сообщающий регулятор для управления системой транспортировки газа

Формула изобретения

1. Сообщающий регулятор для управления давлением в газопроводе, содержащий

элемент, регулирующий расход с помощью дросселя для управления давлением газа;

сообщающий модуль для распределения данных от датчиков системы транспортировки жидкости в множество приемников, содержащий вход для приема данных от датчиков из системы транспортировки жидкости; память, соединенную со входом и обеспечивающую запоминание принятых данных от датчиков, множества команд и идентификационного номера, причем идентификационный номер представляет местоположение сообщающего модуля; процессор, приспособленный для того, чтобы выполнять множество команд, причем множество команд инструктирует процессор, чтобы отмечать данные датчиков идентификационным номером; коммуникационную схему, соединенную с процессором и памятью и приспособленную для того, чтобы передавать отмеченные данные в множество приемников.

2. Сообщающий регулятор по п.1, в котором сообщающий модуль дополнительно приспособлен для того, чтобы обрабатывать данные датчиков и создавать управляющий сигнал, реагирующий на данные датчиков, которые могут быть использованы регулятором давления жидкости для того, чтобы управлять потоком жидкости через регулятор давления жидкости.

3. Сообщающий регулятор по п.1, в котором сообщающий модуль дополнительно приспособлен для того, чтобы вычислять, по меньшей мере, один параметр системы транспортировки газа и характеристику системы транспортировки газа, используя принятые данные датчиков.

4. Сообщающий регулятор по п.1, в котором множество приемников дополнительно включает, по меньшей мере, один компьютер, приспособленный для создания базы данных.

5. Сообщающий регулятор по п.4, в котором коммуникационная схема приспособлена для того, чтобы передавать отмеченные данные датчиков, по меньшей мере, в один компьютер, используя радиосоединение.

6. Сообщающий регулятор по п.4, в котором коммуникационная схема приспособлена для того, чтобы передавать отмеченные данные датчиков, по меньшей мере, в один компьютер, используя протокол Internet.

7. Сообщающий регулятор для управления давлением газопровода и передачи данных от датчиков системы транспортировки газа, содержащий элемент, регулирующий расход с помощью дросселя; процессор, приспособленный для того, чтобы выполнять множество команд, причем множество команд подает команды процессору, чтобы принимать данные от датчиков и управлять элементом, регулирующим расход в ответ на данные от датчиков; память, приспособленную для того, чтобы запоминать принятые от датчиков данные и запоминать атрибут, причем атрибут представляет признак принятых данных, в которой множество команд подает команды процессору для того, чтобы отмечать запомненные данные датчиков атрибутом; коммуникационную схему, соединенную с процессором и приспособленную для того, чтобы передавать отмеченные данные в компьютер.

8. Сообщающий регулятор по п.7, в котором множество команд и процессор приспособлены для того, чтобы вычислять один параметр системы и характеристику системы, используя принятые данные системы транспортировки газа.

9. Сообщающий регулятор по п.8, в котором характеристикой системы является поток газа через заранее определенное местоположение.

10. Сообщающий регулятор по п.7, в котором атрибут является одним из: идентификационный номер, местоположение, время, дата, тип данных, тип датчика, приоритет, адрес УДН (управления доступа к среде) и состояние сигнализации.

11. Система управления данными для системы транспортировки газа, содержащая центральный компьютер, приспособленный для создания базы данных; множество сообщающих регуляторов, причем каждый сообщающий регулятор включает в себя элемент, регулирующий расход с помощью дросселя для управления давлением газа в системе транспортировки газа, и процессор, приспособленный для того, чтобы принимать данные, по меньшей мере, из одного датчика системы транспортировки газа, для отметки принятых данных уникальным идентификационным номером и для передачи данных, в зависимости от множества команд, при этом центральный компьютер приспособлен создавать базу данных, использующую отметки на данных датчика.

12. Система управления данными по п.11, в которой уникальный идентификационный номер является началом данных датчика.

13. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы вычислять одну из характеристик системы и параметр системы, используя принятые данные.

14. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы сортировать отмеченные данные в зависимости от команд пользователя.

15. Система управления данными по п.11, в которой первый из множества сообщающих регуляторов приспособлен для того, чтобы управлять функциями второго сообщающего регулятора из множества сообщающих регуляторов.

16. Система управления данными по п.11, в которой данные датчиков указывают состояние системы, определенное, по меньшей мере, одним управляющим регулятором в множестве управляющих регуляторов.

17. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы подготавливать накладную потребителя, используя данные в базе данных.

18. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер передает множество команд, по меньшей мере, в один сообщающий регулятор из множества сообщающих регуляторов, при этом множество команд конфигурирует работу, по меньшей мере, одного сообщающего регулятора.

19. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы подавать команду, по меньшей мере, одному сообщающему регулятору для того, чтобы передавать отмеченные данные в базу данных.

20. Система управления данными по п.11, в которой множество сообщающих регуляторов приспособлены для того, чтобы передавать информацию управления ресурсами, и в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы использовать информацию управления ресурсами для того, чтобы создавать отчет технического обслуживания и текущего ремонта.

21. Система управления данными по п.11, в которой центральный компьютер приспособлен для того, чтобы формировать графическое представление событий системы транспортировки газа и обеспечивать графическое представление в устройство отображения.

