В статье приведены примеры проектов узлов дистанционного учета и контроля воды, тепла, нефти и газа, реализованных на объектах различного уровня и масштаба: на магистральных трубопроводах, водохранилищах, реках, скважинах, в затапливаемых камерах и колодцах, а также подвалах, подъездах и квартирах в жилых домах и офисах. Узлы учета и контроля базируются на автономных (батарейных) GSM/NB-IoT-логгерах PROMODEM, которые снимают показания с расходомеров, датчиков давления и температуры. Накопленные архивы измерений через сотовый интернет отправляются в диспетчерский центр и доступны в виде графических и табличных отчетов через веб-интерфейс бесплатной информационной системы PROMODEM LOGGER.
ООО «Аналитик-ТС», г. Москва
Автономные (батарейные) GSM/NB-IoT логгеры PROMODEM (рис. 1) устанавливаются на узлах учета и контроля с нестабильным или отсутствующим питанием на магистральных трубопроводах, водохранилищах, реках, скважинах, в затапливаемых камерах и колодцах, а также в подвалах, подъездах и квартирах жилых домов, в торговых и офисных помещениях.
Рис. 1. Логгер PROMODEM: вариант исполнения IP68, до 10 лет работы от батареи
К логгерам подключаются расходомеры и датчики: уже установленные на узле учета/контроля либо входящие в состав комплекта «Умный датчик» PROMODEM (рис. 2).
Рис. 2. Подключение расходомеров и датчиков к внешним входам логгера PROMODEM
Логгеры PROMODEM с заданной периодичностью опрашивают подключенные к ним датчики давления и температуры, следят за датчиками сигнализации и затопления, считают импульсы от расходомеров и контролируют значения всех измеряемых параметров на min…max. По расписанию логгеры передают накопленные архивы измерений в диспетчерский центр как через привычные каналы связи GPRS/Internet, так и через новые специализированные сети NB-IoT для интернета вещей (IoT).
Для обеспечения стабильной связи на всех объектах системы логгеры PROMODEM комплектуются универсальными мультисим-картами с предоплаченным интернет- и СМС-пакетом, обеспечивающим до 10 лет передачи показаний в любой точке России. Мультисим-карта автоматически выбирает сотового оператора с наилучшим уровнем сигнала: МТС, «Билайн», «МегаФон», Tele2.
При желании в логгер можно установить свою сим-карту любого оператора связи или сразу две сим-карты – для автоматического переключения на резервного оператора и обратно.
В диспетчерском центре полученные архивы измерений и аварийные события отображаются в виде графиков и отчетов через веб-интерфейс бесплатной информационной системы PROMODEM LOGGER (рис. 3). Система может быть как развернута на сервере заказчика, так и предоставлена в виде облачного сервиса PROMODEM с доступом через личный кабинет.
Рис. 3. Графический отчет по расходу холодной воды с индикацией аварийных событий (увеличить изображение)
При возникновении аварийной ситуации на узле учета или контроля (срабатывании датчика сигнализации или выходе контролируемых параметров за min…max) логгер PROMODEM незамедлительно информирует диспетчера и дублирует аварийное сообщение по СМС.
Типы логгеров PROMODEM для любых узлов учета и контроля
Высокая степень защиты оболочки (IP65 и IP68) позволяет устанавливать логгеры PROMODEM во влажных и затапливаемых помещениях. Благодаря длительному времени автономной работы от встроенной батареи логгеры можно применять на объектах c отсутствующим питанием. Срок автономной работы зависит в основном от частоты опроса датчиков, частоты передачи архивов в диспетчерскую и емкости батареи и при типовой эксплуатации может достигать 10 лет.
Для объектов с доступным, но нестабильным питанием предназначены логгеры с питанием от сети ~220 В и резервным аккумулятором. Длительную автономную работу от аккумулятора на объектах без питания обеспечивают логгеры PROMODEM, заряжаемые от солнечной панели (рис. 4).
Рис. 4. Логгер PROMODEM с питанием от солнечной панели
Логгеры PROMODEM имеют свидетельство об утверждении типа средства измерений и межповерочный интервал 5 лет, что позволяет совмещать процедуру поверки с заменой батареи. Гарантия на все логгеры и модемы PROMODEM также составляет 5 лет.
