的要求,且机泵系统的设备、子设备可以分层编码,在状态监测设备可扩展性上具有优越性;同时通过有效带宽自适应传输技术实现了不同带宽、不同码率自适应传输功能,最大程度的保障了监测状态信息传输的稳定和可靠性,实现对机泵安全、 可靠、实时的在线监测。

 

5    结束语

通过构建统一的机泵监测状态信息结构,能实现各种机泵监测设备的数据通信、互连互通,能够大幅提高集成效率,满足现有的和将来不断出现的需求;通过自动调节传输速度减少了系统通信连接和数据交换的带宽要求,避免网络拥塞,保证整个网络的通畅和可靠运行。

 

参考文献 ( References) :

[1]夏洲,陈喜阳,潘伟峰,等.超大型水电机组状态监测与分析系统的研究[J].水电厂自动化,20085):39-41.

[2]谢明 . 基于 Internet  SCADA 数据传输系统研究 [D ]. 南京 :南京理工大学 ,2003.

[3] 高金吉.机泵群实时监测网络和故障诊断专家系统.中国工程科学 2001 3 (9 ) 3 —9

 

本文内容为湖南银河电气有限公司湖南战略性新型产业科技攻关类项目【2015GK1020】的研究成果

 

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