22. Способ управления данными системы транспортировки газа, содержащий этапы, на которых присваивают уникальный электронный идентификационный номер сообщающему регулятору, принимают на сообщающем регуляторе данные от датчика, приспособленного работать в системе транспортировки газа, используют сообщающий регулятор для управления, по меньшей мере, одним давлением в системе транспортировки газа с использованием принятых от датчика данных, отмечают на сообщающем регуляторе принятые от датчика данные атрибутом, и передают из сообщающего регулятора упомянутые отмеченные данные датчика в центральное местоположение.

23. Способ управления данными системы транспортировки газа по п.22, по которому этап передачи дополнительно включает в себя передачу данных с использованием радиосоединения Internet.

24. Способ управления данными системы транспортировки газа по п.22, по которому далее создают базу данных в центральном местоположении с использованием отмеченных данных.

25. Способ управления данными системы транспортировки газа по п.24, по которому далее создают ключи и связи в базе данных, когда запоминаются отмеченные данные.

26. Сообщающий регулятор для управления давлением жидкости в системе транспортировки газа и для передачи данных системы транспортировки газа в центральное местоположение, содержащий электрическое межсоединение, подсоединенное к сообщающему регулятору; по меньшей мере, первый порт, соединенный с упомянутым электрическим межсоединением, причем первый порт предназначен для приема данных от датчиков системы транспортировки газа; память, соединенную с упомянутым электрическим межсоединением для запоминания принятых от датчиков данных, по меньшей мере, с одним атрибутом; коммуникационную схему, соединенную с электрическим межсоединением для передачи отмеченных данных в центральное местоположение.

27. Сообщающий регулятор по п.26, который далее содержит таймер времени, соединенный с электрическим межсоединением для того, чтобы создавать метку времени, в котором, по меньшей мере, одним атрибутом является метка времени.

28. Сообщающий регулятор по п.26, который далее содержит элемент, регулирующий расход с помощью дросселя, соединенный с процессором, причем элемент, регулирующий расход, предназначен для управления давлением газа в выходном канале жидкости сообщающего регулятора.

29. Сообщающий регулятор по п.26, который также содержит первый датчик давления, второй датчик давления и датчик положения элемента, регулирующего расход, в котором первый и второй датчики давления и упомянутый датчик положения элемента, регулирующего расход соединены с упомянутым процессором, который вычисляет объем потока через упомянутый сообщающий регулятор, используя данные из упомянутых первого и второго датчиков давления и упомянутого датчика положения элемента, регулирующего расход и создает данные объема потока, отмечаемые сообщающим регулятором.

30. Сообщающий регулятор по п.26, в котором упомянутая коммуникационная схема приспособлена для того, чтобы передавать данные датчиков в центральное местоположение в ответ на запрос информации центральным местоположением.

31. Сообщающий регулятор по п.26, в котором множество команд приспособлено для того, чтобы подавать команду процессору проводить, по меньшей мере, один математический процесс относительно принятых данных датчиков.

32. Сообщающий регулятор по п.26, в котором коммуникационная схема передает отмеченные данные в заранее определенное время в ответ на множество команд.

33. Сообщающий регулятор по п.26, который далее содержит идентификационный номер порта, присвоенный, по меньшей мере, первому порту, в котором сообщающий регулятор также приспособлен для того, чтобы отмечать данные датчиков идентификационным номером порта, соответствующим порту, в котором приняты данные.

34. Сообщающий регулятор по п.26, в котором процессор приспособлен для того, чтобы отмечать данные датчиков перед запоминанием данных в памяти.

35. Сообщающий регулятор по п.26, который далее содержит устройство инициализации, в котором устройство инициализации приспособлено для того, чтобы загружать идентификационный номер в память перед установкой сообщающего регулятора в систему транспортировки газа.

36. Сообщающий регулятор по п.26, который далее содержит устройство инициализации, в котором устройство инициализации приспособлено для того, чтобы загружать идентификационный номер в память после того, как сообщающий регулятор установлен в систему транспортировки газа.

Описание изобретения к патенту

Эта заявка утверждает приоритет из предварительной заявки США, серийный № 60/266126, зарегистрированной 2 февраля 2001 г., озаглавленной "Способ и система для управления сетью распределения газа", и предварительной заявки США, серийный № 60/266264, озаглавленной "Устройство передачи данных для системы распределения газа, имеющее электронный идентификационный номер", также зарегистрированной 2 февраля 2001 г.

Это изобретение относится в общем к регулятору давления газа, который получает данные датчика, отмечает данные атрибутами (отличительными признаками) и подает данные в центральное местоположение. Изобретение дополнительно относится к системе для сбора и обработки данных из сети регуляторов давления газа, расположенных в множестве далеко распределенных местоположений.

Процесс мониторинга, технического обслуживания и текущего ремонта системы производства и распределения газа является сложной проблемой. При надлежащем выполнении эта задача включает в себя обработку огромных количеств данных, собранных по большой географической области. В настоящее время системы транспортировки газа, такие как системы транспортировки природного газа (т.е. системы производства газа, обработки, трубопровода и распределения) имеют очень ограниченную способность для того, чтобы собирать данные, сообщать данные, систематизировать данные и постоянно контролировать системы. Одной причиной является отсутствие гармоничных систем сбора и передачи данных. Например, сбор данных системы транспортировки газа из множества датчиков в сотнях местоположений 24 часа в сутки 365 дней в году просто создает большие количества "несистематизируемых" данных. Несистематизируемые данные являются не очень полезными, поскольку они не могут обеспечить достаточный обзор работы системы, событий и явлений.

