CC BY
93
УДК 656.56:004
A.Л. Чеботарев, проректор, (4872) 33-45-48, alc@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
B.М. Панарин, д-р техн. наук, проф., нач. Управления РИХОПД,
(4872) 35-35-50, panarm-tsu@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
Г.Ю. Царьков, нач. производственно-технического отдела,
(4872) 25-24-00, carcov@yandex.ru (Россия, Тула, ОАО «Тулаоблгаз»),
М.В. Панарин, канд. техн. наук, директор, (4872) 70-18-92, Panarinmv@yandex.ru
(Россия, Тула, ООО «СервисСофт Инжиниринг ТулГУ»),
Н.А. Телегина, асп., (4872) 35-35-50, tele gina. natas ha @yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СТАНЦИЙ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ (СКЗ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТИ GSM
Рассмотрены состав, функции и принцип действия автоматизированной информационно-измерительной и управляющей системы для территориально распределенных станций катодной защиты.
Ключевые слова: автоматизированная информационно-измерительная и
управляющая система, станции катодной защиты, СКЗ, GSM.
Во многих отраслях промышленности, таких, как энергетика, газовая отрасль, построение автоматизированноизмерительных систем затруднено ввиду размещения объектов на значительных территориях, удаленных от центра управления или диспетчеризации. Так в газовой отрасли для электрохимической защиты газопроводов от коррозии используются станции катодной защиты (СКЗ), которые размещаются на всем протяжении газопроводов. Контроль работы станций катодной защиты в настоящее время производится путем периодических обходов обслуживающего персонала. Данный способ не обеспечивает своевременное выявление неисправностей и надежной защиты газопроводов от коррозии.
В настоящее время проблема защиты газопроводов от коррозии приобретает все большее значение. Это связано с тем, что основная часть газопроводов эксплуатируется более 30-50 лет. Применение СКЗ газопроводов замедляет процесс коррозии металла. Однако для обеспечения наилучшей защиты газопроводов, необходимо контролировать параметры работы СКЗ и при необходимости проводить коррекцию значений защитного потенциала, тока и напряжения в зависимости от состояния грунта, места пролегания газопровода. При этом параметры работы всех территориально-распределенных СКЗ, расположенных на значительных расстояниях
вдоль залегания газопроводов, должны синхронно корректироваться для обеспечения эффективной защиты.
Структура автоматизированной информационно-измерительной и управляющей системы для территориально распределенных СКЗ показана на рис. 1.
Рис. 1. Структура автоматизированной информационно-измерительной и управляющей системы для территориально распределенных СКЗ
Автоматизированная информационно-измерительная и управляющая система имеет три уровня. Нижний уровень представляет собой комплекс СКЗ, территориально распределенных и расположенных на значительных расстояниях между собой. На каждой СКЗ нижнего уровня устанавливается интеллектуальный блок, включающий в себя встроенное устройство связи с объектом, микропроцессор обработки данных и GSM-модуль для передачи информации по GSM-связи. Также блок включает в себя аккумуляторную батарею для обеспечения бесперебойной работы, в случае пропадания сетевого напряжения.
Информационно-управляющий блок через заданный интервал времени опрашивает параметры СКЗ: напряжение, ток и защитный потенциал. Кроме того, проводится проверка наличия напряжения питания, значения напряжения на аккумуляторе, уровня поля сотового оператора, контролируются попытки несанкционированного проникновения на СКЗ. В случае выхода контролируемых параметров за установленные значения или при несанкционированном проникновении, взломе СКЗ блок в автоматическом режиме через сотовую связь генерирует и передает информацию о воз-
никновении нестабильной (аварийной) ситуации на отдельные сотовые телефоны работников ответственных служб через SMS-сообщения.
Информация с информационно-управляющих блоков поступает на районные центры сбора информации (средний уровень) и на региональный центр сбора информации (верхний уровень). Причем на среднем уровне допуск к работе разрешен только с теми СКЗ, которые находятся непосредственно в данном районе, а на верхнем уровне - со всеми СКЗ региона.
Права доступа к СКЗ на среднем и верхних уровнях разграничены. Если на среднем уровне доступны функции сбора информации и управления СКЗ, то на верхнем возможен только сбор информации о параметрах коррозионной защиты. Этим достигается разграничение функции районных и региональных центров сбора информации в информационноизмерительной и управляющей системе для территориально распределенных СКЗ.