Логгеры PROMODEM делятся на три типа: для промышленности, коммерческого и индивидуального учета (табл. 1). Эти линейки отличаются друг от друга областью применения, диапазоном рабочих температур, типом питания, рекомендуемой частотой передачи показаний в диспетчерский центр, а также возможностью подключения различных типов расходомеров, датчиков и исполнительных устройств.
Таблица 1. Типы логгеров PROMODEM (увеличить изображение)
Ниже приведены примеры реализованных узлов дистанционного учета и контроля воды, тепла, нефти и газа, которые базируются на автономных (батарейных) GSM/NB-IoT-логгерах PROMODEM.
Оперативно-диспетчерский контроль на газопроводах и пунктах газораспределения
Комплект «Датчик давления PROMODEM GSM 830.07» позволяет развернуть узел учета и контроля на различных объектах газораспределительной сети:
- магистральных газопроводах;
- внеплощадочных газопроводах предприятий, проложенных как на территории населенного пункта, так и за его пределами;
- в пунктах редуцирования газа, размещенных в зданиях или ниже уровня поверхности земли;
- на оконечных газопроводах и в тупиках газораспределения (рис. 5).
Рис. 5. Узел контроля PROMODEM на тупике газораспределения
Комплект уличного исполнения IP65 включает в себя все необходимые элементы для организации автономного узла учета и контроля давления (рис. 6):
- преобразователь давления ОВЕН (или любого другого производителя): диапазон 0…0,6 МПа, мембрана из нержавеющей стали, присоединительная резьба М20х1,5, основная погрешность 0,5 % от ВПИ, кабель 10 м;
- логгер PROMODEM 122.54: батарейное питание обеспечивает 5 лет автономной работы при опросе датчика каждые 30 минут с контролем давления на min…max и отправкой показаний в диспетчерский центр 1 раз в сутки (аварийные СМС отправляются мгновенно);
- мультисим-карта с предоплаченным интернет-пакетом до 10 лет передачи показаний и автоматическим выбором сотового оператора с наилучшим уровнем сигнала (МТС, «Билайн», «МегаФон», Tele2);
- выносная антенна для уверенного приема.
Параметры датчика давления подбираются под особенности каждого конкретного проекта, что позволяет обеспечить требуемую точность измерений и гибкость монтажа (рис. 7).
Рис. 6. IP65‑комплект «Датчик давления PROMODEM GSM 830.07»
Рис. 7. Подбор датчика давления под особенности узла учета и контроля
Дистанционный контроль параметров газораспределения позволяет вне зависимости от мест установки комплектов:
- формировать отчетную информацию в табличном или графическом виде в личном кабинете информационной системы PROMODEM LOGGER (устанавливается на сервере заказчика, или используется облачный сервис на серверах PROMODEM);
- отслеживать состояние всех объектов на интерактивной карте информационной системы;
- определять места с недостаточным или избыточным давлением газа и неравномерность газораспределения в тупиках;
- настраивать необходимые режимы газораспределения и удаленно следить за их изменением;
- мгновенно информировать диспетчера о возникновении аварийных ситуаций: при разрыве газопровода, недопустимом снижении давления газа в пиковые периоды потребления, при подозрении на несанкционированное подключение к сети;
- автоматически дублировать аварийные сообщения на телефоны работников службы эксплуатации по СМС;
- удаленно настраивать допустимые диапазоны значений давления для более тонкого контроля или, наоборот, для исключения ложных срабатываний системы аварийного оповещения;
- при подключении к логгеру PROMODEM счетчика газа передавать диспетчеру отчеты по расходу, а также по дополнительным аварийным событиям (перерасход или длительное отсутствие потребления).
Zulu-датчик PROMODEM в ZuluGIS-системах городского водоснабжения, гидрогеологического мониторинга и контроля водохозяйственной деятельности
Логгеры PROMODEM могут выполнять роль Zulu-датчиков для геоинформационной системы моделирования инженерных сетей ZuluGIS и позволяют развернуть узлы учета и контроля:
- системы водоснабжения;
- уровня сточных вод;
- угрозы паводковых ситуаций;
- статического уровня воды в скважинах, резервуарах (рис. 8) и на открытой воде (реки, озера, водохранилища).
