基于分布式數(shù)據(jù)庫的天然氣信息集成管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用

【摘要】：天然氣作為一種清潔、高效的能源,與人們的生產(chǎn)生活日益密切,隨著天然氣管網(wǎng)的不斷建設(shè)及其結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜,實時掌握管網(wǎng)動態(tài)運行數(shù)據(jù),并進行科學(xué)的分析處理,為企業(yè)安全管理提供重要手段。DCS的出現(xiàn)使它在工業(yè)中多參數(shù)與復(fù)雜控制回路的自動監(jiān)測和控制中得到了廣泛應(yīng)用,也是天然氣配氣站管線計量信息采集與顯示的基本手段,但DCS并未留有數(shù)據(jù)接口,難以與企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、GIS等進行有效集成,且由于配氣站空間分布廣和相互獨立,并未實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的遠程安全傳輸與共享,無法與企業(yè)設(shè)施的空間拓撲結(jié)構(gòu)相結(jié)合實現(xiàn)統(tǒng)一可視化管理,難以滿足現(xiàn)代企業(yè)管理需求。為此,利用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信及GIS圖形數(shù)據(jù)管理與分析等技術(shù),將地理上相互獨立、分散的DCS整合起來,通過建立分布式DCS主動實時數(shù)據(jù)庫,將各配氣站數(shù)據(jù)在控制中心建立的集成系統(tǒng)中進行統(tǒng)一管理,以實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)遠程實時更新與安全共享。 本文在分析用戶需求與企業(yè)空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將集成系統(tǒng)分為DCS數(shù)據(jù)接收與存儲子系統(tǒng)和控制中心集成管理子系統(tǒng)兩部分,并構(gòu)建了系統(tǒng)的總體框架、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)一體化集成模型。在了解配氣站DCS物理結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)存儲格式后,通過研究Modbus協(xié)議RTU通信模式及其消息幀模式,基于計算機RS-232端口,采用WINDOWS串行通信與數(shù)據(jù)庫技術(shù),建立了DCS主動實時數(shù)據(jù)庫,基本實現(xiàn)了PC機與DCS間的通信,為系統(tǒng)集成提供了開放的數(shù)據(jù)接口?？刂浦行淖酉到y(tǒng)利用FTP/SSL、TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)無縫連接地理信息與計量信息,并結(jié)合現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理流程、GIS中多種空間分析與統(tǒng)計功能,運用AE (ArcGIS Engine)組件包、ArcGIS地理數(shù)據(jù)庫、SQL Server2005數(shù)據(jù)庫和VC#.NET語言二次開發(fā)實現(xiàn)了天然氣信息集成管理系統(tǒng)的基本功能,充分發(fā)揮GIS與DCS的性能。論文的主要研究內(nèi)容和成果包括： 1.根據(jù)DCS計量數(shù)據(jù)、管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)特點和企業(yè)業(yè)務(wù)需求,研究了基于COM技術(shù)的計量數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)一體化集成模型和業(yè)務(wù)功能集成模式,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)； 2.在研究Modbus-RTU通信模式及其消息幀的基礎(chǔ)上,采用WINDOWS串行通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計了分布式DCS主動實時數(shù)據(jù)庫,同時,為降低數(shù)據(jù)庫壓力,通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)共享文件夾保存數(shù)據(jù)庫中自動導(dǎo)出的每天海量的采集數(shù)據(jù),并基于TCP/IP、FTP/SSL網(wǎng)絡(luò)協(xié)議初步實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程安全傳輸與共享； 3.基于COM技術(shù)將數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層與系統(tǒng)應(yīng)用層進行統(tǒng)一管理,構(gòu)建了集成系統(tǒng)總體數(shù)據(jù)庫模型,實現(xiàn)GIS與DCS數(shù)據(jù)庫的無縫連接,并設(shè)計了數(shù)據(jù)庫安全體系結(jié)構(gòu),為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)服務(wù)； 4.根據(jù)已設(shè)計的DCS數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),基于ArcGIS Engine、Geodatabase、SQL Server 2005、Socket及VC#.NET,編程基本實現(xiàn)了天然氣信息集成管理系統(tǒng)。經(jīng)實踐表明,該集成系統(tǒng)實現(xiàn)了天然氣計量數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一可視化管理等基本功能,具有一定的實用價值。 【關(guān)鍵詞】：GIS DCS 系統(tǒng)集成 主動實時數(shù)據(jù)庫 遠程監(jiān)視
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP311.52
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 論文的研究意義12-13
• 1.2 GIS與DCS集成研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文研究目標、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題15-17
• 1.3.1 研究目標15-16
• 1.3.2 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.3 擬解決的關(guān)鍵問題17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 天然氣信息集成管理系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)綜述19-30
• 2.1 通信協(xié)議及其差錯控制19-23
• 2.1.1 Modbus與其他通信協(xié)議19-22
• 2.1.2 通信差錯控制22-23
• 2.2 GIS與DCS集成方式23-24
• 2.3 集成系統(tǒng)技術(shù)路線及優(yōu)勢24-25
• 2.3.1 集成系統(tǒng)技術(shù)路線24
• 2.3.2 系統(tǒng)集成優(yōu)勢24-25
• 2.4 三維建模關(guān)鍵技術(shù)25-27
• 2.4.1 地理數(shù)據(jù)獲取與處理26
• 2.4.2 SketchUp三維建模26-27
• 2.4.3 模型輸出27
• 2.5 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能集成模式27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 天然氣信息集成管理系統(tǒng)總體設(shè)計30-38
• 3.1 天然氣信息集成管理系統(tǒng)30
• 3.2 系統(tǒng)需求分析30-31
• 3.3 系統(tǒng)設(shè)計原則31-32
• 3.4 系統(tǒng)總體設(shè)計32-37
• 3.4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計32-34
• 3.4.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計34-37
• 3.4.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)與遠程通信設(shè)計38-49
• 4.1 DCS主動實時數(shù)據(jù)庫建設(shè)38-41
• 4.1.1 DCS數(shù)據(jù)接口設(shè)計38-40
• 4.1.2 DCS主動實時數(shù)據(jù)庫建立40-41
• 4.2 GIS數(shù)據(jù)庫建設(shè)41-42
• 4.3 一體化數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計42-44
• 4.4 集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)設(shè)計44-45
• 4.5 數(shù)據(jù)庫安全設(shè)計45-46
• 4.5.1 數(shù)據(jù)庫備份設(shè)計45
• 4.5.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)方法45-46
• 4.6 遠程通信設(shè)計46-48
• 4.6.1 Socket通信機制46-47
• 4.6.2 流式Socket通信工作流程47-48
• 4.6.3 C/S模式下FTP安全傳輸模型48
• 4.7 本章小結(jié)48-49
• 第5章 天然氣信息集成管理系統(tǒng)實現(xiàn)49-65
• 5.1 DCS數(shù)據(jù)接收與存儲子系統(tǒng)功能實現(xiàn)49
• 5.2 集成管理子系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)49-64
• 5.2.1 系統(tǒng)管理51-53
• 5.2.2 數(shù)據(jù)管理與空間信息查詢53-55
• 5.2.3 DCS數(shù)據(jù)遠程查詢與統(tǒng)計55-58
• 5.2.4 空間分析58-61
• 5.2.5 三維可視化展示61-64
• 5.2.6 地圖輸出64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 1 結(jié)論65
• 2 存在不足與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文73

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