一体化压力记录仪与在线式压力测点装置比较

彭超龙，杨秀平，陈媛秀

（深圳市燃气集团股份有限公司，广东深圳 518049）

0 引言

随着深圳地区中压城市燃气管网辐射半径的不断扩大，越来越多的燃气管网逐渐伸向偏远地区，尤其处于管网末端未形成互通互联格局的地区，城市燃气用户安全稳定供气面临巨大挑战。为全面掌握偏远地区及关键场所的中压燃气管网压力情况，及时发现异常和有效处置险情，在基于管网仿真优化技术上需要安装压力监测装置，实时监测这些高危地区的压力状况。2009 年以来，深圳燃气一直致力于偏远、高危地区的压力测点部署。目前，深圳福田、南山、宝安、罗福、盐田、坪山、大鹏、龙岗、龙华等地区总共安装105 个中压压力监测点。然而，市民中心、五洲宾馆、会展中心和各区政府等深圳市重点反恐、维稳场所，却一直未部署压力测点。因此，针对这些重点地区，拟通过技改立项来部署中压压力测点。从而确保这些重点场所安全稳定供气以及全面掌握其周边管网运行态势，以便发现险情，迅速采取处置措施。

1 一体化压力记录仪

一体化压力记录仪是一种记录天然气管道压力的电子数据记录仪，主要由压力传感器、微控制器、数据存储器、液晶显示器、锂电池组以及无线传输模块等部件组成，可直接安装在管道上自动测量、显示、记录管道压力[1-2]。目前，上海、杭州、武汉等地多家公司开发的一体化压力记录仪可实现自动记录、保存和打印等功能，已成功应用于调压器压力监测[3]。例如，上海航天能源EPR 系列压力记录仪，因无需外供电，故称为压力监测的“黑匣子”。该压力记录仪采用进口高精度传感器芯片和低功耗主处理器，具有段式液晶显示屏和良好的中文界面，显示测量压力值和仪表参数，可通过按键设置和修改参数。该压力记录仪压力精度达到0.5 级，防护等级达到IP65，防爆等级达到EXia ⅡBT4，采样间隔最小时间为5 min，内置专用存储器存储数据，电池使用寿命长达一年。此外，还可以通过读卡器将数据上传至计算机，可自动为每条管道建立电子压力数据表格和曲线图。

2 在线式压力测点装置

在线式压力测点装置通过安装在燃气管道上的压力变送器，将压力信号转化成4～20 mA 的标准电流信号。通过模拟量通道传送给RTU 控制采集器，最后以无线传输的方式将数据传送至天然气调度中心监控终端平台。在线式压力测点装置主要由RTU（采集器）、压力变送器、无线路由器、电源浮充器、铅蓄免维护电池、电量变送器以及不锈钢箱体等组成。在线式压力测点装置采用双链路实时在线传输数据，可保障数据传输及系统监控的可靠性。众所周知，在实际运行中无法保证运营商专线链路能24 h 正常运行。在线式压力测点装置采用双链路设计传输数据可以确保某一运营商专线链路异常时，实时切换至另一运营商专线链路进行监控。此外，在线式压力测点装置通过扩展相应模块还可监测系统供电、电池电压等多个信号。另外，基于物联网技术的移动式压力测点装置应用领域还可扩展至液位、温度、泄漏等无线测量[4-5]。液位监测，例如，阀室、阀井、消防水池液位等，重点阀井在汛期的水位临时监测；密闭环境泄漏甄别，例如，高压阀井、中压阀井、上升立管阀门箱的泄漏等；温度检测，例如，LNG 气化站汽化器区域环境温度临时监控等。

3 优缺点分析

基于上述一体化压力记录仪和在线式压力测点装置的相关介绍，以及对市场产品调研了解，总结一体化压力记录仪和在线式压力测点装置的优缺点。

3.1 一体化压力记录仪

一体化压力记录仪基本配置由1 台一体化封装设备和1～2个压力传感器组成，价格在1.0～2 万元。

（1）优点。①价格比较便宜。②整机产品，设备体型较小，安装较方便。

（2）缺点。①各厂家装置只能采用自家配套软件平台进行监控，招标品牌越多，需建立的软件平台越多，管理和维护不方便；②调度实时监控时需登录各厂家软件平台才能进行监控；③各厂家通信协议不能相互通用，无法实现监控平台统一化；④如果在SCADA 进行监控，只能各设备厂家开放数据库连接，然后通过第三方工具采集数据库历史数据呈现于SCADA 系统，在SCADA 系统中无法做到现场数据实时上传及报警；⑤多数厂家设备只能支持单链路多中心模式，不支持双卡双链路同时在线传输；⑥多数厂家设备采用干电池或锂电池供电，电池容量小，可用时间短；⑦多数厂家远程装置无法支持实时在线传输数据，传输数据时间间隔在1～30 min，传输间隔越短，电池可用时间越短；⑧一体化压力记录仪设备损坏需进行整体维修维护，无法使用备品备件快速更换；⑨一体化压力记录仪一般1～2 年更换一次电池，更换费用也比较昂贵。

3.2 在线式压力测点装置

在线式压力测点装置基本配置由1 个RTU，1 台压力变送器、2 个无线路由器、1 个电源浮充器、1 个铅蓄免维护电池、1 个电量变送器和1 个不锈钢箱体组成，价格在2.0～3.0 万元。

（1）优点。①传输可靠性高，采用双链路传输，可保障数据传输及监控的可靠性，当某一运营商专线链路异常时，可实时切换至另一运营商专线链路进行监控；②系统可扩展性强，除配置控制器自身I/O 外，可以根据实际需求扩展I/O；③采用模块化设计集成，某一部分设备或元件损坏，可使用备件替换使用；④设备稳定性好，远程终端RTU 和压力变送器核心设备均可选择国外品牌厂商产品，设备热稳定性好，使用年限时间长；⑤后备供电时间长，支持在线浮充市电供电方式，可根据用户后备时间长短需要，自由配置后备电池容量，电池3～5 年更换一次；⑥可为今后管网仿真实时计算提供近实数据。

（2）缺点。①通信协议通用性较差，采用MODBUS RTU 或MODBUS TCP 协议，对接入站点数量有一定限制。需在通信前置机（通信服务器）进行开发，突破该限制；②设备总价比较高，需要集成组装。

为克服产品价格昂贵的缺点，还可以选择集成式无线DTU。集成式无线DTU 基本配置由1 个无线DTU（带集成IO口）、1 个压力变送器或压力传感器、1 个电源浮充器、1 个铅蓄免维护电池、1 个电量变送器和1 个不锈钢箱体组成。产品价格较一体化压力记录仪更低，但可能需要定制开发通信软件平台，集成I/O 数量有限，仅支持单链路数据传输。

4 总结

通过上述对比分析发现，目前市场上使用的一体化压力记录仪还存在不便之处，主要是无法实现实时在线传输数据，多数厂家设备不支持双链路传输以及后备锂电池电量有限等。但一体化压力记录仪具有产品价格低和安装部署方便等优势，因此，该类产品适用于中压城市燃气管网智慧燃气科研平台大面积、大批量使用。然而，对于一些重点反恐场所、燃气管网偏远末端及其其他恶劣环境，采用数据传输时延性低、通信稳定性好、系统可靠性以及网络安全性高的在线式压力测点装置则更为适宜，同时可为燃气企业营造良好营商环境，确保政府及重要公共场所安全稳定供气提供坚实保障。