RU101545U1 - TELEMECHANICAL SYSTEM OF CONTROL AND MANAGEMENT OF CATHODE PROTECTION STATIONS - Google Patents

Abstract

1. Телемеханическая система контроля и управления станциями катодной защиты, содержащая станции катодной защиты, контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS, каналы периферийной связи, антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления, GSM GPRS-каналы приемопередачи данных, антенно-фидерные устройства мобильного оператора, GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи, автоматизированные рабочие места, отличающаяся тем, что в ее состав также входит выделенный единый сервер телемеханики, INTERNET канал связи, обеспечивающий обмен данными между GSM GPRS сервером мобильного оператора связи и сервером телемеханики, каналы связи INTRANET/INTERNET, обеспечивающие обмен данными между сервером телемеханики и автоматизированными рабочими местами, комплекс серверных программных средств, состоящий из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных, при этом ! сервер телемеханики принимает данные от контроллеров телеуправления станций катодной защиты, обрабатывает и передает их на автоматизированные рабочие места непосредственно без промежуточных серверов регистрации, коммутации и коммуникации; ! контроллеры телеуправления используют канал связи GSM GPRS и программный протокол TCP/IP; ! подпрограмма приемопередачи данных функционально выполнена в виде службы, запускаемой операционной системой сервера телемеханики; ! подпрограмма визуализации, обработки и хранения данных реализована средствами WEB-программирования; ! комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и в полном объеме реализует функции SCADA. ! 2. Телемеханическая сис� 1. Telemechanical monitoring and control system for cathodic protection stations, containing cathodic protection stations, telecontrol controllers with integrated GSM GPRS modems, peripheral communication channels, antenna-feeder devices for telecontrol controllers, GSM GPRS-channels for data transmission and reception, antenna-feeder devices for mobile operator, GSM GPRS server of a mobile telecom operator, automated workstations, characterized in that it also includes a dedicated unified telemechanics server, an INTERNET communication channel, providing data exchange between the GSM GPRS server of the mobile operator and the telemechanics server, INTRANET / INTERNET communication channels that provide data exchange between the telemechanics server and workstations, a server software package consisting of a data transceiver subroutine and a data visualization, processing and storage subroutine, this! the telemechanics server receives data from telecontrol controllers of cathodic protection stations, processes and transfers them to workstations directly without intermediate registration, switching and communication servers; ! telecontrollers use the GSM GPRS communication channel and the TCP / IP software protocol; ! the data transceiver subroutine is functionally made in the form of a service launched by the telemechanics server operating system; ! the subroutine of visualization, processing and storage of data is implemented by means of WEB-programming; ! a set of server software is installed on a single telemechanics server and fully implements SCADA functions. ! 2. Telemechanical system

Description

Полезная модель относится к области систем регулирования и управления, в частности - к области систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления удаленными объектами, преимущественно станциями катодной защиты. Полезная модель может быть использована при построении архитектур систем телемеханики для распределенных технических объектов контроля и управления.The utility model relates to the field of regulation and control systems, in particular to the field of measurement, control, regulation, diagnostics and control systems of remote objects, mainly cathodic protection stations. The utility model can be used in the construction of telemechanics systems architectures for distributed technical objects of control and management.

Применение станций катодной защиты (СКЗ) в целях противокоррозийной электрохимической защиты нефте- и газопроводов носит обязательный регламентированный характер в соответствующих эксплуатирующих организациях. Параметры и режимы электрохимической защиты, которые задаются при использовании СКЗ, нуждаются в постоянном контроле и корректировке, в зависимости от типа трубопровода, свойств почвы, в которой проложен трубопровод, времени года, и т.д. С учетом существенной протяженности трубопроводов, количество установленных СКЗ может быть велико. Поэтому дистанционный мониторинг и управление всем парком установленных на объектах СКЗ - весьма актуальная задача, которую решает соответствующая телемеханическая система контроля и управления.The use of cathodic protection stations (SCZ) for the purpose of anticorrosive electrochemical protection of oil and gas pipelines is of a mandatory regulated nature in the respective operating organizations. The parameters and modes of electrochemical protection, which are set when using SCZ, need constant monitoring and adjustment, depending on the type of pipeline, the properties of the soil in which the pipeline is laid, the season, etc. Given the significant length of the pipelines, the number of installed SCZs can be large. Therefore, remote monitoring and control of the entire fleet installed at VHC facilities is a very urgent task, which is solved by the corresponding telemechanical monitoring and control system.

