“试点”天然气管道

在自由世界最大的公用事业公司之一太平洋天然气和电力公司(PG&E，旧金山，加利福尼亚州)，便携式数字助理正在帮助收集天然气管道数据。

PG&E管道将天然气从加拿大的源井输送到旧金山湾区供零售消费。在如此长的距离内，由于摩擦损失造成的压力下降需要压缩站，大约每隔100英里，由多个10,000马力的燃气涡轮机组成，并由PG&E维护。典型的管道吞吐量每天可超过8亿标准立方英尺。

为了保证安全和运行，谨慎的压缩机站管理可能需要每个站每天读取500多个仪表读数。被监控的许多功能是如此关键，如果不加以注意，它们的问题可能会真正照亮夜空，并使公用事业公司目前的公共关系问题看起来像“良好的宣传”。虽然不是“核武器级别的危险”，但天然气是一种致命的有毒气体和高能炸药。

低成本，安全齐头并进

PG&E选择不采用完全自动化的数据采集系统，因为这样做成本过高，更重要的是，也不是完全安全。

PG&E的大部分压缩机站仪器都太过遥远，无法实现成本效益。此外，在公用事业公司的管道压缩站中，每天必须读取的数以千计的仪表和仪表中，有许多是旧的，机械的，或者成本太高，无法与传感器匹配或挂在局域网上。

如前所述，一些压缩机站的仪表监测过程参数非常关键，尽管PG&E使用了先进的远程SCADA技术，但PG&E也采用了手持数据采集技术，以确保人类总是“绝对积极”地在那里验证生命安全系统的正常功能。

这家公用事业公司最近选择使用数据收集设备，这种设备以前可能被传统的工厂车间认为是“廉价的商业级”，但PG&E认识到，这种设备现在已经足够可靠，可以用于许多工业场合。这在很大程度上是由于半导体制造的进步，创造了更强大的集成电路组件。此外，在工业加固(防震和防液)方面的进步，低成本的模制橡胶涂层和抗冲击塑料包装，为内部日益坚固的电子产品提供了更多的保护。

数据需求

PG&E每天至少记录和存档一次的关键数据包括:

• 每台压缩机的启动次数和总运行时数;

• 压缩机发动机油压力/温度;

• 滤油器压差;

• 润滑油液位;

• 进气压差;

• 压缩机密封油压差;

• 压气机涡轮燃油流量;

• 环境温度及有关天气情况;

• 燃气压力;

• 涡轮轴承振动读数;而且,

• 冷却水水位、压力和温度。

虽然大部分数据是由PG&E的本地SCADA系统冗余收集的，但使用手持系统收集数据提供了定期的人员在场和“关注事物”，可以帮助避免灾难。未被发现的润滑油泄漏可能导致地下水污染，异常的设备状况可能是设备故障的前兆，以及其他局部异常可以被观察和报告。一个典型的例子是:在一个地方，一只不幸的猫误入了压缩机冷却风扇的风口。铛!风扇一直在运行，所以警报没有触发，但目视检查显示有必要关闭风扇进行清洁、维修和平衡。

最后，即使是最自动化的系统也会遇到中断数据流的“故障”，需要手动备份以确保工厂完整性和所需的监管机构数据。因此，尽管PG&E压缩机站设计为无人值守运行，维护技术人员仍然每天走检查路线，为本地SCADA提供备份，并且唯一的数据收集过程变量不自动监控。

看看这个问题

在过去，使用剪贴板和专有的数据收集设备可以保证管道设备的工作和安全。然而，这些工具效率低下，成本高昂，而且并不总是准确的。剪贴板只会产生大量脏的、卷角的纸，上面不规律地点缀着油点和铅笔潦草的字迹。然后，这些读数必须被破译、分类、存档，最后通过键盘转录到PG&E的数据库中。遗漏和抄写错误困扰着系统。

他们还尝试了专有的工业手持设备。它们不能消除转录错误，还存在其他缺点，包括功能有限、购买和维护成本高。单线显示无法定制，以便于从具有不同数据格式的仪表和仪表输入数据。最后，由于人为错误或仪表故障，无法对超出范围的条目产生警报。手持设备尝试接受任何数据，无论多么荒谬。

应用程序的挑战

负责加州萨克拉门托北部Delevan压缩机站的PG&E工程师请来了来自加州Benicia的控制系统集成商DST Controls来寻找解决方案。DST在之前的一个项目中使用个人数字助理(pda)的经验促使它调查它们在PG&E数据采集问题中的使用。基本的想法是使用一个“开放式”手持计算机，在这种情况下，Palm OS设备集成了来自Symbol Technologies (Holtsville, N.Y.)的条形码扫描仪。

事实上，即使集成了条形码扫描器，混合型Palm设备的尺寸和成本仍然是PG&E之前试用的二战对讲机大小设备的一小部分。此外，相比之下，Palm OS是一个“开放”的系统，允许对操作界面和数据处理过程进行几乎无限制的定制。

主要设计问题包括:

• 解决经典的人机工程学难题，即在更少的屏幕上使用更多的数据点vs.在更多的屏幕上使用更少的数据点，也就是说，更容易的屏幕导航vs.更容易的屏幕阅读。

• 开发一个直观的应用程序，以尽量减少培训时间。

• 确保如果几个用户在同一天独立地读取相同的设备，数据不会意外地重新提交到数据库。

• 允许应用程序拒绝错误输入的超出范围的数据。

• 使PDA能够自动识别正在轮询的特定仪器。(减少了一次人为失误的机会。)

• 防止在上传过程中将PDA从“摇篮”中移除时可能发生的系统冲突。因为数据是在上传后从设备中删除的，以便为下一个班次做好准备，如果删除过程被中断，允许在下一次上传时将旧数据重新发送到数据库，可能会出现问题。

该系统还必须在操作上足够灵活，以便技术人员能够轻松地改变他们的检查路线，或者在途中添加或删除数据点。此外，操作软件必须足够“开放”，以允许将数据传输到几个数据库程序中的任何一个，包括Microsoft Access、SQL Server、Oracle、任何符合odbc标准的数据库和专有的HMI数据库。手持设备也必须符合I类II类标准。

填补空缺

由于压缩站的数据收集并非完全自动化，因此DST Controls不必花时间处理现有的深奥数据格式。该系统的数据库是围绕Microsoft SQL Server从零开始设计的。数据库编程使用Microsoft ADO和OLE DB工具完成。这种方法的好处之一是，应用程序最终变得很小。然而，根据PG&E希望在这台手持计算机上保存多少数据，大小会有所不同。当前的应用程序可以在需要删除或上传之前将30天的数据历史保存在手持设备中。屏幕开发和编程是在类似Visual basic的环境中进行的。

由于DST Controls开发的应用程序(ClearControls d看和ClearControls dB)与标准Palm OS应用程序不冲突，PG&E的手持设备保留了所有基本的Palm OS功能。

因为上传到PDA是通过一个集成的条形码扫描器，每个被监控的设备都标有唯一的Code 3 of 9(或Code 39)条形码。Code 39易于打印，在工业应用中广泛使用。它也是最容易使用的字母数字条形码，并设计为字符自检。

它是如何工作的

当技术人员手持条码扫描器接近仪器进行投票时，会发生以下情况:

使用触控笔，用户首先通过点击PDA上的“新阅读”按钮调出数据输入屏幕。然后通过扫描仪表的条形码或手动使用“涂鸦”(Palm的书法技术)或屏幕键盘输入仪器的识别号码。

一旦输入仪器ID，它的描述就会自动出现，该设备的“Last-Read”值也会自动出现。一旦输入新值，点击“Enter”保存记录。如果操作员输入的数据被系统认为“超出了范围”，DST的专有Palm应用程序“d看”就会发出警报，并提示重新输入数据。然后，技术人员会对仪表进行目视检查，以确定是转录错误还是设备问题。每个仪器的“范围”读数参数都是用户可配置的。

如果发现设备故障，用户可以使用设备的“维护/请求”框将其标记为维护。输入错误的数据很容易手动更正。所有屏幕都有一个“评论”字段，用于在任何异常情况下进行额外的文本注释，再次通过涂鸦或键盘。在轮班结束时，设备被放回支架，按下“HotSync”按钮。这个动作开始将数据上传到车站的数据库PC上，PG&E的企业SCADA系统随后将其检索出来。

Palm Inc.平台开发服务高级主管Gabriel Acosta-Lopez对Palm OS设备填补PG&E的账单并不感到惊讶。根据Acosta-Lopez先生的说法，“我们看到越来越多的工厂环境对坚固、廉价和多功能的手持设备的赞赏。随着越来越多的Palm OS合作伙伴通过定制软件和硬件插件“改造”工业用手持产品，这一趋势应该会继续下去。

软件使之成为可能

PG&E手持系统的软件组件包括标准捆绑的Palm OS桌面软件，包括HotSync管理器(用于将Palm设备上传到PC上)和DST Controls专有的ClearControls dB和ClearControls d看应用程序。

ClearControls dB是运行在PC上的Windows应用程序，可以在手持设备和PG&E的GE Fanuc simple数据库之间传输数据。它还允许管理员添加/修改/删除用户访问和信息。例如，可以使用密码保护应用程序，将数据库修改绑定到预定义的用户权限。

ClearControls d看是运行在手持设备(Palm OS或WinCE/Pocket PC)上的软件，用于管理条目并将它们发送到ClearControls dB。使用本软件还可以进行密码保护。

该系统被集成到每个PG&E压缩站的数据采集系统中。它将通过PG&E的内部网向员工工程师提供数据文件，并与PG&E的基于状态的维护和工作管理系统进行交互。

商业手持计算系统继续快速发展，受到市场需求的巨大推动。正因为如此，越来越多不必要的“防弹”工业“智能”设备，这些设备功能短，价格高，将受到“橡胶涂层”入侵者的挑战，这些入侵者功能长，价格低。

作者信息

George Gaebler是Pacific gas & Electric(加利福尼亚州核桃溪)的高级天然气工程师。Eric Unger是DST Controls(加利福尼亚州Benicia)的项目工程师，Read Hayward是运营副总裁。

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