Типичная система распределения газа разделяется на районы. Большие трубопроводы (газовые магистрали) подают газ в районы через коллекторы в районных местоположениях. Коллектор является, по существу, трубопроводом с несколькими отверстиями для выполнения нескольких соединений. В средних метрополиях существуют сотни районных местоположений и сотни тысяч трубопроводов подачи являются неконтролируемыми постоянно. Большинство газовых компаний все еще используют системы ручного сбора данных. Они посылают полевых специалистов в районные местоположения для того, чтобы вручную измерять и записывать параметры системы в различных местоположениях. Измерения часто записываются вручную в регистрационный журнал. Таким образом, данные, полученные из различных пунктов в газовой системе, не могут быть скоррелированы по местоположению и/или синхронизированы во времени для того, чтобы обеспечить подробный обзор работы системы. Несмотря на то, что существенная технология датчиков является доступной для того, чтобы периодически контролировать или обнаруживать параметры газовой системы в районных местоположениях, инструментальные средства сбора и управления данными для оценки всей системы транспортировки газа определенно являются несовершенными.

Ценные данные могут быть собраны в каналах в системе транспортировки (обычно в районных местоположениях). Однако в настоящее время не существует эффективного способа для того, чтобы передавать полезные данные в центральную систему. Даже если данные были доступными в центральном местоположении, не имеется эффективного способа для того, чтобы систематизировать или манипулировать данными, чтобы сделать их полезными. В результате определение параметров функционирующей газовой системы является почти невозможным. Из-за отсутствия полезных данных разнообразные события в системе транспортировки газа являются недостаточно понятными. Кроме того, координация управления давлением газа всей системы является невыполнимой. Газовая компания могла бы максимизировать производительность системы, обнаруживать места утечки, предупреждать взрывы или утечки и экономить миллионы долларов ежегодно, если она могла бы адекватно постоянно контролировать разнообразные события системы. В настоящее время системы управления сбором и обработкой данных для систем транспортировки газа не имеют всесторонних возможностей динамического управления в реальном времени из-за недостаточно совершенных систем связи, управления и обработки данных.

Фиг.1 иллюстрирует систему производства углеводородного топлива, трубопровода и систему 3 распределения или транспортировки газа. Производители газа берут газ из земли 1 и доставляют газ дистрибьютерам. Газ извлекается из скважины 28, проходит через вентиль 5, обрабатывается с помощью станции 11 и сжимается или повышается по давлению с помощью насоса 10 для доставки через трубопровод 4. Трубопровод 4 транспортирует газ в местоположения, где он будет потребляться, такие как первый город 7, второй город 33 или электростанция 9. Вторая скважина 30 может также подавать газ в трубопровод 4 через станцию 111 и второй насос 110. В системе транспортировки газа владение газом может изменяться много раз. Когда владение изменяется, счетчики 6 используются для того, чтобы измерять количество поставленного, проданного или купленного газа. Типичная передача владения включала бы в себя передачу от производителя дистрибьютеру или от дистрибьютера потребителю. Кроме того, механические регуляторы 2 давления обычно присутствуют в охранных пунктах передачи для того, чтобы поддерживать заранее определенное давление трубопровода вблизи счетчиков 6. Управление давлением является важным для того, чтобы гарантировать точность счетчика. Дополнительные насосные подстанции 24 могут требоваться для того, чтобы преодолеть потери и повышать пониженные давления в газовой системе 3.

Часто производитель газа может использовать систему распределения (такую как система, связанная со вторым городом 33) как часть системы транспортировки газа. Таким образом, газ производителя может протекать через городскую систему распределения (второго города 33) и снабжать потребителя (такого как электростанция 9) вне системы распределения. Владельцы системы распределения обычно изменяют оплату транспортировки производителей для того, чтобы транспортировать газ через свою систему (системы) распределения.

Все производители и дистрибьютеры газа Соединенных Штатов регулируются либо санкционированным штатом департаментом транспортировки (ДТ), либо ДТ Соединенных штатов. Максимальное допустимое давление трубопровода и другие инструкции точно осуществляются этими ДТ. Таким образом, дистрибьютер желает максимизировать объем пропускания с помощью поддержания более высокого давления, но должен подчиняться требованиям максимального давления и другим инструкциям ДТ. Более высокие давления трубопроводов также создают увеличенные утечки в системе. Однако при отсутствии адекватной системы сбора разнообразных данных и управления давлением трудно максимизировать доходы и подчиняться инструкциям. Газовые компании могут собирать и хранить данные датчиков, но без адекватной инфраструктуры для координации данных данные датчиков являются фактически бесполезными.

Когда в системе транспортировки газа возникает проблема, рабочие технического обслуживания и текущего ремонта обычно посещают различные местоположения и выполняют ряд измерений. На основании этих измерений рабочий технического обслуживания может быть в состоянии обнаружить неисправное оборудование или другие проблемы. Однако часто из-за отсутствия координации данных эти измерения не показывают ни причину проблемы, ни решение проблемы.