Телемеханические системы контроля и управления распределенными объектами существуют и применяются [1-5]. Типовыми недостатками упомянутых систем является ограниченная функциональность, либо излишне сложная архитектура, которая в работе характеризуется низкой надежностью.Telemechanical systems for monitoring and controlling distributed objects exist and are used [1-5]. Typical drawbacks of the mentioned systems are limited functionality or an overly complex architecture, which is characterized by low reliability.

Типовая телемеханическая система имеет в своем составе:A typical telemechanical system includes:

- массив удаленных терминалов, реализующих функции сбора данных с объектов контроля и управления, оконечное управление этими объектами по поступающим командам, а также приемопередачу данных по существующим каналам связи на пункты более высокой иерархии. Терминалы могут представлять собой измерительные и управляющие приемопередающие устройства;- an array of remote terminals that implement the functions of collecting data from monitoring and control objects, the terminal control of these objects by incoming commands, as well as data transceiver over existing communication channels to points of a higher hierarchy. Terminals can be measuring and controlling transceivers;

- диспетчерский пункт, осуществляющий прием, обработку и представление данных от массива удаленных терминалов, а также реализующий функции управления в автоматическом либо автоматизированном режимах. Диспетчерский пункт может представлять собой выделенную одиночную компьютерную станцию (сервер), либо компьютерную сеть. В качестве программного обеспечения для диспетчерского пункта типовым решением является применение SCADA-технологий. Они позволяют визуализировать данные о параметрах объектов в режиме реального времени. Это позволяет повысить эффективность взаимодействия диспетчера и сервера в составе человеко-машинной системы контроля и управления;- a control room that receives, processes and submits data from an array of remote terminals, as well as implements control functions in automatic or automated modes. The control room may be a dedicated single computer station (server), or a computer network. As a software for the control room, a typical solution is the use of SCADA technologies. They allow you to visualize data on the parameters of objects in real time. This allows you to increase the efficiency of interaction between the dispatcher and the server as part of a man-machine monitoring and control system;

- коммуникационная система, включающая в свой состав канал связи. Коммуникационная система может быть ориентирована на применение множества проводных стандартных интерфейсов (RS-485, Industrial Ethenet, оптоволокно) с использованием соответствующих промышленных протоколов (MODBUS, PROFIBUS, CAN, TCP/IP), а также может быть ориентирована на применение беспроводных каналов связи: выделенный радиоканал FM, GSM GPRS с использованием соответствующих протоколов. В целях обеспечения надежности и отказоустойчивости коммуникационная система может использовать различные каналы связи. Назначение коммуникационной системы - приемопередача данных от массива удаленных терминалов к диспетчерскому пункту.- a communication system that includes a communication channel. The communication system can be focused on the use of many wired standard interfaces (RS-485, Industrial Ethenet, fiber) using the appropriate industrial protocols (MODBUS, PROFIBUS, CAN, TCP / IP), and can also be focused on the use of wireless communication channels: dedicated Radio channel FM, GSM GPRS using appropriate protocols. In order to ensure reliability and fault tolerance, a communication system can use various communication channels. The purpose of the communication system is the transceiver of data from an array of remote terminals to the control room.

Особый интерес представляют телемеханические системы, в которых в качестве канала связи используется GSM GPRS. Отличительными чертами этого канала связи является широкая зона покрытия в пределах населенных пунктов и дорог, доступность, относительная дешевизна использования.Of particular interest are telemechanical systems in which GSM GPRS is used as a communication channel. Distinctive features of this communication channel is a wide coverage area within settlements and roads, accessibility, and relative cheapness of use.

В качестве прототипа полезной модели выбрана телемеханическая система контроля и управления, применяемая в нефтедобывающей отрасли [6].A telemechanical control and management system used in the oil industry was selected as a prototype of a utility model [6].

Иерархия описываемой системы трехуровневая. На первом уровне системы телемеханики - станках-качалках нефтедобывающих скважин, насосных установках, пунктах учета тепловой и электрической энергии - устанавливаются измерительно-вычислительные комплексы «МЕГА». Они производят сбор данных с объекта контроля и управления, передают данные по каналу GSM GPRS на контроллер связи, установленный на втором иерархическом уровне системы и подключенный к серверу сбора данных и управления. Информация об объектах доступна диспетчерам, специалистам и руководителям на автоматизированных рабочих местах (АРМ), представляющих третий уровень иерархии. Массив компьютерных станций АРМ подключается к серверу сбора данных и управления с использованием проводных каналов связи. Общий поток данных от объекта к диспетчеру (специалисту, руководителю), таким образом, проходит следующие программно-аппаратные узлы: данные от объекта (первый уровень) - комплекс «МЕГА» (первый уровень) - канал связи GSM GPRS-контроллер связи (второй уровень) - сервер сбора данных и управления (второй уровень) - массив АРМ (третий уровень). Программное обеспечение сервера сбора данных и управления, а также автоматизированных рабочих мест (АРМ) представляет собой компонентно распределенную SCADA.The hierarchy of the described system is three-level. At the first level of the telemechanics system - rocking machines for oil wells, pumping units, metering stations for heat and electric energy - MEGA measuring and computing systems are installed. They collect data from the monitoring and control object, transfer data via the GSM GPRS channel to the communication controller installed at the second hierarchical level of the system and connected to the data acquisition and control server. Information about the facilities is available to dispatchers, specialists and managers at workstations (AWS), representing the third level of the hierarchy. An array of computer workstations AWP is connected to a data acquisition and control server using wired communication channels. Thus, the following software and hardware nodes pass the general data stream from the facility to the dispatcher (specialist, manager): data from the facility (first level) - MEGA complex (first level) - GSM communication channel GPRS communication controller (second level ) - a server for data collection and control (second level) - an AWP array (third level). The software for server data collection and management, as well as workstations (AWS) is a component-distributed SCADA.

