摘 要：國內發生的幾起油庫爆炸事故，使人們逐漸認識到油庫實時監測以及信息及時反饋的重要性和迫切性。本文根據我國目前的實際情況，在對影響油庫安全的部分物理參數分析的基礎上，提出了通過光纖傳感器以及profibus和Internet網絡作為傳輸介質進行油庫監測的解決方案，可實現對油庫狀態的實時遠程自動監測，并通過互聯網及時反饋油庫安全的重要參數。 關鍵詞：光纖傳感器 Profibus網絡　遠程監測　數據采集

Research On Remote Monitoring System Used In Oil Warehouse

Abstract: There have been several oil warehouses detonated in our country, they make people pay more attention to detect the safe state of oil warehouses. The article provides a method to monitor the oil warehouses from distance through profibus network and internet. It is based on the using of optical fiber sensors and the anlayzing the data which have effect on oil warehouses safety. This method can realize the realtime monitor, automation and feeding back the state parameters in time. Keywords: optical fiber sensor, profibus network, remote monitoring, data acquisition 1 引言 　　在石油、化工、工礦等企業一般都有油庫，這些油庫是企業重要的燃料基地，是一個重要的生產環節。各種油庫的建設規模越來越大，造價也越來越高，為了確保油庫的安全，必須要對影響油庫安全的部分物理參數進行實時的數據采集，實現油庫的自動化管理。能及時掌握油庫油罐的液位、溫度、壓力、油氣濃度等狀態參數可以大大提高油庫的進油，儲油和管理的工作效率，極大的提高安全保障，因此有廣泛的應用價值。通過對液位、溫度、壓力、油氣濃度等狀態量的實時監測，在智能儀表上實時顯示并設置報警值，在越過限值時即可產生聲光報警。此外這些狀態值也可以通過互聯網傳輸，有訪問權限的管理者可以在任何地方通過瀏覽器查看油庫的安全參數，實現無人職守的遠程監測系統。 2 油庫狀態參數的采集 　　油庫灌區一般是庫區的最危險部位，具有極高的安全要求。油料是易燃、易爆，對防爆要求特別高，液位和油溫使用電儀表難以安全的實現檢測。而光纖傳感器是用光在不同物理狀態下，在光纖中傳播引起的干涉、衍射、偏振、反射等物理特征的變化，進行各種物理量的測量裝置，在易燃、易爆區域有極高的安全系數。因此對于液位、溫度、壓力等物理參數我們使用光纖傳感器來測量。 　　2.1 液位狀態參數 　　油庫的儲油設備通常是用具有極高安全參數的油罐，其儲油液位的監測是油庫生產及安全管理的的重要參數。綜合參考選用GY-IB型光纖液位計,該產品在易燃易爆環境中有極高的安全系數。 [align=center] 圖1 液位計通訊接口原理圖[/align] 　　2.2 溫度狀態參數 　　溫度信號有GCM型光纖光柵溫度傳感器獲得，通過安全柵或隔爆變送器將信號變成4-20mA模擬量送至PLC 的ET200S模塊的AI接口。 [align=center] 圖2 溫度變送器至PLC原理[/align] 　　2.3 油氣濃度狀態參數 　　油庫的罐區是防火、防爆的重點區域。可燃氣體報警裝置用于探測灌區的可燃氣體濃度，在達到危險程度前報警，是防火、防爆、預防油氣泄漏的強有力的手段。根據具體的情況，選用ES2OOOT-C系列可燃氣體報警裝置。可燃氣體報警信號為標準4—20mA DC信號，可以通過安全柵連接至PLC。 [align=center] 圖3 可燃氣體報警信號測量原理圖[/align] 3 遠程監測系統的整體構架 　　3.1 系統結構 　　由于目前油庫中油罐分布區域廣，甚至分布在不同的區，因此要想獲得整個油庫的儲油和安全狀態參數，必須為每個油罐安裝相應的傳感器以及為油罐區安裝油氣濃度火災報警裝置，使之組成一個完整的傳感器網絡。