Механические регуляторы 2 давления имеют короткий срок службы из-за их движущихся частей и агрессивной среды, в которой они должны работать. Неисправный механический регулятор, расположенный на большом расстоянии от обнаруженной проблемы, может быть источником проблемы. Выявление неисправностей вручную системы транспортировки газа обычно выполняется с помощью процедуры, основанной на научных допущениях. Этот способ является неструктурированным, трудоемким и дорогим. Кроме того, контрольные измерения часто записываются вручную с помощью ручки и бумаги и выбрасываются после того, как проблема решена. Следовательно, записанные или данные предыстории часто являются недоступными или несистематизированными и, следовательно, бесполезными.

Проблемы, вызванные примесями, такими как пробки воды или отстоя, входящими в систему, могут вызвать перемещающиеся закупорки. В настоящее время обнаружение и устранение перемещающихся закупорок подобно "поиску приведения". Примеси могут вызвать неэффективности, такие как потеря пропускной способности системы или преждевременный отказ устройств. Примеси могут закупоривать фильтры, счетчики, регуляторы или даже приборы потребителя. В настоящее время не существует способа мониторинга событий, таких как наличие или перемещение примесей.

Фиг.2 иллюстрирует более подробный вид типичной системы распределения, такой как система второго города 33. Механические регуляторы расположены в местоположениях 27 района (обозначенных черными точками, не всеми пронумерованными) для управления давлением газа для района. Система распределения газа обеспечивает избыточные маршруты или "подающие трубопроводы" в большинство местоположений. Следовательно, измерения давления или потока в подающих трубопроводах не обеспечивают достаточно данных для того, чтобы понять характеристики потока газа в системе распределения (т.е. какие подающие трубопроводы, основные трубопроводы и/или районные регуляторы сколько подают газа в различные районы). Газовая компания должна все еще учитывать управление огромным объемом "неопределенных" данных. Обычно компании распределения газа не могут координировать данные и идентифицировать, где, почему и как происходят потери. Также обычным для газовой компании является вручную регулировать установки давления в районных местоположениях в зависимости от сезонной потребности и других динамических явлений.

Типичное районное местоположение не имеет доступа к линиям электропередачи или связи. В результате электронная связь или управление в районных местоположениях очень ограничены или не существуют. Кроме того, реализация такой инфраструктуры считается как опасная и запрещенная из-за высоких затрат реализации. Что требуется, это эффективный способ для сбора и передачи данных и эффективный способ для управления данными системы транспортировки газа, так чтобы прибыль могла быть увеличена, а катастрофы могли быть предотвращены.

Предлагаемый сообщающий регулятор, используемый в системе транспортировки газа или жидкости, собирает, создает, запоминает, отмечает и передает данные датчика. В частности, управляющий регулятор отмечает данные датчика атрибутами для того, чтобы идентифицировать отличительный признак данных, такой как источник данных, а затем передает отмеченные данные в центральное местоположение. База данных в центральном местоположении может организовать или скомпоновать отмеченные данные, используя метки или атрибуты для того, чтобы сделать такую базу данных используемой приложениями, которые могут отслеживать характеристики течения газа через систему транспортировки, и чтобы идентифицировать проблемы в системе. С использованием таких приложений можно эффективно определять параметры, оценивать и управлять системой транспортировки газа.

В одном осуществлении каждый сообщающий регулятор включает в себя электрическое межсоединение, соединяющее множество входных портов с процессором и памятью. Данные датчика принимаются на входных портах и запоминаются в памяти. Сообщающий регулятор может отмечать данные датчика фиксированным атрибутом, таким как метка источника, который может быть уникальным идентификационным номером, таким как адрес УДН (управление доступа к среде), или переменными атрибутами, таким как метка времени и/или метка даты. В центральном местоположении процессор, такой как персональный компьютер, может компоновать данные во времени и пространстве с помощью использования меток. События, происходящие в системе транспортировки газа, можно постоянно контролировать, определять их параметры и управлять ими, используя отмеченные данные. Использование этих собранных и скомпонованных данных даст возможность газовым компаниям улучшить эффективность системы, управление аварийными ситуациями, планирование предварительного технического обслуживания и составление счетов потребителей.

Фиг.1 иллюстрирует традиционную систему транспортировки газа;

фиг.2 изображает традиционную систему распределения природного газа в городе, имеющем несколько районов;

фиг.3А - блок-схема регулятора давления газа, соединенного с сообщающим модулем;

фиг.3В - блок-схема сообщающего регулятора;

фиг.4 изображает систему транспортировки газа фиг.1, имеющую сообщающие регуляторы, включенные в систему транспортировки газа;

фиг.5 - блок-схема, описывающая способ установки и работы сети сообщающих регуляторов.

Недостатки современных систем транспортировки газа адресуются с помощью размещения сообщающих регуляторов по всей системе транспортировки газа. Каждый сообщающий регулятор может включать в себя имеющиеся в продаже датчики и регулятор давления газа, снабженные сообщающим модулем. Сообщающий модуль собирает данные из датчиков в одной и той же общей области, как регулятор давления газа, отмечает данные, а затем передает данные в приемники. Приемник мог бы быть компьютером в центральном местоположении, другим сообщающим регулятором или другим устройством в системе транспортировки газа. Сообщающий модуль имеет по меньшей мере один вход, такой как принимающий порт для приема сигналов связи или переменных системы. Вход может принимать данные датчика любого формата связи, такого как электрический или оптико-волоконный. В других осуществлениях датчики составляют единое целое с сообщающим модулем, а вход принимает переменные системы, такие как давление, через гибкий трубопровод, соединенный с системой транспортировки газа. Данные датчика могут указывать на параметры, переменные или характеристики системы транспортировки жидкости, а сообщающий модуль отмечает данные атрибутами, которые определяют что-либо о данных. Конкретно атрибут может быть дополнительной информацией, указывающей один или более отличительных признаков данных. Например, один атрибут может указывать источник данных (время, дату и местоположение, где они были получены).