Однако принципы построения и функционирование рассмотренной телемеханической системы не свободны от недостатков:However, the principles of construction and operation of the considered telemechanical system are not free from disadvantages:

- использование узкоспециального протокола транспортного уровня пакетной передачи данных затрудняет приемопередачу данных оборудованием сторонних производителей и неспециализированным программным обеспечением;- the use of a highly specialized protocol of the transport layer of packet data transfer makes it difficult to transmit data by third-party equipment and non-specialized software;

- использование SCADA предполагает необходимость подборки, установки и настройки на компьютерах АРМ соответствующей операционной системы, драйверов и прочего специализированного программного обеспечения;- the use of SCADA implies the need for selection, installation and configuration on the workstation computers of the corresponding operating system, drivers and other specialized software;

- информация, поступающая с объектов контроля и управления, доступна только для ограниченной группы пользователей, на компьютерах которых произведены все соответствующие настройки. Таким образом формируется «закрытая» система с определенным количеством точек доступа к данным (станций оператора, диспетчерских пунктов), что не всегда является удобным - диспетчер может просмотреть всю необходимую информацию об объектах контроля и управления только со своего АРМ;- information from monitoring and control objects is available only for a limited group of users on whose computers all the relevant settings are made. Thus, a “closed” system is formed with a certain number of data access points (operator stations, control centers), which is not always convenient - the dispatcher can view all the necessary information about the objects of control and management only from his workstation;

- применяемые SCADA могут быть собственной разработкой, либо разработкой известных фирм. При этом нужно иметь в виду, что процесс разработки SCADA достаточно сложен и требует существенных временных и финансовых затрат, что не может не отразиться на стоимости готового программного продукта. То есть локальность рассматриваемой системы влечет за собой необходимость приобретения соответствующих лицензий.- applied SCADA can be own development, or development of well-known companies. It should be borne in mind that the SCADA development process is quite complicated and requires significant time and financial costs, which cannot but affect the cost of the finished software product. That is, the locality of the system in question entails the need to acquire the appropriate licenses.

Задачей настоящей полезной модели является создание надежной и открытой телемеханической системы с неограниченным количеством точек доступа к информации о состоянии станций катодной защиты за счет:The objective of this utility model is to create a reliable and open telemechanical system with an unlimited number of access points to information about the status of cathodic protection stations due to:

- применения программного стека протоколов транспортного уровня TCP/IP связи контроллеров телеуправления и сервера телемеханики по каналу связи GSM GPRS;- application of the protocol protocol transport layer of the TCP / IP communication layer of telecontrol controllers and telemechanics server via GSM GPRS communication channel;

- исключения SCADA из реализации проекта, посредством осуществления контроля и управления станциями катодной защиты с любого - автоматизированного рабочего места АРМ при использовании стандартных WEB-браузеров;- exclusion of SCADA from the project, through monitoring and control of cathodic protection stations from any workstation automated workstation using standard WEB browsers;

- WEB-интерфейса визуализации данных с возможностью контроля доступа и защиты информации в порядке классификации имен пользователей (login) и применения системы паролей (password).- WEB-interface for data visualization with the ability to control access and protect information in the classification of user names (login) and the use of a password system (password).

Технический результат при использовании полезной модели заключается в обеспечении возможности реализации эффективного дистанционного мониторинга и управления состоянием станций катодной защиты, при использовании недорогих каналов связи GSM GPRS, стека протоколов TCP/IP, а также программно-аппаратного обеспечения сети INTERNET, что повышает быстродействие телемеханической системы, расширяет ее функциональность, снижает стоимость разработки и эксплуатации, повышает практическое удобство при использовании, что, в итоге, выгодно отличает данную систему от аналогов.The technical result when using the utility model is to provide the possibility of implementing effective remote monitoring and control of the state of the cathodic protection stations, using low-cost GSM GPRS communication channels, the TCP / IP protocol stack, as well as the INTERNET network firmware, which increases the speed of the telemechanical system, expands its functionality, reduces the cost of development and operation, increases practical usability, which, as a result, distinguishes this data system from its analogues.

