天然气远程监控中心功能模块设计及性能分析

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0 、引言

随着天然气的使用变得越来越广泛，由于天然气使用不当而引起的事故频发。据统计，城市燃

气已经成为仅次于交通、火灾和建筑事故之后的主要事故来源。只有对天然气的使用进行实时

有效的监控才能较好地防止事故的发生。目前在我国市面上已经较大范围的使用了天然气报警

器，可以对天然气浓度进行监控，并在浓度异常时发出蜂鸣声报警。

不过这种报警器在使用上还存在一定的局限性，只能运行在天然气使用现场，不便于工作人员

的实时监控；其次蜂鸣式报警很难引起工作人员的注意，从而错过了最佳的处理时机。国外的

天然气监测产品大多针对工业级应用，尺寸较大，成本较高。

“北京市政府在前几年颁布的《北京市燃气事故应急预案》中指出，要建立统一指挥、属地管

”理、以人为本、专业处置、增强意识、预防为主的燃气突发事件应急体系，全面提高应对燃

气突发事件的能力，希望对其管辖范围内的所有天然气使用节点（例如餐馆、居民楼等）进行

实时的监控，能够第一时间发现天然气浓度异常，从而统一指挥，专业处置来有效预防事故的

发生，减少事故带来的损失。

基于以上需求，本文提出了基于 CS 架构的天然气远程监控系统。主要目标就是将分散在各个

使用现场的报警器采集的数据集中到一个远程监控中心（例如政府部门、小区管理处等）。远

程监控中心对所有节点的数据进行统一的监控，如有异常发生立即报警，提醒工作人员采取相

应的措施，从而达到防止事故发生的效果。

1 、系统设计目标

整个系统主要分为两个部分，第一部分是运行在分散的监控节点处（例如餐馆）的报警器以及

客户端软件；第二部分是运行在管理部门（例如政府相关部门）的远程监控端软件。本文将主

要介绍远程监控端软件。

系统各部分功能如下：报警器，它被安装在远离工作人员工作的单独的天然气存放地点，因此

需要定期采集天然气存放现场的燃气浓度、室内温度等数据，并将数据打包传送到客户端软件

上（该软件可以安装在工作人员办公的地方）。客户端软件在接收到报警器的数据后再通过网

络将数据传输到远程的中心监控平台。系统结构图如图1 所示。

2 、远程监控中心功能模块设计

通过对天然气远程监控中心的需求分析，系统主要分为以下几个功能模块：数据接收与存储、

节点实时监控、监控节点管理、节点异常报警、预案提取以及系统设置等。系统具体功能模块

设计如图2 所示：

2.1 数据接收与存储

此模块主要负责对各个天然气使用节点传输来的数据进行接收与存储。每个监控节点会将节点

名称、温度、浓度三个数据打包成具有特定格式的字符串，并定时（例如间隔5 秒发送一组数

据）将数据发送给远程监控中心。成功接收数据后，系统对数据进行拆包并解析出传输节点的

名称，节点当前的温度数据、浓度数据，再进一步将数据按照规则存储到相应的文件中进行保

存。由于数据量十分庞大，为了便于有效的保存和查找数据，系统按照日期每日创建新文件

夹，并且为每个节点创建单独的文本文档来保存一天内接收到的该节点的数据。

2.2 节点实时监控

此模块为用户提供可视化的对节点实时监控功能。系统接收到节点传输的数据是以文本形式保

存，无法直观的展现，因此在节点实时监控模块，用户可以选择查看节点的动态数据曲线，实

时绘制节点数据，更加直观。除了以动态曲线外，还提供了现场图像查看功能。用户可以随时

向客户端发送指令获取节点的现场监控图像，并将实时图像与原始正常图像进行对比显示，作

为判断节点是否异常的依据。

2.3 监控节点管理

系统还为工作人员提供了对节点信息的管理功能。每个节点将包含节点名称、节点联系人信

息、节点所属区域等基本信息，并存入数据库中。其中节点名称用以唯一标识一个节点；节点

联系人信息将包含节点安全负责人姓名、电话等，便于出现异常时的紧急联系；而节点所属区

域信息是为了将节点进行地域上的分组，方便管理。工作人员可以根据需要增加新节点，修改

节点信息，删除节点，导出节点信息等。

2.4 节点异常报警

该模块是系统中最重要的功能部分。系统在接收数据后还会对数据进行安全性判定，判断该节

点此时传输的数据是否存在异常（异常一共分为三个等级，等级一为普通异常，等级三为严重

异常）。如果出现异常，会弹出提示框提醒用户注意，并且自动生成节点的数据曲线和提取节

点的现场图像，方便用户查看。

2.5 预案管理

预案是指根据评估分析或经验，对潜在的或可能发生的突发事件的类别和影响程度而事先制定

的应急处置方案。本系统的主要目标就是提前预防事故的发生，因此处理预案也变得尤为重

要，预案的内容主要是针对报警节点而采取措施的信息。

如果某节点出现了相应等级的异常，系统会根据节点的等级自动提取对应的处理预案，提醒用

户按照预案进行相应的操作，防止事态恶化。例如某节点处于二级报警时，此时情况比较严

重，预案会提醒工作人员拨打该节点安全责任人的电话，对节点环境进行勘察，采取正确的应

对措施。预案内容可以根据地方政策等因素进行变更，为具有一定权限的用户提供了预案修改

功能。

2.6 系统设置

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天然气远程监控中心功能模块设计及性能分析0、引言随着天然气的使用变得越来越广泛，由于天然气使用不当而引起的事故频发。据统计，城市燃气已经成为仅次于交通、火灾和建筑事故之后的主要事故来源。只有对天然气的使用进行实时有效的监控才能较好地防止事故的发生。目前在我国市面上已经较大范围的使用了天然气报警器，可以对天然气浓度进行监控，并在浓度异常时发出蜂鸣声报警。不过这种报警器在使用上还存在一定的局限性，只能运行在天然气使用现场，不便于工作人员的实时监控；其次蜂鸣式报警很难引起工作人员的注意，从而错过了最佳的处理时机。国外的天然气监测产品大多针对工业级应用，尺寸较大，成本较高。“北京市政府在前几年颁布的《...

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