CN113915535B - 一种城市燃气管网监控***及其控制方法 - Google Patents
一种城市燃气管网监控***及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种城市燃气管网监控***,该城市燃气管道监控***包括:至少一个远层终端设备、第一接口服务器、第二接口服务器、数据库服务器和调度服务器。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管网规划领域,一种城市燃气管网监控***及其控制方法。
背景技术
监控***是基于计算机、通讯和控制技术发展起来的监视和控制***,是数字化管道的基础。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,一实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。现代输气管道自动化管理多采用监控***。在国内外输气管道设计中,监控***已经成管道***管理和控制的标准化设施,压气站、计量站、调压站、LGN站、CNG站、清管站、阴极保护站等均由监控***实施远程监视和控制。
监控***结构包括调度层、信息处理层和远程终端层。其中,调度层是监控***级别最高的一个层,主要负责采集所有现场远程终端设备的数据以及***数据的生产,对整个***进行管理,优化,决策和控制。远程终端层其作为监控***现场终端,能按照要求实时向调度层发送信息,并接受来自调度层的控制指令和信息,实现远程控制。信息处理层在调度层和远程终端层之间,通常采用移动通讯网络或者以太网等通信。
现有技术中,调度层通常包括调度服务器、接口服务器、数据库服务器等设备。调度服务器安装有监控装置控制软件,其能够实时监控接口服务器、数据库服务器的工况。接口服务器主要是通过信息处理层进行实时数据采集和处理。接口服务器会将实时采集的数据存入数据库服务器,上述数据库服务器用来进行数据的存储和网络发布。由于接口服务器具有实时收集数据的重要的作用,现有技术中调度层的接口服务器通常设置为两台,常规工况中,
仅需一台接口服务器进行工作。如果调度服务器到一台接口服务器故障,另一台服务器将启动承担实时数据采集和处理工作。但是,上述现有技术存在以下技术问题:1)在两台服务器切换的时间内可能会造成感测数据的丢失;2)备用的接口服务器利用率低,切换启动时间长;3)对于多频率检测***控制方法复杂,容易占用更多的网络资源。
因此,需要提供城市燃气管网监控***及其控制方法,能够避免切换时造成的数据丢失,并且能够简化多频率***的监控控制方法的复杂度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:现有城市燃气管网监控***及其控制方法存在:1)备用的接口服务器利用率低,;2)对于多频率检测***,当采用备用服务器时,控制方法复杂,容易占用更多的网络资源的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
一种城市燃气管网监控***,该城市燃气管道监控***包括:至少一个远层终端设备、第一接口服务器、第二接口服务器、数据库服务器和调度服务器。
具体的,多个远层终端设备的每一个与城市燃气管网的末端设备以及对该末端设备状态进行测量的各类传感器连接,用于实时采集各类传感器采集的数据,并将上述数据发送给第一或者第二接口服务器。
具体的,远层终端设备还同时连接到第一和第二接口服务器,其接收来自第一或第二接口服务器发送来的检测驱动信息,从而按照上述检测驱动信号的频率进行相关传感器数据的采集并返回给第一或第二接口服务器。
具体的,第一接口服务器和第二接口服务器位于至少一个远层终端设备和数据库服务器之间,还同时与调度服务器连接。
具体的,第一接口服务器和第二接口服务器还用于接收调度服务器发送的控制信息,选择性的进行功能启动或接收检测驱动信号并转发给远层终端设备。
具体的,数据库服务器同时连接第一接口服务器和第二接口服务器以及调度服务器。其用来接收第一、二接口服务器上传的传感器数据,并且供调度服务器进行读取和分析,使得调度服务器能够根据远层终端设备的传感器数据确定后续的检测驱动信号。
具体的,调度服务器连接到数据库服务器和第一、第二接口服务器。
具体的,调度服务器可以读取数据库服务器中存储的远层终端设备的传感器数据,根据预设的程序进行分析,根据传感器数据情况,确定后续的检测驱动信号,并将上述检测驱动信号发送至第一、二接口服务器。