Сообщающий модуль затем передает (сообщает) отмеченные данные в центральное местоположение. Отметка данных датчика информацией источника дает возможность легко систематизировать большой объем данных осмысленным способом для того, чтобы идентифицировать структуру потока и характеристики системы транспортировки. Например, данные могут быть систематизированы для того, чтобы постоянно контролировать события, понять рабочие характеристики, проверять производительность, просматривать данные предыстории, обнаруживать аварийные ситуации, оценивать улучшения и демонстрировать управление и поток газа по всей системе распределения.

На фиг.3А проиллюстрирована блок-схема сообщающего регулятора 29. Как изображено, сообщающий регулятор 29 включает в себя регулятор 70 давления газа и сообщающий модуль 72. Как обычно регулятор 70 давления газа управляет давлением газа в выходном канале 39. Следовательно, давление во входном канале 37 регулятора 70 давления газа может изменяться, но идеально давление в выходном канале 39 остается постоянным.

Любой регулятор, обычно используемый для того, чтобы управлять давлением газа, может быть использован в качестве сообщающего регулятора. Например, может быть использован регулятор серии 300, производимый компанией Fisher Controls International. Как будет понятно специалисту в данной области техники, сообщающий модуль 72 может быть изготовлен как единое целое с регулятором 70 или как независимый модуль, который может быть модифицирован для существующего регулятора. Сообщающий модуль 72 посылает информацию в центральный процессор 44 через антенну 48, а центральный процессор 44 запоминает данные в центральной базе данных. Если регулятор 70 не имеет датчиков, которые могут подавать электронные данные в сообщающий модуль 72, тогда датчики 74 могут быть установлены в систему транспортировки газа вблизи сообщающего модуля 72.

Обычно регулятор давления газа управляет давлением с помощью перемещения дросселирующего элемента на пути потока газа. Усовершенствованный регулятор давления газа, такой как модель RF-110, поставляемый компанией Fisher Controls International, использует данные электронного датчика, такие как входное и выходное давление, для того, чтобы улучшить точность управления давлением. Эти данные электронного датчика могут быть также использованы для того, чтобы вычислять дополнительные параметры системы или устройства. Например, объем потока и состояние работоспособности устройства могут быть определены с помощью обработки входных сигналов множественных датчиков. Понятие "данные датчика", как используемое в настоящем описании, следует понимать как любые данные, которые могут быть переданы в центральную систему. Несмотря на то, что устройство, такое как регулятор или сообщающий модуль, может не считаться датчиком, оно может обеспечивать данные датчика с помощью обработки данных или вычисления параметров, используя данные датчика. Следовательно, понятие "данные датчика", как используемое в настоящем описании, может быть величиной, вычисленной из множества входных сигналов датчика и обеспеченной с помощью устройства, обычно не считающегося "датчиком".

Фиг.3В изображает осуществление сообщающего регулятора, где сообщающий модуль 72 представляет единое целое с регулятором 70 давления газа для того, чтобы создать сообщающий регулятор 29. Сообщающий регулятор 29 обеспечивает множественные порты 35 для соединения датчиков 12-19. Обычно датчики 12-19 будут обеспечивать данные, которые непосредственно относятся к работе или состоянию регулятора. Однако датчики 12-19 могут обеспечивать данные, которые совершенно не относятся к работе сообщающего регулятора. Следовательно, сообщающий регулятор 29 может работать как "концентратор" данных для того, чтобы собирать все виды данных из датчиков, расположенных в той же самой общей области, как сообщающий регулятор 29. Каждый датчик 12-19 может подавать различный тип данных в сообщающий регулятор 29.

Процессор 38 управляет функциями, выполняемыми сообщающим регулятором 29, с помощью выполнения множества 45 определенных пользователем команд (например, программного обеспечения), которое хранится в памяти 40. Память 40 может составлять единое целое с процессором 38 или может быть отдельным устройством. Понятию "память", как оно используется в настоящем описании, следует придавать его самый широкий возможный смысл. Например, простой буфер или входной регистр, такие как устройства, необходимые для электронных коммуникаций, считаются "памятью", а также логические схемы с постоянными соединениями или непосредственно запрограммированные или специализированная интегральная схема (СИС).

