无线传输在大张坨地下储气库平台的实现

高敏杰 许来旺 张洪建 徐遍强

摘要：文章结合大张坨储气库的站井场的实际情况，阐述如何通过有线通信和无线通讯方式实现RTU系统与DCS系统的双链路冗余通信，并将无线通信数据与有线传输数据进行主备融合。为解决RTU系统与DCS系统有线传输与无线传输双链路冗余传输提供一种灵活有效的解决方案。

关键词：RTU系统;DCS系统;无线传输;数据通信双链路冗余

1、大张坨储气库概况

大张坨储气库地处天津市大港区以南独流碱河泄洪区内，主要功能是平衡管线输气能力、进行冬季调峰和事故应急供气，缓解城市供气压力，最大限度发挥管输能力，使上游气田生产和用户供气合理调蓄，保证安全、平稳供气。

2、SDACA系统概述及存在问题

大张坨储气库SDACA系统由集注站场Delta V的DCS系统、SIS系统、火气系统，A采注井场Delta  V的RTU系统，B采注井场Delta  V的RTU系统组成。井场RTU系统与集注站场DCS系统采用光纤进行数据通信，光纤电缆沿路在湿地泄洪区内进行敷设。

采注井场RTU与集注站DCS光纤通信链路存在巨大缺陷，由于历年来多次的洪水泛滥及人为施工，致使光纤电缆频繁出现断缆故障，且出现断缆后很难找到故障点，造成采注井场RTU与集注站DCS通信中断后维修时间长，严重影响日常采注生产。如何在光纤断缆后继续维持井场RTU与集注站DCS数据通信正常中寻求解决方案。

3、采用无线通信的可用性

大张坨储气库按区域分为集注站场、A采注井场、B采注井场三个区域，其中A采注井场距离集注站场3.5公里，B井场距离集注站场1.1公里。三个区域之间为湿地保护区，无建筑物遮挡。满足无线通信进行数据传输的距离及中间无遮挡物要求。考虑无线输出搭建成本低、建设周期短、不受湿地地理环境的限制、维护费用低的优点，及无线传输受天气因素、意外因素易影响链路的可靠性，造成数据传输的偶断性中断的缺点。采取在原有光纤通信链路上，搭建无线网桥作为数据通信的在线备用链路。井场与集注站场数据通信采用光纤作为数据通信主链路、无线网桥作为数据通信备用链路的双链路数据通信方式进行数据通信。并对双链路传输的数据进行融合，显示在同一个HMI显示画面。

3、采用无线网桥的具体实施方案

3.1无线网络搭建及数据传输方式：

在A/B井场及集注站设置无线网桥天线，A/B采注井场安装一套收发装置，集注站场安装两套收发装置，集注站场兩套收发装置分别与A/B采注井场收发装置进行点对点设置。采注井场数据经过井场RTU中Delta V通信模块采用MODBUS通信至无线网桥收发器，经无线传输至集注站无线网桥收发器，在通过集注站DCS中Delta V通信模块进行接收。

3.2数据融合

采注井场传输的监控数据在DCS系统上进行解包，根据数据地址表进行数据一对一提取，与光纤传输数据一同经过多路转换器功能块进行选择主备数据选择输出，具体为：光纤传输数据正常时，数据输出为光纤传输数据;一旦光纤传输数据异常时，数据输出为无线传输数据。光纤数据正常后自动切换为光纤数据输出。

集注站场传输的命令数据在RTU系统进行解包，根据数据地址表进行数据一对一提取，与光纤传输数据一同经过多路转换器功能块进行选择主备数据选择输出，具体为：光纤传输命令数据正常时，命令数据输出为光纤传输命令数据;一旦光纤传输命令数据异常时，命令数据输出为无线传输命令数据。光纤数据正常后自动切换为光纤数据输出。

网络拓扑结构见下图：

4、效果评估

在确保原有HMI操作界面不变的情况下，完成有线通信与无线通信的双链路融合，便于操作人员延续原有的操作，减少误操作，使融合后的数据方便管理。随着双链路在储气库的成功应用，确实有效的减少因数据中断造成的储气库采注停产。

5、结束语

传统的数据传输主要是通过有线传输或无线传输进行的，有线数据传输与无线数据传输都各自存在个缺陷，随着现代无线电通讯技术发展的日臻完善和普及应用，更值得我们去探讨如何将有线数据传输与无线数据传输融合使用，为工控系统发展提供更广泛的应用。

参考文献

[1] 黄智伟.无线发射与接收电路设计，北京：北京航空航天大学出版社，2007.07 3：100-150

[2] 拉帕波特著. 无线通信原理与应用，北京：电子工业出版社，2009，7（24），52-60

[3]胡寿松. 自动控制原理第五版，北京：科学出版社出版，2007，6，45-120