具体的,调度服务器还用于检测第一、二接口服务器的工作状态,如果发现第一、第二接口服务器中的任意一个出现错误工作状态,则仅通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个进行对全部远层终端设备的传感器数据采集和传输。
一种基于所述的城市燃气管网监控***的控制方法,该方法包括如果发现第一、第二接口服务器中的任意一个出现错误工作状态,则仅通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个进行对全部远层终端设备的传感器数据采集和传输。
本发明提供的城市燃气管网监控***及其控制方法,具有以下有益效果:
1)备用服务器和主服务器在正常状态下,分别用来收集不同采用频率的数据,发送不同的采样频率信号,避免了单个服务器发送多个采用频率信号造成的对调度服务器的控制压力。
2)当管网敏感参数满足阈值条件时,提高对于管网参数的采样频率,克服了在常态监控中智能仪表采样频率较低造成的不容易发现瞬时的参数波动和遗漏特定参数变化情况下的特征数据的问题,提高了对后续的燃气管网安全或者其他状态监控准确性。
3)在切换备用服务器时,在检测驱动信号中,加入了缓冲时间,这样避免了由于常规采样和密集采样的启示时间不同造成无法使用相同的检测驱动信号来进行检测驱动的问题。
4)利用一台备用服务器,发送一种第三检测驱动信号就可以同时驱动两种采用频率的检测设备,降低了***控制的复杂度,提高了***效率。
附图说明
图1为本发明提供的城市燃气管网监控***的结构示意图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的一种城市燃气管网监控***及其控制方法作进一步的详细描述。
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中,必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
为使本发明的目的、特征更明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了更详细的介绍本申请的发明构思,首先介绍本申请提供的一种城市燃气管网监控***。该城市燃气管道监控***包括:至少一个远层终端设备、第一接口服务器、第二接口服务器、数据库服务器和调度服务器。其中,多个远层终端设备的每一个与城市燃气管网的末端设备以及对该末端设备状态进行测量的各类传感器连接,用于实时采集各类传感器采集的数据,并将上述数据发送给第一或者第二接口服务器。远层终端设备还同时连接到第一和第二接口服务器,其接收来自第一或第二接口服务器发送来的检测驱动信息,从而按照上述检测驱动信号的频率进行相关传感器数据的采集并返回给第一或第二接口服务器。
第一接口服务器和第二接口服务器位于至少一个远层终端设备和数据库服务器之间,还同时与调度服务器连接。第一接口服务器和第二接口服务器用于接收远层终端设备传输的数据,并且将上述数据存入数据库服务器。第一接口服务器和第二接口服务器还用于接收调度服务器发送的控制信息,选择性的进行功能启动或接收检测驱动信号并转发给远层终端设备。
数据库服务器同时连接第一接口服务器和第二接口服务器以及调度服务器。其用来接收第一、二接口服务器上传的传感器数据,并且供调度服务器进行读取和分析,使得调度服务器能够根据远层终端设备的传感器数据确定后续的检测驱动信号。
调度服务器连接到数据库服务器和第一、第二接口服务器。调度服务器可以读取数据库服务器中存储的远层终端设备的传感器数据,根据预设的程序进行分析,根据传感器数据情况,确定后续的检测驱动信号。并将上述检测驱动信号发送至第一、二接口服务器。调度服务器还用于检测第一、二接口服务器的工作状态,如果发现第一、第二接口服务器中的任意一个出现错误工作状态,则仅通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个进行对全部远层终端设备的传感器数据采集和传输。
需要指出的是,第一接口服务器和第二接口服务器为具有相同功能和性能的服务器设备。第一接口服务器用于常规采样频率条件下的远层终端设备到数据库服务器之间的数据传输,而第二接口服务器用于密集采样频率条件下的远层终端设备到数据库服务器之间的数据传输。
所述常规采样频率条件和密集采样频率条件均通过调度服务器通过读取和分析数据库服务器中存储的至少一个远层终端设备中的每一个采集的传感器数据得到的,具体的常规采样频率条件和密集采样频率条件在后续的控制方法中将进行详细的描述。