Технический результат достигается посредством использования телемеханической системы контроля и управления станциями катодной защиты, содержащей станции катодной защиты, контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS, каналы периферийной связи, антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления, GSM GPRS-каналы приемопередачи данных, антенно-фидерные устройства мобильного оператора, GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи, автоматизированные рабочие места, а также выделенный единый сервер телемеханики, INTERNET канал связи, обеспечивающий обмен данными между GSM GPRS сервером мобильного оператора связи и сервером телемеханики, каналы связи INTRANET/INTERNET, обеспечивающие обмен данными между сервером телемеханики и автоматизированными рабочими местами, комплекс серверных программных средств, состоящий из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных, при этом:The technical result is achieved through the use of a telemechanical monitoring and control system for cathodic protection stations containing cathodic protection stations, telecontrol controllers with integrated GSM GPRS modems, peripheral communication channels, antenna-feeder devices for telecontrol controllers, GSM GPRS-channels for transmitting data, mobile antenna-feeder devices operator, GSM GPRS server of a mobile operator, automated workstations, as well as a dedicated single telemechanics server, INTERNET channel with connection providing data exchange between the GSM GPRS server of the mobile operator and the telemechanics server, INTRANET / INTERNET communication channels providing data exchange between the telemechanics server and workstations, a set of server software tools consisting of a data transceiver subroutine and a visualization, processing and storage subroutine data, with:

- сервер телемеханики принимает данные от контроллеров телеуправления станций катодной защиты, обрабатывает и передает их на автоматизированные рабочие места непосредственно, без промежуточных серверов регистрации, коммутации и коммуникации;- the telemechanics server receives data from telecontrol controllers of cathodic protection stations, processes and transfers them to workstations directly, without intermediate registration, switching and communication servers;

- контроллеры телеуправления используют канал связи GSM GPRS и программный протокол TCP/IP;- telecontrollers use the GSM GPRS communication channel and the TCP / IP software protocol;

- подпрограмма приемопередачи данных функционально выполнена в виде службы, запускаемой операционной системой сервера телемеханики;- the data transceiver subroutine is functionally made in the form of a service launched by the telemechanics server operating system;

- подпрограмма визуализации, обработки и хранения данных реализована средствами WEB-программирования;- a subprogram of visualization, processing and storage of data is implemented by means of WEB-programming;

- комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и в полном объеме реализует функции SCADA.- a set of server software is installed on a single telemechanics server and fully implements SCADA functions.

Технический результат обеспечивается тем, что:The technical result is ensured by the fact that:

- сбор данных и управление станциями катодной защиты осуществляется контроллерами телеуправления с использованием периферийных каналов связи. Приемопередача данных осуществляется с использованием интегрированных в контроллеры телеуправления модемов GSM GPRS и соответствующих антенно-фидерных устройств. Контроллеры телеуправления используют доступные недорогие каналы связи GSM GPRS, стек открытых протоколов TCP/IP, что позволяет применять для приемопередачи данных программно-аппаратные средства каналов связи сети INTERNET. Это упрощает систему маршрутизации, адресации, помехозащищенности и расширяет функциональные возможности системы;- data collection and control of cathodic protection stations is carried out by telecontrol controllers using peripheral communication channels. Data reception and transmission is carried out using GSM GPRS modems and corresponding antenna-feeder devices integrated into telecontrol controllers. Telecontrollers use affordable low-cost GSM GPRS communication channels, a stack of open TCP / IP protocols, which makes it possible to use software and hardware for INTERNET communication channels for data transmission. This simplifies the system of routing, addressing, noise immunity and extends the functionality of the system;

- GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи осуществляет приемопередачу, адресацию и маршрутизацию пакетов данных в системе протокола TCP/IP каналов связи INTERNET, что позволяет организовать сквозной обмен данными между удаленными контроллерами телеуправления и выделенным сервером телемеханики, с обеспечением высокой скорости и достоверности передачи данных;- The GSM GPRS server of the mobile operator carries out the transmission, addressing and routing of data packets in the TCP / IP protocol system of the INTERNET communication channels, which allows organizing end-to-end data exchange between remote telecontrol controllers and a dedicated telemechanics server, ensuring high speed and reliability of data transmission;

