Идеология интернета вещей направлена на повышение эффективности экономики за счет автоматизации процессов в различных сферах деятельности и исключения из них человека.

Развитие облачных технологий и беспроводных сетей передачи данных позволили создать большое число измерительно вычислительных приборов, подключенных к сети Интернет, заменяющих привычные механизмы контроля и диспетчеризации промышленных и бытовых процессов. Одним из ярких примеров успешного внедрения концепции Интернета вещей является автоматизация в нефтегазовой отрасли, в том числе в автономной газификации.

Частная автономная газификация

Применение сжиженного газа сопряжено с необходимостью постоянного контроля остатков в резервуаре. Расход газа может происходить неравномерно у потребителей – это связано с особенностями работы котлового оборудования, выбора комфортной температуры, периодичность использования систем отопления и нагревания воды. Особенно это актуально в зимнее время года, когда расход газа значительно выше, а истощение запасов сопряжено с большим риском замерзания и поломки оборудования. Также в зимний период времени нагрузки на транспортную систему доставки СУГ возрастает и можно столкнуться с проблемой оперативного пополнение запасов по причине большого числа заявок от потребителей.

Газоснабжающая организация, определяя объемы и маршруты поставок, нуждается в оперативной информации о состоянии запасов у их клиентов. Важно выбирать оптимальные маршруты развоза СУГ для экономии времени и сокращения транспортных расходов. Обычно компания, занимающаяся автономной газификацией, заключает договор с потребителем о заправке газгольдера только у данного поставщика. По условиям договора в этом случае резервуар и его установка могут предлагаться со скидкой или бесплатно с последующим обязательным контрактом о покупке СУГ. В этом случае поставщику важно знать, не нарушают ли их клиенты условия
договора.

Для решения этих задач и предотвращения проблем в ходе эксплуатации системы автономного газоснабжения, компания «СервисСофт» разработала программно-аппаратный комплекс удаленного мониторинга количества СУГ в резервуаре. Комплекс состоит из автономного телеметрического контроллера во взрывобезопасном исполнении для получения данных с датчиков уровня, облачного сервера приёма данных с удаленных объектов
и Web-сервер для доступа клиентов к системе мониторинга.

Контроллер LPG-01

Большой опыт компании «СервисСофт» в разработке и внедрении систем удаленного мониторинга для объектов на магистральных газопроводах, в особенности с автономным питанием, позволило создать недорогое и функциональное решение для телеметрии СУГ.

Контроллер LPG-01 имеет взрывозащищенное исполнение и может устанавливаться непосредственно под крышкой ковера в колодце для заправки.Контроллер имеет встроенные искробезопасные цепи для подключения внешнего оборудования и датчиков.Автономная работа устройства обеспечивается одним элементом питания. Большую часть времени контроллер находится в режиме «сна», полностью обесточивая питание внешних датчиков и внутренней периферии, чем и достигается сверхнизкое энергопотребление. Для устойчивой работы в суровых условиях в решении применяется морозоустойчивая литий-тионилхлоридная батарея высокой ёмкости, рассчитанная на эксплуатацию при температуре до -55°С. При передаче накопленных архивов 1 раз в сутки по GPRS, заряда батареи хватает на 2,5-3 года автономной работы.

Обычно для определения уровня заполнения емкости используется поплавковый уровне мер со стрелочным индикатором, таких производителей как GOK, REGO, ROCHESTER, SRG, COTRAKO и другие. В зависимости от положения поплавка вращается внутренний вал, на конце которого установлен магнит. Металлическая стрела на индикаторе поворачивается вслед за магнитом и показывает процент заполнения резервуара.

Для получения информации об уровне заполнения с помощью электронного устройства штатный индикатор заменяется индикатором со встроенным датчиком Холла. Такой сенсор может преобразовывать положение магнитного поля в электрический сигнал. Датчик подключается с помощью провода к контроллеру телеметрии, который производит измерения и оцифровку сигнала. Разница между опорным напряжением и выходным с датчика и есть процент заполнения резервуара. Информация с датчика уровня периодически считывается и заносится в память устройства. В случае снижения запасов СУГ ниже критического уровня (обычно он устанавливается на отметке 20-25 %) контроллер незамедлительно устанавливает связь с сервером телеметрии по GPRSканалу для передачи предупреждения. Одновременно с этим пользователю высылается SMS оповещение о необходимости заправки газгольдера. Логика работы контроллера позволяет регистрировать момент пополнения запасов с указанием уровня заполнения, а также резкого снижение объема СУГ, которое могло возникнуть вследствие утечки или хищении газа, либо при других нештатных ситуациях. Во всех случаях и диспетчер, и потребитель получают уведомление по SMS и в web-сервисе.

