淺析基于GMS網絡的多通道水中油在線監測系統研究論文
1 國內外同類產品和技術情況
發達國家的在線水中油監測技術研究比較早，代表性企業有加拿大ARJAY 公司、美國Turner Designs公司和德國Deckma 公司。
在國內，也有部分中小企業引用國外技術，進行了自己的產品開發。如北京利達科信環境安全技術有限公司的KS2902 水中油在線監測儀，已經廣泛應用于船舶、石油、化工、電力等多種行業中的循環水漏油在線監測，以及江河、湖泊水體石油類物質排放的實時、在線監控。其現場檢測精確度、范圍以及技術水平等已經接近美國、德國公司同類產品技術。綜上分析，不管是國內還是國外，在水中油監測技術上已經達到相當高的水平，特別是在信號傳感上更是如此。但是這些現有產品都停留在單點本地監測，無法滿足在線遠程監測及告警，更談不上遠程集中管理。
2 多通道水中油在線監測系統的組成
2.1 系統主要功能
本項目的總體目標是建立長江及鄱陽湖大范圍區域水體、濕地防范石油類污染物的高精度在線監測與實時報警系統管理網絡與平臺。該平臺監測面積大，需10 臺儀器同時運行，趨勢測量0～200ppm，精確度±1ppm，并具有自動清洗等功能。另外，系統可實現點對面的數據采集、傳輸與集成處理功能，即多臺水中油在線監測儀的數據在中控室的一臺數據處理器上可實時顯示監測數據、歷史數據存儲、異常數據識別與報警、系統故障診斷和顯示等，還可實現多臺水中油在線監測儀監測數據同時進行集中、遠距離數采與傳輸，信號衰減率小于10%。
2.2 在線監測系統連接框圖
多通道水中油在線監測系統總體實現框圖所示。整個系統包括現場監測采集系統、信號傳輸系統、數據庫服務器和遠程監控終端四大部分，其中現場監測系統及信號傳輸系統是整個系統的核心。下面將詳細介紹各主要模塊的設計。
2.3 在線監測系統各組成部分主要性能
2.3.1 現場監測采集系統
整個系統能容納100 個分布式煉油機組的數據采集，每個煉油機組可設置10 個采集點，采用非接觸傳感器進行在線監測，即時讀數，完成水中油各參數的.實時監測、采集、處理，并通過無線通信方式把數據傳輸到遠程監控終端。
現場監測采集系統原理框圖如圖二所示。它是利用光在通過清水和含油水時，透射和折射情況會發生較大差異的現象，通過光電轉換元件將其轉換成電信號，再經過放大運算電路處理，使之成為與水中含油量基本成線性變化的電壓信號。一方面，經過A/D 變換器用數碼管顯示出來;另一方面，經過放大器放大的信號與基準進行比較，當超過報警閥值時，啟動報警電路工作，產生報警信號;報警信號經過功率放大，推動報警器和閥門控制電路工作，關閉排放閥。
2.3.2 信號傳輸系統
由安裝在流域水體中的檢測儀(傳感器)采集水中含油狀況數據，然后傳遞給智能控制單元，同時按照Modbus 協議結構封裝成數據包，最后將數據傳遞給無線數據發送單元以GPRS 模式發送出去。由遠程終端發送的數據經GSM 網絡接入到Internet網，再由Internet 網接入到內部局域網中，首先實時數據進入主通訊服務器進行數據接收，解析同時存儲到數據庫，然后提取部分檢測點數據交由防漏與智能預警檢測服務進行檢測。最后循環水監測中心管理人員通過B/S 管理客戶端對整個系統進行監控、管理與維護。
2.3.3 數據庫服務器
本文提出一種異步接收異步處理方式，該方法是采用導步接收方式存入循環緩存，同時有另外的多個處理線程對循環隊列中的數據進行實時解析、存儲與處理。接收線程與處理線程各自獨立處理，采用信號量方式進行多線程同步。異步接收線程將網絡數據隊列中的數據依次存入到數據循環緩存隊列中，然后對每個數據循環緩存隊列分配一個專用的處理線程進行數據處理，從而達到實時處理數據的目的。
數據監測中心主通訊服務的設計采用DelphiXE2 作為開發環境，以控件編程模式編寫程序，大大減化編程過程，減少代碼編寫工作量，縮短開發期。
2.3.4 遠程監控終端
本系統擬采用ASP.NET 技術，實現異步數據獲取，進行基于B/S 結構設計的監控平臺與管理平臺開發，實現Internet 網上實時監控與數據處理。
3 多通道水中油在線監測系統關鍵技術
在研究開發過程中，我們主要解決了以下關鍵問題：
3.1 主通訊服務器實時數據處理
由于遠程循環水含油監測點數量多，而且采集數據頻率要求高，導致了主通訊服務器承受著大容量數據實時處理的壓力，本研究采用多線程異步處理的方式，實現穩定實時的主通訊服務器功能。
3.2 循環水含油監測防漏告警
從理論上深度研究并建立告警模型，同時結合實時數據處理，根據監測的數據變化趨勢，估算漏油的可能性，提高了檢測的效率。
4 結束語
本文研制了一套基于GMS 網絡的新一代多通道水中油在線監測系統，包括水中含油量采集與控制器單元、監控中心通信服務軟件、數據庫服務系統、實時預警與遠程自動控制處理、基于B/S 結構設計的監控平臺與管理平臺。系統實現了多臺水中油在線監測儀的數據在中控室的一臺數據處理器上可實時顯示監測數據、歷史數據存儲，異常數據識別與報警、系統故障診斷和顯示等功能。系統廣泛應用于石油、化工廠廢水排放監測;鍋爐補給水及冷凝水的漏油監測;循環冷卻水漏油監測;水力發電站壩水坑水中油監測;江河、湖泊水體油污染監測有助于企業的產業升級，并帶動相關行業的發展。
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