当至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备采集的传感器数据满足常规采样频率条件时,调度服务器将对应于上述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备的第一检测驱动信号发送至第一接口服务器,第一接口服务器根据上述第一检测驱动信号对所述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备进行传感器数据采集和传输。当至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备采集的传感器数据满足密集采样频率条件时,调度服务器将对应于上述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备的第二检测第二驱动信号发送至第二接口服务器,第二接口服务器根据上述检测驱动信号对所述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备进行传感器数据采集和传输。其中,第一检测驱动信号和第二检测驱动信号包括采用检测频率信号,第一检测驱动信号中的检测频率信号大于和第二检测驱动信号中的检测频率信号。
此外,调度服务器还用于检测第一、二接口服务器的工作状态,如果发现第一、第二接口服务器中的任意一个出现错误工作状态,则仅通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个进行对全部远层终端设备的传感器数据采集和传输,即通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个同时对全部远层终端设备进行常规采样频率和密集采样频率的传感器数据采集。
上述至少一个远层终端设备和第一、二接口服务器之间通过移动通讯网络连接,上述移动通讯网络可以为4G,5G,CDMA等商用移动网络。第一接口服务器和第二接口服务器与数据库服务器、调度服务器之间通常采用局域网进行连接,优选的,为了保证网络的稳定,最好采用有线局域网网络进行连接。
下面基于上述城市燃气管网监控***来介绍本申请提供的城市燃气管网监控***的控制方法。上述控制方法包括:
第一步,***初始化,具体包括:
调度服务器检查第一接口服务器和第二接口服务器设备状态均为正常后,调度服务器将第一检测驱动信号发送给第一接口服务器,其中第一检测驱动信号包括第一检测起始信号和第一检测频率信号,其中第一检测起始信号设定了检测开始时间,而第一检测频率信号设定了检测周期设置为T1,所述第一检测频率信号为常规采样频率。第一接口服务器按照第一检测驱动信号中的检测周期T1,向全部远层终端设备发送数据传输请求。
全部远层终端设备在初始化步骤中初始化为同一的检测起始时间和检测频率,能够有效地降低接口服务器的信号控制的复杂度。
第二步,数据收集和采样频率调整,具体包括:
S21、调度服务器根据第一检测驱动信号在每一个采样周期的起始时间读取第一接口服务器的状态,如果在该采样周期起始时间读取的第一接口服务器的状态为错误,则执行第三步;如果在该采样周期起始时间读取的第一接口服务器的状态为正常,则第一接口服务器按照第一检测驱动信号向全部远层终端设备发送传感器数据请求,各个远层终端设备接受到上述传感器数据请求后,将自身的检测数据发送给第一接口服务器,上述检测数据包括:身份信息和传感器数据。
S22、第一接口服务器在接收到各个远层终端设备的检测数据后,将其传送至数据库服务器按照各个远层终端设备身份信息的不同进行分类存储。
S23、调度服务器读取数据库服务器存储的各个远层终端设备的传感器数据,进行分析,并按照下列采样频率判断条件进行判断,各个远层终端设备在后续的监测中的采样频率。
所述采样频率判断条件为:当任意一个远层终端设备满足以下三个条件的至少一者时,则判定该远层终端设备在下一个采用周期开始时采用第二采样频率进行采样。
上述三个条件为:1)温度传感器检测的实时温度满足其中,Ti为实时采集的温度数据,i为第i个时间点,/>为第1-i个温度数据的平均值,Tj表示第1~i个时间采集点采集的所有数据;
和/或2)压力传感器实时检测数据满足 其中P(ti)为实时采集的气压数据,ρ为天然气密度,g为重力加速度;
和/或3)流量传感器实时检测数据满足 Li为实时采集的流量数据,i为第i个时间点,/>为第1-i个流量数据的平均值,Lj表示第1~i个时间采集点采集的所有流量数据。
当满足上述条件1)-3)的至少一者时,则判定该远层终端设备在采用第二采样频率进行采样。其中,第二采样频率的采样周期为T2,T1=nT2,n=3-6的整数。