- выделенный единый сервер телемеханики с установленным на нем комплексом серверных программных средств, состоящем из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных, функционально заменяющем SCADA, позволяет осуществить приемопередачу данных на автоматизированные рабочие места без промежуточных серверов регистрации, коммутации и коммуникации, с использованием каналов связи INTRANET/INTERNET, и характеризуется при этом высоким быстродействием, а также практическим удобством при использовании. Выполнение подпрограммы приемопередачи данных в виде службы, запускаемой операционной системой сервера телемеханики, и реализация подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных средствами WEB-программирования позволяют исключить громоздкую и дорогостоящую SCADA из проекта, обеспечить функциональность и компактность архитектуры, снизить стоимость разработки и эксплуатации.- a dedicated single telemechanics server with a set of server software installed on it, consisting of a data transceiver subroutine and a data visualization, processing and storage subroutine that functionally replaces SCADA, allows data transceiver to workstations without intermediate registration, switching and communication servers, with using communication channels INTRANET / INTERNET, and is characterized by high speed, as well as practical usability. The execution of the data transceiver subroutine in the form of a service launched by the telemechanics server operating system, and the implementation of the visualization, processing, and data storage subroutines using WEB-programming tools make it possible to exclude cumbersome and expensive SCADA from the project, ensure the functionality and compactness of the architecture, and reduce the cost of development and operation.

В итоге, применение телемеханической системы, характеризуемой общностью архитектуры и совокупности признаков, позволяет осуществить эффективный дистанционный мониторинг и управление удаленными станциями катодной защиты.As a result, the use of a telemechanical system, characterized by a common architecture and a combination of features, allows for effective remote monitoring and control of remote cathodic protection stations.

На фиг.1 приведена архитектура телемеханической системы контроля и управления станциями катодной защиты, содержащая станции катодной защиты 1; контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS 2; каналы периферийной связи 3; антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления 4; GSM GPRS каналы приемопередачи данных 5; антенно-фидерные устройства мобильного оператора 6; GSM GPRS сервер мобильного оператора связи 7; INTERNET канал связи 8; сервер телемеханики 9 с установленным на нем комплексом серверных программных средств 10, состоящим из подпрограммы приемопередачи данных 11 и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных 12; каналы связи INTRANET/INTERNET 13; автоматизированные рабочие места 14.Figure 1 shows the architecture of a telemechanical system for monitoring and control of cathodic protection stations, containing cathodic protection stations 1; telecontrol controllers with integrated GSM GPRS 2 modems; peripheral communication channels 3; antenna-feeder devices of telecontrol controllers 4; GSM GPRS data transceiver channels 5; antenna-feeder devices of the mobile operator 6; GSM GPRS server of mobile operator 7; INTERNET communication channel 8; telemechanics server 9 with a set of server software 10 installed on it, consisting of a data transceiver subroutine 11 and a visualization, data processing and storage subroutine 12; communication channels INTRANET / INTERNET 13; workstations 14.

Система телемеханики функционирует следующим образом.The telemechanics system operates as follows.

Контроллеры телеуправления 2 через канал периферийной связи 3 считывают данные и осуществляют оконечное управление станциями катодной защиты 1 (по цифровому интерфейсу RS-232), считывают показания счетчика электрической энергии (по цифровому интерфейсу RS-485), контролируют открытое/закрытое состояние двери станции катодной защиты 1.Telecontrol controllers 2 through the peripheral communication channel 3 read data and carry out final control of the cathodic protection stations 1 (via the digital RS-232 interface), read the readings of the electric energy meter (via the digital RS-485 interface), and control the open / closed state of the door of the cathodic protection station one.

В начале своей работы контроллеры телеуправления 2, при использовании антенно-фидерных устройств 4 обнаруживают сеть 5 стандарта GSM 900/1800, формируют запросы регистрации через антенно-фидерные устройства 6 и GPRS сервер мобильного оператора 7 на сервер телемеханики 9, используя протокол TCP/IP INTERNET-канала связи 8. Сервер телемеханики 9 имеет статический адрес и порт в системе адресации TCP/IP. При регистрации на сервере телемеханики 9 каждый контроллер телеуправления 2 получает динамический адрес и порт в системе адресации TCP/IP, этот адрес сервер телемеханики 9 хранит как идентификатор контроллера телеуправления 2 в течение всего сеанса связи. После регистрации на сервере телемеханики 9 контроллер телеуправления 2 готов к передаче данных о режиме и параметрах работы станции катодной защиты 1, а также к приему команд управления от станций автоматизированных рабочих мест 14, через сервер телемеханики 9.At the beginning of their work, telecontrol controllers 2, when using antenna-feeder devices 4, detect a network 5 of the GSM 900/1800 standard, form registration requests through antenna-feeder devices 6 and GPRS server of a mobile operator 7 to a telemechanics server 9, using the TCP / IP INTERNET protocol communication channel 8. The telemechanics server 9 has a static address and port in the TCP / IP addressing system. When registering on the telemechanics server 9, each telecontrol controller 2 receives a dynamic address and port in the TCP / IP addressing system, the telemechanics server 9 stores this address as the identifier of the telecontrol controller 2 during the entire communication session. After registration on the telemechanics server 9, the telecontrol controller 2 is ready to transmit data about the mode and operation parameters of the cathodic protection station 1, as well as to receive control commands from the workstations 14, via the telemechanics server 9.

