一、引言
為了保證計量系統(tǒng)、氣相色譜分析系統(tǒng)的安全、高效、精確地運行，發(fā)揮流量計量系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)故障，本公司開發(fā)了《天然氣用超聲波流量計遠(yuǎn)程在線診斷及檢測系統(tǒng)-CBM》。該系統(tǒng)用于在線監(jiān)測天然氣輸送分配情況，實時監(jiān)測和診斷計量系統(tǒng)、氣相色譜分析系統(tǒng)的運行狀況，并根據(jù)現(xiàn)場儀表運行狀況推薦或自動采取相關(guān)處理措施、集中匯報運行狀況。
二、建立在線實時CBM系統(tǒng)的必要性
計量系統(tǒng)的正常運行與否直接關(guān)系到貿(mào)易交接量值的準(zhǔn)確性。人為地對計量系統(tǒng)進行定期的遠(yuǎn)程查看與核查是準(zhǔn)確掌握計量系統(tǒng)運行狀態(tài)的有效途徑之一。但需要經(jīng)過固定的核查周期才能發(fā)現(xiàn)問題。比如像一些國家級的天然氣輸送管網(wǎng)、省級液化氣輸送管網(wǎng)這樣的大管線，通常需要約1周才能完成全線的查看與核查。也就是說，發(fā)現(xiàn)故障的周期約為1周。而用建立在天然氣管網(wǎng)控制中心的在線實時CBM系統(tǒng)進行檢測，則在天然氣管網(wǎng)控制中心能有效監(jiān)控現(xiàn)場超聲流量計量系統(tǒng)的運行狀態(tài)、能量（液化氣體）輸送的分配情況，及時發(fā)現(xiàn)運行中存在的問題和隨著運行時間的增加導(dǎo)致設(shè)備老化等潛在問題。
三、在線實時CBM系統(tǒng)簡介
通常，在天然氣管網(wǎng)控制中心的天然氣計量系統(tǒng)CBM中心，除了需要安裝CUI，MON2000和Internet Explore等專用軟件，由專業(yè)工程師定期對各站計量系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲、分析和歸類之外，也可安裝在線的實時CBM系統(tǒng)，它可對對全線各站超聲流量計量設(shè)備進行實時監(jiān)測和分析，并在相關(guān)指標(biāo)（如SOS、增益、流速剖面系數(shù)等）超出設(shè)定范圍之后實時報警，提示監(jiān)控中心的專家采取相關(guān)處理措施。
圖一為該系統(tǒng)的監(jiān)測界面之一，通過該設(shè)備下的指示燈，可以直觀地反映該設(shè)備目前的工作狀態(tài)：離線（通訊中斷或停用），在線且狀態(tài)良好，存在故障（或某項指標(biāo)超范圍）。它還可直接啟用CUI和MON軟件對現(xiàn)場設(shè)備進行進一步的診斷。
該系統(tǒng)還可在每次完成年度維護后，記錄當(dāng)前的各項指標(biāo)（如SOS、增益、流速剖面系數(shù)等）數(shù)值，實時地將流量計運行的數(shù)值與之進行比較；它還記錄所有系統(tǒng)的報警，以及它產(chǎn)生的時間，解除的時間等重要信息。
四、在線實時CBM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格
一）在線實時CBM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本在線實時CBM系統(tǒng)是高速傳輸診斷數(shù)據(jù)、診斷信息和運行狀態(tài)的系統(tǒng)，構(gòu)成本系統(tǒng)的基礎(chǔ)是基于以太網(wǎng)絡(luò)的高速遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。圖二是本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖二、在線實時CBM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
二）在線實時CBM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格
1、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)設(shè)計傳輸速度：10Base/T
2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計設(shè)備檢測模式：各站子系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備輪循掃描，控制中心集中監(jiān)測各站系統(tǒng)及設(shè)備