Для организации рабочих мест в центрах сбора информации среднего и верхнего уровней разработано единое программное обеспечение Station Dispatcher. Для разграничения применений на среднем или верхнем уровне в программе предусмотрена возможность ограничений уровня доступа к информации СКЗ.
Программное обеспечение устанавливается на персональном компьютере. Компьютер подключен через последовательный порт к внешнему модему сети GSM, который позволяет обмениваться SMS-сообщениями с СКЗ. Программа фиксирует все события, происходящие в системе, и действия оператора в журнале событий. Программа имеет главное окно (мониторинг), которое появляется при запуске программы и постоянно присутствует на экране монитора, и ряд вспомогательных окон, которые появляются на экране и закрываются при вызове определенных функций программы. Связь с терминалом поддерживается через драйвер - отдельный программный поток, который запускается из основной программы и обеспечивает прием и передачу информации, а также контроль подключения и исправности модема.
В процессе работы автоматизированной информационноизмерительной и управляющей системы для территориально распределенных СКЗ информация с приборов (амперметр, вольтметр, счетчик расхода электроэнергии) через блок сопряжения поступает на входные контакты информационно-измерительного блока со встроенным контроллером управления. В контроллере управления происходит обработка данных и формирование пакетов, для последующей передачи по GSM-каналу на средний и верхний уровни. Аппаратно-программный комплекс рабочего места диспетчера принимает поступившие пакеты данных с блоков станций катодной защиты и в автоматическом режиме производит обработку и анализ данных с последующим отображением их на экране компьютера
(рис. 2). Центр сбора и обработки информации оперативно получает информацию о величине защитного электрического тока, напряжения, уровень защитного потенциала, показания счетчика расхода электроэнергии.
їічічпіі |йдещь*ї із*
Лдсаііічксїтоаї-овіякс Мскміч'кі-т К-з:ч£иг'гтир-;ваа кс Сї; Отчсге;; Часїр-.-Зкк ^'.рЕріфакнс ІЙЙ*г Щ вклЬоцсжрьсгп - Слц^Т’Ч'Л'Е'К ^ | по її опросії
~Г| »$р
Лд])тс 'Зїї
31иі1ШиІ"П $ ьЕ-.-
ваш
Лир*.: ЙЗУ
При
1 Щїкй-з.. ". ї;-: й'-л гг-15.7\> ОлОЇ чппг/ т !
ши ■: 1 .'0Ь<ї Па'.:!*. ! ■' йвившяяя
ЗЭ ул Л;тйпілтгч Л' /.о'і.'и гіл ЙГІДІ?. 20ії? Г. 30^,
у\ Ссльсїі^; 05.07.2007 :. 30.-Ч
ИЇ Щїкхио, Монгініи м. и 05.C7.3oCf? У. Ух.і:
. , 29 ут 1'.:'К-::дя. І:;.; щШШг ЇІВД::Ї
_ зе уд 05.07.201^ і | 2?.Сі5
/ )■“ 1 :Т-.Ц-'рГТ-,’Л>'" (і'і (і ; 5^0? і1
_ уА 05.07.2007 і. 2547
іЬі г: Л:.пепо?і. ул. иал.'ГЛ 05.0Ї.200? Ї12Й:31
ш ІДтко. 7Л Еілг-и ка^?Сі 05.0^.20117 і. -&21
№ Сн.илі..іи'.'±ні... СоіґДІУАи І 05.07.2007 ] ї 23.0?
—О І! і-'о. 4 ґ.ит ! Іяї'?.? ІТ5Ш.-з5р Г, У
_ Щ2 тЗДЙЛй Заіея-фі Е 05.07.2007 ]. 27.07
. $ Щск ог. :і г Р.осгох.ті'опо
ы ш ііеївск р-о:н.п Мпічкеіс-дз^н. Шрбкпід£ V 05.0~.2007 і.
мшмяая
Ы§ г -І»- Агч кТІ'Я-ИЛ. їбкЬС •ЛУ.іу. -ЦІЇ- V ЧІ^
И і-ії\
тт ГЕоіРйпбй, ул. ЕкіттуЕнтляДІІ
Так
НіІІ4!ИІЬ.Є±1ІІ!
