Радиотелеметрическая система на базе стандарта радиосвязи TETRA

Описание радиотелеметрической системы

Назначение

Радиотелеметрическая система предназначена для передачи телеметрических данных и команд телеуправления в составе различных систем оповещений, мониторинга, АСУ ТП.

Система развертывается на основе радиосети стандарта TETRA, данные от объектов передаются на сервер системы через сеть базовых станций или диспетчерский радиомодем.

Способы передачи данных

Использование максимального функционала стандарта TETRA: - сервис коротких сообщений - SDS (Short Data Service); - пакетная передача данных по IP.

Рис. 1. Функциональные возможности системы TETRA

Основные компоненты

Рис. 2. Обобщенная схема радиотелеметрической системы на базе стандарта TETRA в составе системы АСУ ТП

1. Объектовые радиоконтроллеры, радиомодемы стандарта TETRA

Радиоконтроллеры RCT-100 отслеживают состояния датчиков и исполнительных устройств на объекте АСУ ТП, а также опрашивают любые программируемые логические контроллеры (ПЛК) по протоколу ModBus. В радиоконтроллер встроен радиомодуль TETRA (рис. 3).

Рис. 3. Радиоконтроллер RCT-100 стандарта TETRA

2. Серверное программное обеспечение, разработанное применительно к существующей инфраструктуре базовых станций TETRA в зависимости от производителя («AIRBUS», «DAMM», «Motorola» и др.)

База данных с тегами на платформе MySQL;
ПО «Конфигуратор объектов»; • ПО «SDS-сервер»;
Сервис «Шлюз приложений» платформы TetraFlex компании DAMM.

Системы визуализации (SCADA), подключаются к серверному программному обеспечению через драйверы или, например, через ОPC интерфейс.

Преимущества

максимальная «капитализация» действующей на предприятии сети TETRA посредством построения на ее базе беспроводной цифровой радиотелеметрической системы для задач оперативного оповещения, мониторинга, АСУ ТП;

требование высокой степени надежности работы независимой системы с обеспечением гарантированной доставки команды управления: объекты особо опасного производства, объекты нефтедобычи, транспортировки и переработки нефтепродуктов, системы управления дорожным движением, локальные (ЛСО) и региональные системы оповещения о чрезвычайных ситуациях;

собственная внутриведомственная цифровая беспроводная сеть передачи данных и голоса, безопасная передача данных внутри корпоративной сети. Отсутствие пропуска трафика через внешние сети (GSM, интернет), и как следствие уязвимостей к кибератакам. Технология аутентификации модемов TETRA на аппаратном уровне, защищает сеть от несанкционированного подключения "двойников" для управления объектами и снятия информации.

построение системы мониторинга или АСУ ТП «с нуля» для охвата большой территории или производственного объекта, на котором есть сложности с организацией кабельной транспортной сети;

отсутствие, либо неудовлетворительное качество инфраструктуры (радиопокрытие) публичных сетей связи сотовых операторов в регионе: объекты нефте- и газодобычи, добычи полезных ископаемых, сети энергоснабжения.

доступность получения собственного ресурса радиочастот в диапазоне 420 МГц для любого юридического лица и индивидуального предпринимателя для организации собственной инфраструктуры радиосвязи;

Примеры реализации

1. Радиотелеметрическая система в АСУ ТП ПАО «Татнефть»

К настоящему моменту в Республике Татарстан в ПАО «Татнефть» построена и эксплуатируется производственная радиосеть TETRA на основе инфраструктуры компании «DAMM». Зона покрытия охватывает почти половину территории Республики Татарстан, это примерно 30 000 кв. км. пересеченной местности со сложным рельефом и насчитывающая свыше 50-ти базовых станций (рис.4).

Зона радиопокрытия сети TETRA в Республике Татарстан — Рис. 4. Зона радиопокрытия системы в Республике Татарстан

Реализация максимального функционала стандарта TETRA позволила использовать данную технологию в качестве сети передачи данных для существующей АСУ ТП в ПАО «Татнефть» (рис.5).

Рис. 5. Радиотелеметрическая система в ПАО «Татнефть»

Информация в радиотелеметрической системе передается посредством сервиса коротких сообщений (Short Data Service). SDS сообщения аналогичны SMS сообщениям в системах GSM.

Данные телеметрии с объектов обрабатываются специальными радиоконтроллерами и передаются в SDS сообщениях по событийному принципу.