Контроллер LPG-01 также может контролировать показания других параметров:

• Давление паровой фазы СУГ
• Защитный потенциал на резервуаре
• Температуру окружающей среды
• Открытие крышки ковера

Весь объем информации передается в течение коротких сеансов связи на сервер телеметрии. Для увеличения срока службы автономных источников питания в контроллере применены алгоритмы сжатия передаваемой информации, а также работа с сервером в асинхронном режиме, что позволяет повысить скорость передачи архива.

Установка оборудования на объекте не занимает много времени, все настройки контроллера по умолчанию позволяют начать работу сразу же после установки SIM-карты и извлечения изоляционной вставки из батарейного держателя. Последующая настройка контроллера: задача периодов опроса, частота передачи данных, номера для SMSоповещения и другие параметры можно задавать удаленно посредством пользовательского интерфейса в web-сервисе или при подключении к контроллеру через USBразъем.

Сервис SmartService|LPG

Главной системой визуализации процессов удаленного мониторинга, разработанной компанией «СервисСофт», является SmartService. Это web-приложение разработано специально для удобного доступа к информации, получаемой с различных систем телеметрии. Приложение не требует предварительной установки на рабочее место, а может быть использовано в любом популярном интернет-браузере не только на ПК, но и на мобильных устройствах.

Для доступа к системе мониторинга пользователь проходит регистрацию и заходит в личный кабинет. Здесь он имеет возможность подключать устройства телеметрии к своей учетной записи. Каждый контроллер после установки по умолчанию осуществляет связь с облачным сервером телеметрии NexusServer. Сервер идентифицирует устройство и осуществляет взаимодействие с ним по заранее разработанному алгоритму. На сервере выделяется необходимый объем памяти для хранения текущих и архивных данных, а также значения параметров контроллера. При добавлении устройства по его идентификационному номеру в личном кабинете пользователь связывает свою учетную запись с областью памяти на облачном сервере и тем самым получает всю информацию об устройстве с момента его установки.

Интерфейс web-сервиса SmartService позволяет легко адаптировать его под типовой технологический процесс для максимального удобства пользователя. Так система мониторинга запасов СУГ имеет свою модификацию сервиса SmartService|LPG.

Главное окно программы содержит перечень всех подключенных объектов данной учетной записи. Объекты могут быть сгруппированы по территориальной принадлежности, ведомствам или другим критериям. Каждый объект имеет перечень каналов, данные по которым передаются от облачного сервера. По каждому каналу можно построить график за выбранный промежуток времени, а также табличный отчет в удобном формате excel или pdf. Интерфейс содержит таблицу параметров устройства, которые могут быть изменены по желанию пользователя. Измененные настройки автоматически передаются на устройства в момент связи с верхним уровнем.
При возникновении аварийных ситуаций, а также типовых событий, например заправка, диспетчер получает уведомление и фиксирует в системе предполагаемые действия. Для удобства каждый объект подсвечивается цветом, соответствующим его текущему состоянию.

Большое внимание уделено визуализации мониторинга. В сервисе имеется встроенная типовая мнемосхема, которую можно менять в зависимости от типа резервуара или применяемого оборудования. На ней наглядно показано текущее состояние запасов СУГ. Также для удобств логистики и оптимизации маршрутов в сервис встроена географическая карта.Каждый объект привязывается к карте по GPSкоординатам и отображается на ней с цветовой индикацией, соответствующей текущему состоянию.

У пользователя данного решения есть возможность передать часть информации из системы мониторинга другому лицу, добавив его учетную запись в свой список. За счёт этой функции газоснабжающая компания имеет возможность предоставить доступ к телеметрии каждому своему клиенту. Для него будет доступна информация именно с его газгольдера, при этом сама компания имеет доступ к информации всех своих потребителей.