当管网敏感参数满足阈值条件时,提高对于管网参数的采样频率,克服了在常态监控中智能仪表采样频率较低造成的不容易发现瞬时的参数波动和遗漏特定参数变化情况下的特征数据的问题,提高了对后续的燃气管网安全或者其他状态监控准确性。
如果不存在远层终端设备的传感器数据满足以上三个条件的至少一者,则重复执行S21-S23。
如果存在至少一个远层终端设备的传感器数据满足以上三个条件的至少一者,调度服务器读取第一、二接口服务器的状态,如果在该采样周期起始时间读取的第一、二接口服务器之一的状态为错误,则执行第三步;如果在该采样周期起始时间读取的第一、二接口服务器的状态为正常,调度服务器将不满足采样频率判断条件的远层终端设备的身份信息和第一检测驱动信号(第一检测起始信号和第一检测频率信号)发送给第一接口服务器,第一接口服务器按照上述身份信息和第一检测驱动信号,将传感器数据请求发送给相应的不满足判断条件的远层终端设备。这部分终端设备的检测实际上是延续步骤S21的检测频率不变。调度服务器将满足采样频率判断条件的远层终端设备的身份信息和第二检测驱动信号(第二检测起始信号和第二检测频率信号)发送给第二接口服务器,第二接口服务器按照上述身份信息和第二检测驱动信号,将传感器数据请求发送给相应的远层终端设备;第二采样频率的采样周期为T2,T1=nT2,n=3-6的整数;第二接口服务器按照第二检测驱动信号向满足判断条件的远层终端设备发送传感器数据请求。各个远层终端设备接受到第一或第二接口服务器发送的传感器数据请求后,将自身的检测数据根据请求来源的服务器和请求的采用频率,发回给第一或第二接口服务器,上述检测数据包括:身份信息和传感器数据。
每个周期重复执行第二步。
第三步,当调度服务器读取第一接口服务器或者第二接口服务器的状态存在错误时,进行接口服务器的切换,具体方式如下:
如果仅使用第一接口服务器或第二接口服务器进行工作时,调度服务器在采样周期起始时发现第一接口服务器或第二接口服务器错误,则调度服务器将第一检测驱动信号发送至第二接口服务器或将第二检测驱动信号发送至第一接口服务器,即直接使用另一台接口服务器替代工作状态错误的接口服务器发送原检测驱动信号。
如果同时使用第一接口服务器和第二接口服务器,调度服务器在采样周期起始时发现第一接口服务器和第二接口服务器之一的工作状态为错误,则发送第三检测驱动信号,第三检测驱动信号包括缓冲时间和缓冲时间后续的至少一个正常检测周期,其中缓冲时间包括n个检测周期,n个检测周期构成了一个完整的缓冲检测周期,上述n个检测周期每一个检测周期的周期T3=T2-P/n,其中T2为第二采样周期,P为第一检测起始时间和第二检测起始时间的时间差,通过n个检测周期的缓冲时间后,由于T1=nT2,无论第一采样频率的远层终端设备还是第二采样频率的远层终端设备都具有相同的采样起始时间,便于采用单一的采样频率信号就可以具有不同采样频率的传感器***的控制。正常检测周期内每一个检测周期的周期恢复为T2。第三检测驱动信号还包括状态切换信号以及状态切换信号对应的各个远层终端设备的身份信息。
各个远层终端设备在接受到上述第三检测驱动信号时,通过识别状态切换信号以及状态切换信号对应的各个远层终端设备的身份信息,原有采用第一采样频率进行采样的远层终端设备被设置为在第三检测驱动信号的第m*n+1的周期的起始时间进行采样;原有采用第二采样频率进行采样的远层终端设备被设置为在第三检测驱动信号的每个周期的起始时间进行采样,m为大于等于0的整数序列。
直到调度服务器读取到第一、二接口服务器的工作状态均为正常时,执行步骤S23。
本发明提供的城市燃气管网监控***及其控制方法,具有以下有益效果:
1)备用服务器和主服务器在正常状态下,分别用来收集不同采用频率的数据,发送不同的采样频率信号,避免了单个服务器发送多个采用频率信号造成的对调度服务器的控制压力。
2)当管网敏感参数满足阈值条件时,提高对于管网参数的采样频率,克服了在常态监控中智能仪表采样频率较低造成的不容易发现瞬时的参数波动和遗漏特定参数变化情况下的特征数据的问题,提高了对后续的燃气管网安全或者其他状态监控准确性。
3)在切换备用服务器时,在检测驱动信号中,加入了缓冲时间,这样避免了由于常规采样和密集采样的启示时间不同造成无法使用相同的检测驱动信号来进行检测驱动的问题。
4)利用一台备用服务器,发送一种第三检测驱动信号就可以同时驱动两种采用频率的检测设备,降低了***控制的复杂度,提高了***效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点,因此以上所述仅为本发明的实施例。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还包括各种等效变化和改进,这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (2)