Процессор 38 может быть программируемым логическим устройством, он может быть СИС или он может иметь эквивалентную архитектуру универсального процессора, такого как в современных персональных компьютерах. Понятие "процессор", как используемое в настоящем описании, означает любое устройство, которое может принимать электронные сигналы, преобразовывать электронные сигналы и обеспечивать электронные сигналы, отличные от электронных сигналов, принятых в другом устройстве. Процессор 38 выбирает и выполняет множество 45 команд и управляет множественными функциями сообщающего регулятора 29. Например, процессор 38 может изменять положение дроссилирующего элемента 47 для того, чтобы управлять давлением в выходном канале 39, и процессор 38 может управлять входными и выходными коммуникациями. Сообщающий регулятор 29 принимает данные из датчиков 12-19 в портах 35 и запоминает данные датчиков в памяти 40. В изображенном варианте осуществления температура воздуха определяется с помощью датчика 12, температура газа определяется с помощью датчика 13, давление определяется с помощью датчиков 14, 16, 17, 18 и положение заглушки регулятора определяется с помощью датчика 15. Датчики 12, 13, 14, 17, 18, 19, которые могут быть установлены с внешней стороны корпуса сообщающего регулятора, могут быть соединены с сообщающим регулятором через электрические, механические или радиосоединения.

После того как данные датчиков получены и отмечены с помощью процессора 38, данные могут быть переданы в центральный компьютер 44 через коммуникационную схему 42 и антенну 48. Центральный процессор 44 может запоминать данные датчиков в центральной базе 46 данных. Сообщающий регулятор 29 использует электрическое межсоединение 33, такое как монтажная плата, интегральная схема или провода для того, чтобы взаимно соединить компоненты, которые соединяет порты 35, процессор 38, источник 36 питания, память 40, тактовый генератор реального времени и коммуникационную схему 42 обычно как изображено.

Множество 45 команд определяет, как процессор 38 получает, манипулирует, обрабатывает, очищает и передает данные, принятые из датчиков 12-19. Например, множество 45 команд определяет частоту выборки (частоту, с которой выходной сигнал датчика считывается и запоминается) для каждого датчика 12-19. Процессор 38 может также управлять, например, способами входной и выходной коммуникации, синхронизацией коммуникации, способами сжатия данных и предварительным формированием данных датчиков (т.е. обработкой цифрового сигнала).

Наиболее важно, что множество 45 команд определяет как данные датчиков отмечаются атрибутами. Атрибуты данных датчиков, такие как время, дата и местоположение получения данных, могут быть скомбинированы с данными датчиков для того, чтобы создать отмеченные данные. Многие способы для комбинирования цифровых данных известны и описаны в различных публикациях, описывающих обработку данных в цифровой связи. Другими атрибутами, которые могут быть отмечены на данных датчиков, являются единицы измерения, тип данных датчика, номер модели датчика и/или серийный номер датчика. Например, данные датчиков могут быть отмечены единицами измерения, такими как фунты/дюйм или Кра. В предпочтительном осуществлении процессор 38 считывает данные из датчиков, а затем отмечает данные датчиков атрибутами перед запоминанием данных в памяти 40.

На фиг.3В показан сообщающий регулятор 29, который подает постоянное давление газа в коллектор 41. Коллектор 41 затем распределяет газ в сообщающие районные регуляторы 43. Сообщающие районные регуляторы 43, в свою очередь, подают газ в районы (не изображены). В одном варианте осуществления каждому сообщающему регулятору назначается уникальный идентификационный номер и он запоминает свой идентификационный номер в памяти. Альтернативно, центральный процессор 44 в центральном местоположении может хранить идентификационные номера для сообщающих регуляторов в центральной памяти. В этом варианте осуществления данные отмечаются на основании коммуникационного канала, из которого данные приняты. Центральный компьютер 44 может включать центральный процессор, центральную память и центральное множество команд (не изображены отдельно). Могут быть множественные центральные компьютеры, а понятие "центральный компьютер" просто относится к компьютеру, которой может принимать данные более чем из одного сообщающего регулятора и обрабатывать такие данные. Назначение идентификационных номеров отдельным сообщающим регуляторам 29 может быть выполнено на заводе или после того как сообщающий регулятор установлен в систему транспортировки газа. Назначение идентификационного номера может быть вручную загружено в сообщающий регулятор через порт 35. Альтернативно, идентификационный номер может быть передан центральным процессором 44 в центральном местоположении, а затем принят и запомнен сообщающим регулятором 29.

В одном варианте осуществления сообщающий регулятор устанавливается в систему транспортировки газа, а затем сообщающий регулятор 29 "автоматически инициализируется" во время своего первого "включения питания". Во время автоматической инициализации или процедуры запуска сообщающему регулятору 29 назначается идентификационный номер и/или он обеспечивается множеством 45 команд. Центральный компьютер 44 может автоматизировать процедуру назначения номера, загрузки номера и включения питания. Альтернативно местный специалист может загружать идентификационный номер и проводить процедуру инициализации. Соотношение между установленным местоположением сообщающего регулятора 29 и идентификационным номером может быть установлено и запомнено в центральной базе 46 данных.

Уникальный идентификационный номер и таймер 34 обеспечивают атрибуты для данных датчиков. Данные датчиков могут быть отмечены этими атрибутами так, что независимо от того, когда и где данные датчиков приняты или требуются центральной системой, может быть определен их источник во времени, пространстве и по типу.

В другом варианте осуществления установщик (обычно персонал газовой компании) загружает идентификационный номер в память 40 сообщающего регулятора 29 с помощью соединения портативного инструмента к одному из портов 35 сообщающего регулятора 29. В соответствии с этим осуществлением портативный глобальный приемник позиционирования (ГПП) может быть встроен в порт 35 и координаты широты-долготы могут быть запомнены в памяти 40. Устройство ГПП может также калибровать таймер 34. В этом варианте осуществления отмеченные данные датчиков могут быть синхронизированы во времени и в пространстве с помощью точных данных ГПП.