Рис. 8. Узел контроля уровня воды в резервуаре на базе Zulu-датчика (логгера) PROMODEM
Комплект для гидрогеологического мониторинга «Датчик уровня гидростатический PROMODEM GSM 830.05» имеет водозащиту IP68 и допускает недельное затопление (рис. 9). В него входят:
- логгер PROMODEM 120.12: батарейное питание обеспечивает 5 лет автономной работы при опросе датчика каждые 15 мин с контролем давления столба жидкости на min…max и отправкой показаний в диспетчерский центр 3 раза в сутки (аварийные СМС отправляются мгновенно);
- погружной преобразователь гидростатического давления ОВЕН (или другого производителя) на диапазон 0…6 мм вод. ст. с мембраной из нержавеющей стали, основной погрешностью 0, 5 % от ВПИ, с кабелем 6 м;
- мультисим-карта с предоплаченным интернет- и СМС-пакетом до 10 лет передачи показаний и автоматическим выбором сотового оператора с наилучшим уровнем сигнала (МТС, «Билайн», «МегаФон», Tele2);
- внешняя антенна IP68 для уверенного приема.
Параметры погружного гидростатического датчика уровня (давления столба жидкости) подбираются под особенности каждого конкретного проекта, что позволяет обеспечить требуемую точность измерений и гибкость монтажа (рис. 10).
Рис. 9. Комплект «Датчик уровня гидростатический PROMODEM GSM 830.05»
Рис. 10. Подбор датчика уровня под особенности узла учета и контроля
Узлы контроля и учета на базе логгеров PROMODEM выполняют роль Zulu-датчиков в системе веб-мониторинга ЕКС.рф и автономном комплексе ЕКС АТМ SCADA PORTABLE‑500 (разработка ООО «АТМ»), а также обеспечивают прямую передачу архивов измерений и аварийных сообщений непосредственно в расчетную модель сети приложений ZuluGIS 8.0 (разработка ООО «Политерм»).
Кроме стандартных для диспетчерских программ функций мониторинга, контроля и аварийной сигнализации возможности системы моделирования инженерных сетей ZuluGIS позволяют создавать анимированные диспетчерские модели актуального состояния сетей.
Для узлов контроля уровня воды на базе комплектов «Датчик уровня гидростатический PROMODEM GSM 830.05» система ZuluGIS осуществляет анализ и предупреждение о возникновении угрозы паводковых ситуаций, ведет мониторинг уровня воды и сигнализирует о пороговом снижении или превышении:
- запасов подземных вод и водоносных горизонтов;
- статического уровня воды в скважинах и резервуарах;
- статического уровня на открытой воде: в реках, озерах, водохранилищах.
В системах городского водоснабжения используются узлы учета и контроля на базе расширенных комплектов PROMODEM, в которые помимо логгера с мультисим-картой и датчиком уровня могут входить:
- датчик давления из предыдущего комплекта (рис. 7);
- расходомер, например автономный электромагнитный счетчик «Питерфлоу СВ», с подключением к логгеру через импульсные входы или последовательный интерфейс RS‑485 (рис. 11).
Рис. 11. Электромагнитный счетчик «Питерфлоу СВ» с классом защиты IP67/IP68
Это позволяет строить в интерактивной диспетчерской системе ZuluGIS электронные модели систем водоснабжения и водоотведения всего города с высокой степенью детализации и широкими аналитическими возможностями (табл. 2, рис. 12).
Таблица 2. Контроль городской системы водоснабжения в программном комплексе ZuluGIS
Рис. 12. Интерактивный анимированный веб-интерфейс облачной системы диспетчерского контроля ZuluGIS
Дистанционный контроль затопления и вскрытия люков подземных коммуникаций
Комплект «Датчик вскрытия люка и уровня-протечки PROMODEM GSM 830.04» предназначен для немедленного выявления факта вскрытия и затопления подземных систем:
- тепловых камер (рис. 13);
- канализации и сточных вод;
- кабельных коллекторов.