Решения для коммерческого учета СУГ

Для крупных газовых хранилищ и АГЗС, где требуется обеспечить высокую точность измерений запасов и расхода СУГ, предлагается проектное решение системы автоматизации на базе шкафного и взрывозащищенного контроллера LPG-02. Данное решение включает в себя систему сбора и передачи данных, систему электропитания, а также внешние приборы измерения уровня и расхода.

Измерение уровня паровой и жидкой фазы, массы и плотности СУГ, производится посредством магнитострикционных уровнемеров. Наиболее популярным в данном классе является уровнемер ПМП-201, производства НПП «Сенсор». Уровнемер имеет взрывозащищенную оболочку и может применяться в зоне, где возможно образование смесей и горючих газов, категории IIB. Конструкция уровнемера имеет модульный принцип и может содержать необходимое число компонентов для решения различных задач. К уровнемеру подключается специализированный ЛИП-RS485 адаптер, который преобразует показания уровнемера и рассчитывает плотность и массу СУГ согласно конструкционным особенностям резервуаров. Адаптер может осуществлять расчет не только для одного газгольдера, но и группы до 8 штук, соединенных между собой.

В решениях LPG-02 для сбора и передачи данных используется многофункциональный промышленный контроллер SmartNexus от компании «СервисСофт». Решение имеет модульную архитектуру и собирается по требованию заказчика в зависимости от состава контролируемого оборудования. Базовое решение состоит из модуля SmartNexus 8116 (EAS), который осуществляет связь с адаптером уровнемера и расходомера и обеспечивает передачу данных на модуль SmartNexus 2011 (GSM) для передачи данных по беспроводному каналу связи GPRS.По требованию заказчика система может быть расширена дополнительными модулями для подключения аналоговых и цифровых датчиков, пожарной сигнализации, системы свой/чужой.

Для решений с автономным питанием применяется специализированный модуль SmartNexus8126 (EASSE) с пониженным энергопотреблением. В качестве источника питания применяются аккумуляторы большой емкости и устанавливаются во взрывонепроницаемую оболочку. Контроллер самостоятельно управляет питанием подключенного оборудования и осуществляет передачу данных с заданной периодичностью на диспетчерский центр.
В результате внедрения автоматизированных систем учета СУГ Вы получаете:

• Бесперебойное снабжение и исключения внезапного истощения запаса СУГ
• Автоматизация заказов и оптимизация маршрутов поставки СУГ;
• Предотвращение инцидентов на объектах в случае несанкционированного доступа или нарушение регламента поставок
• Накопление статистических данных потребления, прогнозирования роста и развития отрасли

Перспективные разработки

Актуальность автоматизации мониторинга СУГ растет с каждым годом. На рынке появляются новые решения отечественных и зарубежных производителей. Ключевыми показателями, важными для пользователя, являются надежность и качество устройства, простота установки и эксплуатации, удобный сервис и стоимость решения.

Постоянная обратная связь с клиентами, сбор предложений и анализ типовых внедрений систем удаленного мониторинга для резервуаров дает возможность нашей компании совершенствовать выпускаемую продукцию. Для частного сектора, в котором применяется автономная газификация, главным интересующим параметром зачастую является только уровень заполнения газгольдера. Остальные параметры являются второстепенными и часто не используются. Принимая во внимание интересы рынка, специалисты компании «СервисСофт» спроектировали новый контроллер LPG-01-LGSM с максимально низкой себестоимостью для контроля уровня заполнения, а также температуры окружающей среды. Инженеры добились высокого удобства и простоты установки и обслуживания, проработали вопросы надежного функционирования устройства при затоплении талыми водами, при сильных морозах, а также неустойчивой или слабой сотовой связи.

Серийный выпуск обновленной версии контроллера LPG-01LGSM запланирован на сентябрь 2016 г. Компания «СервисСофт» предлагает всем желающим оставить заявки для пилотного тестирования новинки. К началу выпуска изделия мы будем рады предоставить образцы для тестирования абсолютно бесплатно на срок до 6 месяцев, а также услуги интернет-сервиса и личный кабинет для мониторинга.

Руководитель направления телеметрии СУГ компании «СервисСофт» – М.А. Пантелеев