Альтернативно, электронный идентификационный номер может быть физическим адресом, загруженным в сообщающий регулятор 29 установщиком с использованием, например, клавиатуры. Установщик мог бы вводить адрес улицы, номер района, номер узла, значение или другой указатель, который может быть использован для того, чтобы отличить или идентифицировать сообщающий регулятор. В одном осуществлении каждый порт 35 сообщающего регулятора 29 имеет идентификационный номер, который связан с идентификационным номером сообщающего регулятора 29. При такой установке каждый датчик будет иметь свое собственное именование, а источник данных всех сенсоров может быть идентифицирован с большой точностью.

Дополнительные преимущества получают с помощью назначения произвольного идентификационного номера сообщающему регулятору на заводе 45. В этом варианте осуществления таблица, такая как реляционная база данных, используется для того, чтобы связать перекрестными ссылками местоположение сообщающего регулятора с идентификационным номером. Например, уникальный адрес управления доступа к носителю (УДН) может быть назначен каждому сообщающему регулятору 29 на заводе. Затем реляционная база данных может связать местоположение, в котором установлен сообщающий регулятор, с назначенным адресом УДН. Система адреса УДН дает возможность сообщающему регулятору 29 взаимодействовать, используя радиосистему Internet. Радиокоммуникационное техническое и программное обеспечение Internet может содержаться в коммуникационной схеме 42. Многие способы назначения электронного идентификационного номера имеются в настоящее время и почти все из них могут быть эффективно использованы системой сообщающего регулятора.

Сообщающий регулятор 29 может передавать данные датчиков в центральный процессор 44 в ответ на выполнение команд, принятых из множества 45 команд. Перемещение данных из памяти 40 в центральный процессор 44 часто упоминается как "загрузка" данных. Когда происходит загрузка данных датчиков, процессор 38 извлекает данные из памяти 40 и посылает данные в коммуникационную схему 42. Коммуникационная схема 42 посылает данные в центральный процессор 44 через антенну 42, континентальную линию 49 связи или другую необходимую сеть связи.

Сообщающий регулятор 29 должен иметь достаточный объем памяти для того, чтобы хранить определенное количество данных датчиков, которое сообщающий регулятор 29 будет получать между интервалами загрузки данных. Например, если сообщающий регулятор 29 будет загружать данные датчиков в центральный процессор 44 один раз в месяц, минимум емкость/возможность памяти одного месяца должна быть установлена в сообщающем регуляторе 29. Способы эффективного использования памяти и способы сжатия данных могут быть использованы для того, чтобы увеличить возможность памяти сообщающего регулятора 29.

Кроме систематической загрузки данных, сообщающий регулятор 29 может передавать данные датчиков по запросу из центрального компьютера 44. Множество 45 команд может инструктировать сообщающий регулятор 29, чтобы обработать данные датчиков перед запоминанием данных в памяти 40. Альтернативно, множество 45 команд может инструктировать сообщающий регулятор 29, чтобы отметить данные датчиков перед передачей данных датчиков в центральное местоположение 44.

Источник 36 питания соединен с портами 35 через электрическое межсоединение 33. Сообщающий регулятор 29 может подавать питание в датчики через порты 35. Источник 36 питания может быть батареей, топливным элементом, постоянным соединением с генератором или электростанцией, солнечным элементом или любым другим источником, способным обеспечивать несколько милливатт мощности. Таймер 34 реального времени обеспечивает информацию времени и даты (атрибуты даты), которая может быть использована для того, чтобы маркировать или отмечать данные датчиков. Данные датчиков могут быть отмечены более чем одной меткой времени и даты, если необходимо. Например, данные могут быть отмечены в соответствии со временем и датой, в которые были получены данные датчиков, со временем и датой, в которые данные были посланы коммуникационной схемой 42 и/или со временем и датой, в которые данные были приняты центральным процессором 44. Отмеченные датой данные учитывают синхронизацию прошлых и настоящих данных для того, чтобы обнаруживать события в системе транспортировки газа.

В одном варианте осуществления сообщающий регулятор 29 может функционировать как центральное местоположение или как центральный процессор. Сообщающий регулятор 29 может принимать данные из других сообщающих регуляторов и организовывать данные в памяти 40. Сообщающий регулятор 29 может также управлять другими сообщающими регуляторами, используя отмеченный данные в своей базе данных. Устройство ввода/вывода, такое как клавиатура и монитор, может быть соединено с портом 35, и данные и параметры (информация) из всей системы транспортировки жидкости могут быть выбраны и просмотрены. Сообщающий регулятор 29 может запоминать данные для всей системы или он может запоминать данные только из регуляторов, которые находятся ниже по течению. Кроме того, сообщающий регулятор 29 может управлять только устройствами, которые находятся ниже по течению от него.

Теперь, ссылаясь на фиг.4, проиллюстрирована система 3 транспортировки газа, подобная системе, описанной на фиг.1, за исключением того, что сообщающие регуляторы 300-310 установлены по всей системе 3 транспортировки газа. Система 3 транспортировки газа может охватывать тысячи миль. Например, сообщающий регулятор 300 может быть расположен на 1000 миль от сообщающего регулятора 309, а газ из скважины 28 может достигать или не достигать сообщающего регулятора 309. Кроме того, для порции газа низкого качества могут требоваться недели, чтобы пройти из скважины 28 на электростанцию 9. Система сообщающих регуляторов, описанная в настоящем описании, может отслеживать этот тип рабочего эффекта, а также эффекты любой аномалии, когда она перемещается через систему 3 транспортировки газа.