Для удержания канала связи 5, через определенные интервалы времени, контроллер телеуправления 2 формирует тестовые посылки KEEP ALIVE на сервер телемеханики 9.To hold the communication channel 5, at certain intervals, the telecontrol controller 2 generates test messages KEEP ALIVE to the telemechanics server 9.

В процессе работы контроллер телеуправления 2 регулярно обновляет данные о режиме и параметрах работы станции катодной защиты 1. В контроллере телеуправления 2 реализована функция приема данных при нестабильном ответе станции катодной защиты 1 через цифровой интерфейс RS-232, а также функция «скользящего среднего» для основных параметров ее работы. Это позволяет производить дополнительную фильтрацию данных на уровне считывания данных из станций катодной защиты 1. Полученные данные передаются через определенные интервалы времени, которые формирует сервер телемеханики 9, направляя запросы в контроллер телеуправления 2. Кроме того, в системе телемеханики может быть организован внеочередной запрос данных, по команде с автоматизированного рабочего места 14, имеющего право такого запроса. Режим работы станций катодной защиты 1 также может быть изменен по команде с автоматизированного рабочего места 14, имеющего право реализации команд управления. Связь автоматизированных рабочих мест 14 с сервером телемеханики 9 осуществляется по каналу связи INTRANET/INTERNET 13.In the process of operation, the telecontrol controller 2 regularly updates the data on the operation mode and parameters of the cathodic protection station 1. The telecontrol controller 2 has the function of receiving data when the cathodic protection station 1 is unstable via the digital RS-232 interface, as well as the “moving average” function for the main parameters of her work. This allows you to perform additional filtering of the data at the level of reading data from the cathodic protection stations 1. The received data is transmitted at certain intervals, which the telemechanics server 9 generates, sending requests to the telecontrol controller 2. In addition, an extraordinary data request can be organized in the telemechanics system, on command from a workstation 14, having the right to such a request. The operating mode of the cathodic protection stations 1 can also be changed by command from an automated workstation 14, which has the right to implement control commands. The connection of workstations 14 with the telemechanics server 9 is carried out through the communication channel INTRANET / INTERNET 13.

В случае возникновения определенных событий (открытие/закрытие двери, включение/выключение питания ~220 В, 50 Гц, возникновение ошибки станции катодной защиты 1), контроллер телеуправления 2 самостоятельно инициирует и формирует информационные посылки на сервер телемеханики 9. Работа и приемопередача данных от контроллера телеуправления 2 в случае выключения питания ~220 В, 50 Гц осуществляется при использовании резервного источника питания (аккумулятора).In the event of certain events (opening / closing the door, turning on / off the power ~ 220 V, 50 Hz, the occurrence of an error of the cathodic protection station 1), the telecontrol controller 2 independently initiates and generates information messages to the telemechanics server 9. Operation and data transmission from the controller remote control 2 in case of power off ~ 220 V, 50 Hz is carried out using a backup power source (battery).

Данные, приходящие от массива «станции катодной защиты 1 - контроллеры телеуправления 2», обрабатываются в комплексе серверных программных средств 10 сервера телемеханики 9. Этот программный комплекс, состоящий из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы их визуализации, позволяет принимать, обрабатывать, визуализировать, хранить данные по каждой учетной точке станций катодной защиты 1.The data coming from the array “cathodic protection stations 1 - telecontrol controllers 2” is processed in the server software package 10 of the telemechanics server 9. This software package, consisting of a data transceiver subroutine and a visualization subroutine, allows you to receive, process, visualize, store data for each accounting point of cathodic protection stations 1.