Рис. 13. Выносной узел контроля затопления тепловой камеры на базе логгера PROMODEM
Комплект обладает уличным исполнением IP65 и длительным сроком автономной работы, что позволяет устанавливать его в труднодоступных местах без необходимости частого обслуживания оборудования (рис. 14). В него входят:
- логгер PROMODEM 122.40 со встроенной антенной, батарейным питанием до 10 лет автономной работы и мгновенным информированием о возникновении аварийных событий на диспетчерский компьютер через интернет и на телефоны работников службы эксплуатации по СМС;
- датчик уровня жидкости и протечки воды с двумя сигнальными уровнями и 6‑метровым гибким кабелем;
- датчик вскрытия люка PROMODEM 942.12: надежный рабочий ход удлиненного пружинного триггера исключает ложные срабатывания при проезде машин или неаккуратном монтаже люка;
- встроенная антенна для удобства монтажа;
- мультисим-карта с предоплаченным интернет- и СМС-пакетом, обеспечивающим до 10 лет передачи аварийных сообщений и автоматический выбор сотового оператора с наилучшим уровнем сигнала (МТС, «Билайн», «МегаФон», Tele2);
- возможно подключение до 6 двухэлектродных датчиков уровня/протечки к одному логгеру для более тонкого контроля уровня воды.
Рис. 14. Комплект «Датчик вскрытия люка и уровня-протечки PROMODEM GSM 830.04» для оперативного оповещения о возникновении аварийных ситуаций
При развертывании сервера с бесплатной информационной системой PROMODEM LOGGER оператору в режиме реального времени доступен централизованный мониторинг системы датчиков с оперативным отслеживанием:
- попытки кражи люка или несанкционированного доступа в подземные коммуникации с отображением объекта на карте;
- статуса работы аварийной бригады: когда начали (вскрытие люка) и когда закончили (установили люк на место), с формированием итоговых отчетов в табличном виде;
- факта и уровня затопления колодца или камеры при прорыве трубопровода или затоплении грунтовыми, ливневыми и паводковыми водами;
- а также удаленная настройка аварийных событий: пороговые уровни критического затопления для аварийного оповещения, номера мобильных телефонов и тексты аварийных СМС для каждого датчика.
Если развертывание диспетчерского центра для дистанционного контроля затопления и вскрытия люков подземных коммуникаций кажется излишним, можно ограничиться рассылкой аварийных СМС-сообщений на телефоны диспетчера и работников службы эксплуатации.
Контроль давления при добыче, хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов
Комплект «Датчик давления PROMODEM GSM ЕХ» во взрывоискробезопасном исполнении (рис. 15) позволяет развернуть узел учета и контроля нефти на сетях магистральных трубопроводов, промежуточных нефтеперекачивающих станциях, точках отбора нефти, пунктах поддержания пластового давления.
Рис. 15. Комплект «Датчик давления PROMODEM GSM ЕХ» во взрывоискробезопасном исполнении
Комплект обеспечивает оптимальное управление грузопотоками нефти по маршрутам транспортировки и контроль давления в узлах распределения. В него входят:
- взрывозащищенный преобразователь давления серии МИДА-ДИ‑13П‑ЕХ: диапазон до 40 МПа, погрешность 0,15 % от ВПИ, корпус из нержавеющей стали для обеспечения стойкости к воздействию агрессивных сред. Параметры датчика подбираются под особенности каждого конкретного проекта, что позволяет обеспечить требуемую точность и необходимый верхний предел измерений давления;
- логгер PROMODEM во взрывозащищенном корпусе, с независимым искрозащитным барьером для безопасного подключения датчика давления; батарейное питание обеспечивает 5 лет автономной работы при опросе датчика каждые 15 минут и отправке показаний в диспетчерский центр 3 раза в сутки (аварийные СМС отправляются мгновенно); питание комплекта возможно как от встроенных батарей, так и от аккумулятора с зарядкой от солнечной панели для организации полностью автономного узла учета и более частого контроля давления;
- мультисим-карта с предоплаченным интернет- и СМС-пакетом, обеспечивающая до 10 лет передачи показаний и автоматический выбор сотового оператора с наилучшим уровнем сигнала (МТС, «Билайн», «МегаФон», Tele2);
- выносная антенна для уверенного приема в удаленных местах установки.