Состав радиотелеметрической системы на основе инфраструктуры «DAMM»

Программное обеспечение:

База данных «TETRACOM» на платформе MySQL;
ПО «Конфигуратор объектов»;
ПО «SDS-сервер»;
Сервис «Шлюз приложений» платформы TetraFlex компании DAMM.

Аппаратное обеспечение:

Состав радиотелеметрической системы «ТИССКОМ» без использования базовой инфраструктуры (базовых станций) TETRA

Программное обеспечение:

База данных «TETRACOM» на платформе MySQL;
ПО «Конфигуратор объектов» - ПО «SDS-сервер».

Аппаратное обеспечение:

Радиоконтроллеры семейства RCT-100 отслеживают состояния датчиков и исполнительных устройств на объекте АСУ ТП, а также опрашивают любые программируемые логические контроллеры (ПЛК) по протоколу ModBus, подключаемые по интерфейсу RS-485. Сценарии опроса регистров ПЛК, формирования событий по контролируемым параметрам программируются в радиоконтроллере при помощи ПО «RCT Logic». Возникающие события с объекта АСУ ТП упаковываются в исходящие SDS сообщения и отправляются получателю - «SDS-сервер». Входящие SDS сообщения содержат подтверждение (квитанцию) о записи данных телеметрии в БД «TETRACOM» и команды телеуправления.

В случае развертывания радиотелеметрической системы на инфраструктуре базовых станций компании DAMM (рис. 5), SDS сообщения транслируются в/из ПО «SDS-сервер» через специальный лицензируемый сервис «Шлюз приложений» посредством использования API функций. «Шлюз приложений» организовывается на контроллере базовой станции или на отдельном компьютере, который работает с базовыми станциями в одной IP сети.

Формирование SDS сообщения в сторону объекта, содержащее команду телеуправления, также формируется на основе справочника тегов: значению тега ставятся в соответствие регистровая адресация и значение в единицах контроллера.

Справочник тегов формируется при помощи настроечного ПО «Конфигуратор объектов». В справочнике содержатся наименование, адресация тегов, шкалы масштабирования значений, комментарии тегов с учетом их значений и прочие данные.

К БД «TETRACOM» по интерфейсу ODBС могут подключаться различные системы SCADA, генераторы отчетов, базы данных и прочие пользовательские программы. Данные телеметрии, хранящиеся в таблицах текущих и исторических значений в БД «TETRACOM», не требуют дополнительной обработки и готовы сразу к использованию, например, визуализация в SCADA.

Сбор и передача данных телеметрии ведутся с групповых замерных насосных установок (ГЗНУ), рис. 6. На объекте установлен радиоконтроллер RCT-100 «TETRAHUB», подключаемый к подчиненным ПЛК («Карат», «МЕГА-ФБ»), рис. 7. Произведено сопряжение системы SCADA Wonderware InTouch с серверным программным обеспечением: обмен тегами между серверной базой данных и SCADA; создание мнемосхем объекта с визуализацией технологического процесса (рис. 8).

Рис. 6. Групповая замерная насосная установка

Рис. 7. Радиоконтроллер RCT-100 в шкафу автоматизации ГЗНУ-6

Рис 8. Мнемосхема ГЗНУ в SCADA Wonderware InTouch EDGE

Ранее, опрос объектовых управляющих контроллеров на ГЗНУ производился через FM модемы циклически. Ввиду значительного количества опрашиваемых объектов, длительность цикла доходила до 20-30 минут. Сбор данных с объектов через радиотелеметрическую систему позволил исключить критическую задержку приема данных, так как благодаря событийному принципу данные с объектов передаются в SCADA без задержек по мере их изменения.

2. Система мониторинга передвижных сварочных постов ПАО «Татнефть»

Использование системы мониторинга дает эффективный инструмент контроля качества производимых работ, что особенно актуально при вынесении работ на аутсорсинг. Примером является система мониторинга сварочных постов, позволяющая отслеживать график выполнения заявок на проведение работ подрядной организацией с контролем качества и учетом фактических трудозатрат.

Передвижной сварочный постов представляет собой сварочную установку на базе автомобилей КАМАЗ или ГАЗ (рис. 9).

В кабине автомобиля устанавливался радиоконтроллер RCT-100 (рис.10), отслеживающий состояние датчика наличия сварочного тока. При превышении заданного значения тока, формируется сообщение «Наличие тока» с фиксацией текущего значения тока. При остановке работ – формируется сообщение «Отсутствие тока». Эти сообщения, а также данные геолокации передавались в базу данных и специально разработанное программное обеспечение «Монитор передвижных сварочных постов (ПСП)».