Сервер телемеханики 9 имеет статический адрес и порт в системе адресации TCP/IP, что позволяет реализовать регистрацию и доступ к подпрограмме приемопередачи данных 11, организующей связь с массивом контроллеров телеуправления 2, и организовать доступ к подпрограмме визуализации данных 12, обеспечивающей связь с массивом станций автоматизированных рабочих мест 14. В результате, диспетчер (специалист, руководитель) может просмотреть данные о каждой станции катодной защиты 1, задав IP-адрес в строке собственного браузера станции автоматизированного рабочего места 14, введя имя (login) и пароль (password). При этом открывается экранная форма WEB-интерфейса, предоставляющая функции просмотра, обработки данных по каждой станции катодной защиты 1, а также функции управления (зависит от прав пользователя).The telemechanics server 9 has a static address and port in the TCP / IP addressing system, which allows registration and access to the data transceiver subroutine 11, which organizes communication with the telecontrol controller array 2, and organizes access to the data visualization subroutine 12, which provides communication with the array of automated stations workplaces 14. As a result, the dispatcher (specialist, manager) can view data about each cathodic protection station 1 by setting the IP address in the station’s own browser bar. Workstation 14 by entering the name (login) and password (password). At the same time, the screen form of the WEB interface opens, providing functions for viewing, processing data for each cathodic protection station 1, as well as control functions (depending on user rights).

Использование контроллеров телеуправления, преобразующих данные с контролируемых объектов в IP-пакеты, с последующей непосредственной передачей по GSM GPRS-каналу на сервер телемеханики со статическим IP-адресом, на котором установлен комплекс программных средств с подпрограммой приемопередачи и подпрограммой их визуализации, позволяет осуществить прямой доступ информации от объектов контроля и управления - станций катодной защиты - на общедоступный INTERNET-сервер без промежуточных шлюзов. При этом совмещение программно-аппаратных функций приемопередачи, обработки, визуализации и хранения данных на едином выделенном INTERNET-сервере телемеханики обеспечивает компактность и функциональность архитектуры.The use of telecontrol controllers that convert data from monitored objects into IP packets, followed by direct transmission via GSM GPRS channel to a telemechanics server with a static IP address, on which a set of software with a transceiver subroutine and a visualization subroutine is installed, allows direct access information from monitoring and control objects - cathodic protection stations - to a public INTERNET server without intermediate gateways. At the same time, the combination of the software and hardware functions of the transceiver, processing, visualization and storage of data on a single dedicated INTERNET-server telemechanics provides compactness and functionality of the architecture.

Применение стека протоколов TCP/IP в качестве протокола транспортного уровня системы GSM GPRS существенно упрощает систему маршрутизации, адресации, помехозащищенности и доставки пакетов данных на сервер телемеханики, расширяет функциональные возможности системы.The use of the TCP / IP protocol stack as the transport layer protocol of the GSM GPRS system significantly simplifies the system of routing, addressing, noise immunity and delivery of data packets to the telemechanics server, and extends the system’s functionality.

Обмен данными по GSM GPRS-каналам соответствует требованиям, предъявляемым к автоматизированным системам, таким как достоверность, надежность, качество передачи данных. Это позволяет производить мониторинг распределенных (удаленных) объектов и своевременно формировать управляющие сигналы.Data exchange via GSM GPRS-channels meets the requirements for automated systems, such as reliability, reliability, quality of data transfer. This allows you to monitor distributed (remote) objects and timely generate control signals.

Подпрограмма верхнего уровня визуализации данных, входящая в состав комплекса серверных программных средств, выполняет функции громоздкой и дорогостоящей SCADA, и позволяет исключить ее из проекта. При этом она реализована средствами WEB-программирования и обладает гораздо более оптимальными показателями по комплексному критерию «функциональность - программно-аппаратные затраты - производительность». Настоящая полезная модель позволяет получить эффективное средство мониторинга и управления удаленными объектами, работающими в режиме реального времени, при сокращении времени и затрат на разработку телемеханической системы, упрощении организации ее работы.The subprogram of the upper level of data visualization, which is part of the server software package, performs the functions of a cumbersome and expensive SCADA, and allows you to exclude it from the project. Moreover, it is implemented by means of WEB-programming and has much more optimal performance according to the comprehensive criterion of "functionality - software and hardware costs - performance". This useful model allows you to get an effective tool for monitoring and managing remote objects operating in real time, while reducing the time and cost of developing a telemechanical system, simplifying the organization of its work.

В итоге, принятые принципы построения систем мониторинга распределенных объектов позволяет создавать надежные, открытые и бесплатные системы с неограниченным количеством точек регламентируемого доступа к информации.As a result, the accepted principles of building distributed monitoring systems allows you to create reliable, open and free systems with an unlimited number of points of regulated access to information.

Телемеханическая система контроля и управления станциями катодной защиты разработана и введена в эксплуатацию на объектах газораспределительной сети ОАО «Газ-Сервис» Республики Башкортостан.A telemechanical monitoring and control system for cathodic protection stations was developed and put into operation at the gas distribution network of JSC Gas-Service of the Republic of Bashkortostan.