1.一种城市燃气管网监控***,其特征在于:该城市燃气管道监控***包括:至少一个远层终端设备、第一接口服务器、第二接口服务器、数据库服务器和调度服务器;
其中,多个远层终端设备的每一个与城市燃气管网的末端设备以及对该末端设备状态进行测量的各类传感器连接,用于实时采集各类传感器采集的数据,并将上述数据发送给第一或者第二接口服务器;远层终端设备还同时连接到第一和第二接口服务器,其接收来自第一或第二接口服务器发送来的检测驱动信息,从而按照检测驱动信号的频率进行相关传感器数据的采集并返回给第一或第二接口服务器;
第一接口服务器和第二接口服务器位于至少一个远层终端设备和数据库服务器之间,还同时与调度服务器连接;第一接口服务器和第二接口服务器用于接收远层终端设备传输的数据,并且将上述数据存入数据库服务器;第一接口服务器和第二接口服务器还用于接收调度服务器发送的控制信息,选择性的进行功能启动或接收检测驱动信号并转发给远层终端设备;
数据库服务器同时连接第一接口服务器和第二接口服务器以及调度服务器;其用来接收第一、二接口服务器上传的传感器数据,并且供调度服务器进行读取和分析,使得调度服务器能够根据远层终端设备的传感器数据确定后续的检测驱动信号;
并将上述检测驱动信号发送至第一、二接口服务器;调度服务器还用于检测第一、二接口服务器的工作状态,如果发现第一、第二接口服务器中的任意一个出现错误工作状态,则仅通过第一、第二接口服务器中未出现错误工作状态的一个进行对全部远层终端设备的传感器数据采集和传输;
第一接口服务器和第二接口服务器为具有相同功能和性能的服务器设备;第一接口服务器用于常规采样频率条件下的远层终端设备到数据库服务器之间的数据传输,而第二接口服务器用于密集采样频率条件下的远层终端设备到数据库服务器之间的数据传输;
所述常规采样频率条件和密集采样频率条件均通过调度服务器通过读取和分析数据库服务器中存储的至少一个远层终端设备中的每一个采集的传感器数据得到的;
当至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备采集的传感器数据满足常规采样频率条件时,调度服务器将对应于上述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备的第一检测驱动信号发送至第一接口服务器,第一接口服务器根据上述第一检测驱动信号对所述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备进行传感器数据采集和传输;当至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备采集的传感器数据满足密集采样频率条件时,调度服务器将对应于上述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备的第二检测第二驱动信号发送至第二接口服务器,第二接口服务器根据上述检测驱动信号对所述至少一个远层终端设备中的其中一个远层终端设备进行传感器数据采集和传输;其中,第一检测驱动信号和第二检测驱动信号包括采用检测频率信号,第一检测驱动信号中的检测频率信号大于和第二检测驱动信号中的检测频率信号;
其中,所述采样频率判断条件为:当任意一个远层终端设备满足以下三个条件的至少一者时,则判定该远层终端设备在下一个采用周期开始时采用第二采样频率进行采样;
上述三个条件为:1)温度传感器检测的实时温度满足其中,Ti为实时采集的温度数据,i为第i个时间点,/>为第1~i个温度数据的平均值,/>表示第1~i个时间采集点采集的所有数据;
和/或2)压力传感器实时检测数据满足,其中/>为实时采集的气压数据,/>为天然气密度,g为重力加速度;
和/或3)流量传感器实时检测数据满足; Li为实时采集的流量数据,i为第i个时间点,/>为第1~i个流量数据的平均值,/>表示第1~i个时间采集点采集的所有流量数据;
当满足上述条件1)-3)的至少一者时,则判定该远层终端设备在采用第二采样频率进行采样。
2.根据权利要求1所述城市燃气管网监控***,其特征在于:全部远层终端设备在初始化步骤中初始化为同一的检测起始时间和检测频率。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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