ЗХстезщмал Дт.с-ръ Р«жнм КНП
10.3
13.35 В
'■О 1 V В
■:.-іТ'їіТ-.ТГії
\аіь
‘іїлгиітростіст'ііік ІООІ-ІД
11 лпр їпркиїгр ттл А Г.І & Л б
П?каг: І'5.0Г?.2ДО7 П:Н:31
Огпрасслеп.о ма [і помер
Ґ.ЙТ И’ЛТЙ ^і> -м
ІііІЇПіііі
N Рр-ЗЯТСЧ ке
СІ ф у 0 ЕТЬ Б і= й С-І^ДЗК_
ОгрОГ.РІТТа
•! їтіеск
Рис. 2. Рабочее окно программы центра сбора и обработки информации
Вся полученная информация сохраняется и архивируется в базе данных, что позволяет формировать отчеты и строить графики за различные временные периоды по любым станциям катодной защиты. Обеспечивается экстренная звуковая и световая сигнализация при обрыве кабеля, потере питания а связи с несанкционированным доступа к СКЗ. Также в системе реализована функция управления, что позволяет диспетчеру удаленно регулировать текущие параметры работы СКЗ, тем самым поддерживать необходимый уровень защитного потенциала на всей территории пролегания подземных газопроводов.
В процессе технической реализации разработана единая система, структурно состоящая из множества интеллектуальных информационно-управляющих блоков, устанавливаемых на территориально удаленных объектах, и одного или нескольких центров сбора, обработки и хранения информации, включая мобильные центры.
Разработан интеллектуальный информационно-управляющий блок, общий вид которого приведен на рис. 3.
Рис. 3. Интеллектуальный информационно-управляющий блок
На основе разработанных принципиальных электрических схем на оборонном предприятии г. Зеленограда Московской области изготовлены печатные платы, общий вид которых приведен на рис. 4
Рис. 4. Общий вид печатных плат с размещенными элементами
Информационно-управляющий блок состоит из микропроцессора, модуля GSM, устройств сопряжения с первичными датчиками и исполнительными элементами, устройства самодиагностики и таймера.
Информация с блоков поступает в один или несколько центров сбора, обработки и хранения в следующих режимах: по запросу, выходу за установленные пределы, таймеру и командам самодиагностики. Центры информации в зависимости от решаемых задач могут иметь иерархическую структуру.
В газовой отрасли автоматизированная информационноизмерительная и управляющая система реализованы применительно к территориально распределенным станциям катодной защиты.
Система позволяет повысить надежность защиты газопроводов от коррозии посредством непрерывного мониторинга и коррекции параметров работы станций катодной защиты (СКЗ), а именно величины защитно-
го потенциала, тока и напряжения в зависимости от состояния грунта, места пролегания газопровода. При этом параметры работы всех территориально-распределенных СКЗ, расположенных на значительных расстояниях вдоль залегания газопроводов, синхронно корректируются для обеспечения эффективной защиты.
Техническое решение защищено патентом РФ на изобретение [3], программное обеспечение зарегистрировано в Роспатенте РФ (свидетельство № 2011612128). Программа модуля управления интеллектуальной станцией катодной защиты внедрена в ОАО «Тулаоблгаз», ОАО «Мособлгаз», ОАО «Рязаньгоргаз», ОАО «Хабаровсккрайгаз».
Список литературы
1. Ларкин Е.В., Панарин М.В. Система сбора информации о состоянии станций катодной защиты газопроводов // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. Ч 2. 2010. С. 143 - 147.
2. Панарин М.В., Драчен В.И. Системы телемеханики для мониторинга за удаленными объектами в газовой отрасли / Промышленное оборудование. 2010, № 1. С. 68-70.
3. Адаптивная система катодной защиты подземных сооружений: Пат. C23F13/02. Заявл. 26.02.2008. Опубл. 10.09.2009. Бюл. № 25.
A.L. Chebotarev, V.M. Panarin, G. U. Jsarcov, M. V. Panarin, N.A. Telegina
AUTOMATED INFORMATION AND DATA MEASURING CONTROLLING SYSTEM FOR GEOGRAPHICALLY-DISTRIBUTED CATHODIC PROTECTION STATIONS (CPS) WITH THE GSM NETWORK USAGE
Components, functions, operating principle of the automated information and data measuring controlling system for geographically-distributed cathodic protection stations are considered.
Key words: automated information and data measuring controlling system, cathodic protection stations, CPS, GSM.
Получено 20.01.12