3、網(wǎng)絡(luò)基本通訊模式：
1）在線CBM系統(tǒng)與流量計算機之間的通訊：TCP/MODBUS和TCP/IP
2）在線CBM系統(tǒng)與氣相色譜分析儀之間的通訊：TCP/IP，嵌入MON2000plus!軟件
3）在線CBM系統(tǒng)與超聲流量計之間的通訊：TCP/IP，嵌入CUI Dulex軟件
4、報表數(shù)據(jù)存儲格式：Excel/PDF
5、歷史曲線趨勢圖：單個設(shè)備重要診斷信息可分別生成歷史曲線；
6、檢測與顯示界面：全線設(shè)備按站為單位集中顯示運行狀態(tài)，每站單獨界面顯示設(shè)備詳細(xì)診斷數(shù)據(jù)和結(jié)果；
7、系統(tǒng)擴展：具備以站為單位的擴展功能，站內(nèi)設(shè)備數(shù)量可選。
三）在線實時CBM系統(tǒng)的功能
正常投運后，在線實時CBM系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場各分輸站的超聲流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器和氣相色譜分析儀等設(shè)備進行遠(yuǎn)程管理和運行狀態(tài)指示、診斷。其實現(xiàn)功能按分輸站-設(shè)備進行管理：
1、分輸站
1）設(shè)備運行報告
按計量回路進行匯總，包括超聲流量計、流量計算機、溫度變送器、壓力變送器的運行狀態(tài)、報警信息匯總；
氣相色譜分析儀按站進行匯總，包括運行狀態(tài)、報警信息匯總。
2）設(shè)備操作信息報告
按站記錄CBM系統(tǒng)值班人員對該站設(shè)備的記錄，包括操作人員代碼、操作時間等。
2、超聲流量計
1）運行狀態(tài)診斷
記錄超聲流量計五個基本診斷指標(biāo)數(shù)據(jù)（包括：各聲道流速、平均流速、各聲道聲速、平均聲速、各聲道信號質(zhì)量、各聲道增益和各聲道信噪比，按每五分鐘記錄一次），分析上述各指標(biāo)是否在有效范圍內(nèi)，若有超出范圍的，則對該流量計進行報警。分析并記錄流速剖面、對稱性等指標(biāo)，計算并記錄理論聲速，并根據(jù)平均流速、溫度、壓力和組分等運行參數(shù)的狀況，比較理論聲速與實測聲速的差異（超出設(shè)定偏差要求進行報警提示），定期（每月）追蹤一次上述各指標(biāo)的變化是否在有效范圍之內(nèi)。
定期生成上述各指標(biāo)的歷史追蹤曲線。
2）報警記錄
記錄超聲流量計的報警內(nèi)容和發(fā)生的時間、操作員確認(rèn)的時間以及報警取消的時間。
3、流量計算機
1）運行狀態(tài)診斷
記錄超聲流量計、色譜分析儀的通訊狀態(tài)，記錄氣體流速、氣組分?jǐn)?shù)據(jù)、溫度數(shù)值和壓力數(shù)值的在用狀態(tài)，當(dāng)與各設(shè)備通訊故障時，發(fā)出紅色警告等。
2）報警記錄
記錄與流量計算機的通訊狀態(tài)以及通訊故障或流量計算機停止運行的時間、操作員確認(rèn)的時間以及流量計算機恢復(fù)的時間。
4、氣相色譜分析儀
1）運行狀態(tài)診斷
記錄氣相色譜分析儀的運行狀態(tài)、回路組分?jǐn)?shù)據(jù)，分析氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)氣體組分出現(xiàn)異常時發(fā)出警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄氣相色譜分析儀的報警內(nèi)容和發(fā)生的時間、操作員確認(rèn)的時間以及報警取消的時間；記錄氣相色譜分析儀自標(biāo)定的時間。
5、壓力變送器
1）運行狀態(tài)診斷
記錄壓力變送器與流量計算機的通訊狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)通訊中斷時發(fā)出黃色警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄壓力變送器的通訊報警發(fā)生時間、操作員確認(rèn)的時間以及報警取消的時間。
6、溫度變送器
1）運行狀態(tài)診斷
記錄溫度變送器與流量計算機的通訊狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)通訊中斷時發(fā)出黃色警告提示操作員。