Добавление в комплект расходомера УРЖ2КМ модель 3 ППД (или любого другого) во взрывозащищенном исполнении (рис. 16) позволяет не только контролировать давление, но и вести учет расхода транспортируемой нефти, а также учет технической воды для поддержания пластового давления в скважине.
Рис. 16. Расходомер УРЖ2КМ модель 3 ППД на высокое давление для пластовых вод
При использовании комплекта оборудования PROMODEM с развернутой на сервере заказчика информационной системой PROMODEM LOGGER реализуется постоянный веб-мониторинг параметров измеряемой среды:
- контроль технологического режима перекачки с формированием отчетной информации о давлении и расходе в табличном или графическом виде;
- мониторинг перепада давления до и после фильтра-грязеуловителя (ФГУ) и устройств регулирования давления (УРД);
- онлайн-мониторинг давления в линейной части магистрального нефтепровода (МН) между нефтеперекачивающими станциями (НПС);
- дистанционная перенастройка в логгере допусков min…max на давление для наладки системы обнаружения утечек в соответствии с технологической картой защит нефтепровода: при выходе давления за установленные пределы аварийный узел незамедлительно высвечивается на диспетчерском компьютере, а работникам служб эксплуатации автоматически рассылаются СМС-оповещения;
- гибкая настройка веб-отчетов в личном кабинете системы PROMODEM LOGGER позволяет при необходимости использовать комплект в качестве пикового детектора давлений;
- визуализация всех узлов контроля на карте с отображением текущих состояний.
Компоненты бесплатной информационной системы PROMODEM LOGGER в диспетчерском центре
Логгеры PROMODEM с заданной периодичностью выходят на связь с диспетчерским центром и передают накопленные архивы измерений через встроенный модем GSM/3G/NB-IoT. В диспетчерском центре требуется наличие доступа в интернет и статический публичный IP-адрес.
Информационная система PROMODEM LOGGER состоит из нескольких компонентов для диспетчерского центра (рис. 17, табл. 3). Все эти компоненты предоставляются бесплатно для развертывания на сервере пользователя.
Рис. 17. Компоненты информационной системы PROMODEM LOGGER (увеличить изображение)
Таблица 3. Компоненты информационной системы PROMODEM LOGGER в диспетчерском центре
Если пользователю требуется визуализировать архивы измерений в своей собственной диспетчерской программе опроса (SCADA), то вместо компонента «Web-интерфейс PROMODEM WebLogger» устанавливается компонент «OPC-сервер PROMODEM OPCLogger» (рис. 18), который обеспечивает:
- доступ диспетчерского ПО пользователя (SCADA-системе) к архивам измерений, хранящимся в базе данных Microsoft SQL Server;
- считывание из базы данных Microsoft SQL Server с заданной периодичностью измеренных значений, переданных логгерами PROMODEM;
- передачу считанных значений по запросу в диспетчерскую программу пользователя (SCADA-систему).
Рис. 18. Доступ SCADA-пользователя к архивам измерений и аварийных сообщений (увеличить изображение)
Если вам привычнее получать данные для своей диспетчерской программы через SQL-запросы, можно обойтись и без прослойки «OPC-сервер», напрямую формируя SQL-запросы в базу данных Microsoft SQL Server.
Логгеры PROMODEM также могут передавать архивы измерений и аварийных сообщений:
- в систему 1С «Управление водоканалом 2»;
- в систему моделирования инженерных сетей ZuluGIS компании «Политерм».
При отсутствии возможности или желания разворачивать свой сервер данные со всех узлов учета и контроля можно отправлять на облачный сервер в дата-центре PROMODEM. Доступ к графическим и табличным отчетам предоставляется через веб-интерфейс личного кабинета. Демонстрационный вход в облачную ИС PROMODEM LOGGER доступен по ссылке: weblogger.promodem.ru .
Опубликовано в журнале ИСУП № 6(90)_2020
К. К. Чуприков, ведущий инженер,
А. Д. Яманов, к. т. н., заместитель
руководителя группы проектов,
ООО «Аналитик-ТС»:
PROMODEM®, AnCom®, г. Москва,
тел.: +7 (495) 775-6008,
e-mail: support@promodem.ru,
сайт: promodem.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