Источники информации:Information sources:

1. RU 62722, МПК G07C 11/00, 07.02.200711. RU 62722, IPC G07C 11/00, 02/07/20071

2. RU 29594, МПК G05B 19/00, 25.11.2002.2. RU 29594, IPC G05B 19/00, 11/25/2002.

3. RU 30207, МПК G08B 13/22, 18.02.2003.3. RU 30207, IPC G08B 13/22, 02/18/2003.

4. Рекламный проспект ООО НПП «Сфера». ПТК «СКАТ-4».4. Advertising brochure LLC NPP "Sphere". PTK "SKAT-4".

5. Рекламный проспект ООО «Элтех». Комплекс GSM мониторинга станций катодной защиты Тверца 900 «Тверца монитор».5. Advertising brochure of LLC "Elteh". The GSM complex of monitoring stations of cathodic protection Tverza 900 "Tvertsa monitor".

6. RU 66550, МПК G01R 22/00, 16.04.2007.6. RU 66550, IPC G01R 22/00, 04.16.2007.

Claims (3)

1. Телемеханическая система контроля и управления станциями катодной защиты, содержащая станции катодной защиты, контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS, каналы периферийной связи, антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления, GSM GPRS-каналы приемопередачи данных, антенно-фидерные устройства мобильного оператора, GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи, автоматизированные рабочие места, отличающаяся тем, что в ее состав также входит выделенный единый сервер телемеханики, INTERNET канал связи, обеспечивающий обмен данными между GSM GPRS сервером мобильного оператора связи и сервером телемеханики, каналы связи INTRANET/INTERNET, обеспечивающие обмен данными между сервером телемеханики и автоматизированными рабочими местами, комплекс серверных программных средств, состоящий из подпрограммы приемопередачи данных и подпрограммы визуализации, обработки и хранения данных, при этом1. Telemechanical monitoring and control system for cathodic protection stations, containing cathodic protection stations, telecontrol controllers with integrated GSM GPRS modems, peripheral communication channels, antenna-feeder devices for telecontrol controllers, GSM GPRS-channels for data transmission and reception, antenna-feeder devices for mobile operator, GSM GPRS server of a mobile telecom operator, automated workstations, characterized in that it also includes a dedicated unified telemechanics server, an INTERNET communication channel, providing data exchange between the GSM GPRS server of the mobile operator and the telemechanics server, INTRANET / INTERNET communication channels providing data exchange between the telemechanics server and workstations, a server software package consisting of a data transceiver subroutine and a data visualization, processing and storage subroutine, this сервер телемеханики принимает данные от контроллеров телеуправления станций катодной защиты, обрабатывает и передает их на автоматизированные рабочие места непосредственно без промежуточных серверов регистрации, коммутации и коммуникации; the telemechanics server receives data from telecontrol controllers of cathodic protection stations, processes and transfers them to workstations directly without intermediate registration, switching and communication servers; контроллеры телеуправления используют канал связи GSM GPRS и программный протокол TCP/IP; telecontrollers use the GSM GPRS communication channel and the TCP / IP software protocol; подпрограмма приемопередачи данных функционально выполнена в виде службы, запускаемой операционной системой сервера телемеханики; the data transceiver subroutine is functionally made in the form of a service launched by the telemechanics server operating system; подпрограмма визуализации, обработки и хранения данных реализована средствами WEB-программирования; the subroutine of visualization, processing and storage of data is implemented by means of WEB-programming; комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и в полном объеме реализует функции SCADA. a set of server software is installed on a single telemechanics server and fully implements SCADA functions. 2. Телемеханическая система контроля и управления по п.1, отличающаяся тем, что каналы периферийной связи, обеспечивающие передачу данных с объекта контроля и управления в контроллер телеуправления, представляют собой линии интерфейсов RS-232, RS-485.2. The telemechanical monitoring and control system according to claim 1, characterized in that the peripheral communication channels providing data transmission from the monitoring and control object to the telecontrol controller are RS-232, RS-485 interface lines. 3. Телемеханическая система контроля и управления по п.1, отличающаяся тем, что комплекс серверных программных средств при использовании программно-аппаратных средств сервера телемеханики и сети INTERNET обеспечивает неограниченное количество точек регламентируемого доступа к информации по станциям катодной защиты на основе классификации по именам пользователей (login) и паролям (password) и тем самым реализует функции защиты информации и разграничения прав пользователей.

3. The telemechanical monitoring and control system according to claim 1, characterized in that the server software package when using the software and hardware of the telemechanics server and the INTERNET network provides an unlimited number of points of regulated access to information on cathodic protection stations based on classification by user names ( login) and passwords (password) and thereby implements the functions of protecting information and delimiting user rights.