負責采集這些傳感器信息數據的數據采集系統必須是一個分布式系統，并且該數據采集系統需具備遠距離的數據采集和數據傳輸能力，最后采用某種通訊方式對整個系統也是非常重要。綜合上述考慮，系統結構圖如下： [align=center] 圖4 油庫遠程監測結構圖[/align] 　　系統的控制核心是西門子S7-400 PLC和庫區監測PC（Profibus-DP 1類主設備），其DP口通過DP電纜與總線模塊ET200S進行實時數據交換。ET200S通過現場檢測元件和傳感器系統將系統主要監控參數采集進來，通過最高12Mbit/s的Profibus-DP現場總線網絡將采集數據傳輸到中央控制器，控制器根據具體工藝要求進行處理，再通過Profibus-DP網絡將控制傳給ET200S，實現各現場監測元件的控制流程。庫區監測PC負責監控Profibus-DP從設備并獲得各監測數據，這些數據被寫入數據庫，供WEB服務器請求數據，而遠程客戶機通過Internet請求WEB服務器的數據，從而實現油庫的遠程監控。 　　3.2 系統硬件組成 　　系統硬件分兩個部分，即傳感器和PLC組成的數據采集部分，服務器與客戶機組成的數據傳輸和處理部分。 　　傳感器是整個系統的關鍵之一，由于油庫是易燃易爆場地，因此我們的選取必須滿足一定的安全等級。我們選擇了適合易燃易爆場合使用的光纖液位傳感器和GCM型光纖光柵溫度傳感器以及ES2000T-C點型可燃氣體探測器來獲取油庫狀態參數。 　　在現場級PLC組成Profibus-DP網絡的分布式數據采集系統，使用Profibus通訊協議實現PLC之間的數據傳輸。Profibus-DP屬于設備總線，主要應用于復雜現場設備和分布式I/O，物理結構為RS-485，傳輸速率為9.6kb/s～12Mb/s。最大傳輸距離在加中繼器的條件下能延長到10KM，最多能掛接127個站點。在管理級，PLC和PC機構成以太網，負責現場級的監控和采集數據的顯示。 　　3.3 軟件組成 　　軟件可分為數據采集和數據傳輸兩部分。數據采集部分負責對傳感器和監測元件傳輸到PLC實時數據的采集。該數據采集軟件使用組態王工控組態軟件來編寫，它包括主控監測畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警記錄，并及時的把監測到的油罐液位、溫度和監測現場的油氣濃度等狀態參數寫入數據庫。 　　數據傳輸軟件采用B/S結構即瀏覽器和服務器結構, 它是隨著因特網技術的興起對C/S 結構進行改變或改進的結構。在這種結構下, 用戶工作界面是通過Web 瀏覽器（如Internet Explorer, Netscape 等） 來實現, 極少的事務邏輯在瀏覽器端實現, 主要事務邏輯在服務器端實現, 形成所謂三層結構。這樣就大大簡化了客戶端的系統配置載荷, 減輕了系統維護與升級的成本和工作量, 降低了用戶的總體成本。其數據流向如下： [align=center] 圖5 數據流向圖[/align] 　　該軟件在Microsoft Developer Studio開發環境下用Visual C#開發的ASP.NET應用程序，ASP.NET是在服務器端嵌入腳步語言實現數據動態交互的技術。利用服務器端腳本可以建立數據庫連接，并根據特定條件從數據庫中檢索到數據結果放到普通的HTLM代碼中，且這些服務器腳本不依賴于任何瀏覽器和用戶使用的平臺。 4 結束語 　　油庫的遠程監測系統是一個集監控、控制、管理一體的分布式系統。本文所述系統基于光纖傳感器，采用Profibus和Ethernet構成系統的通訊網絡，以PLC構成系統底層控制站，完成生產過程的數據實時采集和過程控制，通過Web數據庫技術和ASP技術的結合將油庫的安全狀態參數以及報警參數通過Internet查看，實現油庫的遠程監測。 參考文獻： 　　【1】張志鵬，W.A.Gambling. 光纖傳感器原理[M].北京：中國計量出版社，1991. 175-184 　　【2】廖言彪. 光纖傳感器發展近況. 2000年6月第13卷第3期. 27-29 　　【3】梁長垠，孫光.基于光纖傳感器的多通道油位測量系統[J].微計算機信息，2005，21（3）： 26-29 　　【4】Introduction to PROFIBUS Networks.SIMENS AG, 1997 　　【5】ET ZOOM Distributed I/O Device Manual.SIEMENS AG, 1997 　　【6】鄭宇軍，等. VISUAL C#案例教程.北京希望電子出版社，2002. 　　【7】啟明工作室編。MIS系統開發與應用. 人民郵電出版社，2005