2）報警記錄
記錄溫度變送器的通訊報警發(fā)生時間、操作員確認(rèn)的時間以及報警取消的時間。
四）在線CBM系統(tǒng)的內(nèi)嵌專用軟件
1、MON2000 Plus
本軟件內(nèi)嵌于在線CBM系統(tǒng)，當(dāng)需要對氣相色譜分析儀進行詳細(xì)的診斷和調(diào)整時，采用本軟件來進行。
本軟件經(jīng)設(shè)置可自動進行如下操作：
1） 根據(jù)設(shè)定自動存儲色譜分析圖譜；
2） 根據(jù)設(shè)定自動存儲報警事件；
3） 根據(jù)設(shè)定自動存儲事件記錄；
4） 根據(jù)設(shè)定自動存儲分析報告；
5） 根據(jù)設(shè)定自動存儲平均數(shù)值；
6） 根據(jù)設(shè)定自動存儲標(biāo)定數(shù)據(jù)。
2、CUI Dulex軟件
本軟件內(nèi)嵌于在線CBM系統(tǒng)，用于對超聲流量計進行詳細(xì)的診斷和調(diào)整。本軟件基于超聲流量計專業(yè)人員間歇性地進行診斷，察看詳細(xì)的診斷細(xì)節(jié)和存儲維護報告，可以是在線CBM系統(tǒng)提出警告之后進行，或是按計劃定期進行。
利用CUI Dulex軟件主要是分析超聲流量計的高級指標(biāo)，如：橫向流、擾動，漩渦角等。
五、在線實時CBM系統(tǒng)頁面分配
一）界面語言：中文
二）界面分布層級：
整個操作診斷的層級按三級考慮：
1、全線設(shè)備狀態(tài)總覽
按管線分布地圖顯示各站設(shè)備的運行診斷狀態(tài)（由顏色和閃爍狀態(tài)來表示）。
2、各站計量設(shè)備鳥瞰
點擊各站圖標(biāo)后進入站流程匯總圖（主要顯示計量系統(tǒng)），集中顯示站內(nèi)計量設(shè)備及診斷的狀態(tài)（由顏色和閃爍狀態(tài)來表示）。
在本頁界面左側(cè)為主菜單的按鈕，主菜單包括：CUI Dulex鏈接，Mon 2000 plus鏈接，Internet Explore鏈接，報表管理（包括報警記錄報表和設(shè)備信息報表），用戶管理，注冊/退出注冊。
正下方輪巡顯示當(dāng)前該站重點報警（設(shè)備故障）。
設(shè)備的不同顏色代表溫度、壓力變送器、流量計和流量計算以及氣相色譜分析儀的不同診斷結(jié)果狀態(tài)，指示各設(shè)備狀態(tài)和與流量計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。
3、計量回路信息匯總
點擊計量回路圖標(biāo)，顯示該計量回路的詳細(xì)運行、診斷圖形和數(shù)據(jù)，可參考下圖（圖三）界面。
詳細(xì)顯示個診斷指標(biāo)的狀態(tài)、數(shù)值和診斷結(jié)果等內(nèi)容。
六、在線實時CBM系統(tǒng)的實施
在線實時CBM系統(tǒng)依托于硬件的CBM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，它的實施在完成CBM診斷網(wǎng)絡(luò)建立之后完成。在線實時CBM系統(tǒng)的實施建立在對單站的各項功能滿足天然氣的輸送要求，并得到用戶書面確認(rèn)后完成實施；在線實時CBM系統(tǒng)的實施需要涉及對現(xiàn)場設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)分配的考慮，要求對計量系統(tǒng)部分設(shè)備（例如流量計算機）進行通訊數(shù)據(jù)重新分配，涉及部分現(xiàn)場工作，因此此項目的實施與現(xiàn)場維護共同完成。
七、結(jié)束語
天然氣用超聲波流量計遠(yuǎn)程在線診斷及檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了天然氣計量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程、在線、實時采集，對天然氣用超聲流量計進行遠(yuǎn)程在線診斷和使用中檢驗。首次實現(xiàn)了對天然氣使用情況的動態(tài)實時監(jiān)測。系統(tǒng)可實時監(jiān)測天然氣計量系統(tǒng)的運行狀況，并對故障和異常情況進行報警提示，保證了計量系統(tǒng)的正常、準(zhǔn)確運行。解決了遠(yuǎn)程在線聲速核查和流量核查難題，每年在由國家檢定機構(gòu)確認(rèn)的情況下，可將超聲波流量計的送檢周期從2年延長至6年。節(jié)約了大量的送檢成本。