Механические регуляторы изнашиваются и должны постоянно ремонтироваться или заменяться газовыми компаниями. Одним из преимуществ системы сообщающих регуляторов, описанной в настоящем описании, является то, что сообщающие регуляторы 300-310 являются непосредственной заменой для существующих механических регуляторов. Следовательно, существующая система транспортировки газа может быть модернизирована со временем, когда механические регуляторы давления откажут и потребуют замены.

Центральный компьютер 44 принимает отмеченные данные датчиков из сообщающих регуляторов 300-310. Центральный процессор 44 кодирует данные в реляционной базе данных 46 с помощью создания ключей и логических связей, используя метки в данных датчиков. Реляционная база данных может компоновать данные во времени, пространстве и форме для того, чтобы отображать прошлые и настоящие события в системе 3 транспортировки газа. Реляционная база данных является "сортируемой" на основании предпочтения пользователя. Существующие способы сортировки базы данных могут быть использованы для того, чтобы обнаруживать и отображать текущие и накопленные события.

Если пользователь желает просмотреть текущие события, как они развиваются, он/она может соединить устройство ввода данных, такое как клавиатура и монитор, с сообщающим регулятором 310 или с центральным компьютером 44 и создать запросы данных из конкретных сообщающих регуляторов или из конкретных датчиков. Это осуществление дает возможность пользователю просматривать текущий процесс в системе транспортировки газа. Например, пользователь может дать команду сообщающим регуляторам 302, 304 и 306 постоянно передавать данные входного и выходного давления и объема потока. Таким образом, отвечая на запрос, сообщающие регуляторы 300-310 могут подавать поточные данные реального времени из выбранных датчиков. Данные реального времени дают возможность пользователю быть свидетелем развития перемещающегося события, такого как аномалия давления в системе 3 транспортировки газа. Просмотр событий, как они развиваются, дает возможность рабочим обеспечить исправляющие меры и быть свидетелями реакции системы в среде реального времени. Предпочтительно иметь возможность управлять количеством передач данных в реальном времени из каждого сообщающего регулятора так, чтобы система связи не была, не стала перегруженной.

В примере в таблице А, показанной ниже, поле колонки, озаглавленное "Район" определяет источник или местоположение источника данных. Колонка "Тип данных" определяет вид или тип данных, содержащихся в записи (т.е. объем потока, давление, температура и т.д.). Поле данных "Время" отображает время, когда были получены данные датчиков. Таблица А может быть представляющей результаты из поиска и сортировки пользователем времени и местоположения записей самого низкого давления в системе 3 транспортировки газа в данный день. Атрибуты или поддерживающие данные, такие как единицы измерения, точность или другие данные, такие как температура котлована в определенном местоположении, могут быть также отображены после управляемого пользователем запроса.

Таблица А
Дата	Время	Район	Тип данных	Измерение
01/02/01	21:20	253	давление	1,9 ft lbs
01/02/01	21:40	256	давление	2,0 ft lbs
01/02/01	21:20	251	давление	2,1
01/02/01	21:08	253	поток	30 ft 3/min
01/02/01	21:20	253	температура	30°С
01/02/01	21:40	256	поток	20 ft3/min
01/02/01	21:20	256	температура	30°С

Поиски и сортировки для того, чтобы идентифицировать тенденции и проблемные области, могут быть выполнены быстро с помощью выполнения функции сортировки в базе 46 данных. Предоставление возможности пользователю переконфигурировать порядок данных в базе 46 данных для того, чтобы показать максимальные и минимальные величины в течение определенного периода времени, представит пользователю тенденции, события, утечки, неэффективности и опасные состояния.

Дополнительные возможные поля для базы данных системы транспортировки газа включают в себя любые эффекты, которые может измерять датчик, любые параметры, которые могут быть вычислены, и диагностическую или калибровочную информацию. Например, состояние устройства датчика, внешняя температура, температура газа, обнаруженные утечки, количество утечки, обнаруженные включения, количество обнаруженных включений, коэффициент качества газа, состав газа, скорость потока, объем потока, положение привода устройства, входной управляющий сигнал, вставленный фильтр, открытие выпускного вентиля, уровень воды котлована являются несколькими возможными полями. Список, обсужденный выше, не следует рассматривать как полный список, а просто как примеры возможных полей или потенциально полезных данных. На фиг.4 изображен только один центральный компьютер 44. Однако множественные центральные компьютеры могли бы быть использованы (не изображены). На самом деле многие сотрудники газовых компаний могли бы хранить или осуществлять доступ к одной и той же базе 46 данных и иметь портативный компьютер для того, чтобы манипулировать локально хранимой базой данных.

В другом варианте осуществления каждая центральная система предоставляет обслуживание в часть системы транспортировки газа. Когда используются распределенные центральные системы, избыточные коммуникационные маршруты и избыточные данные дают возможность базе данных быть используемой одновременно многими пользователями. Многопользовательские конфигурации и программное обеспечение ограниченного доступа, имеющиеся в настоящее время для компьютерных сетей, будут работать эффективно в системе сообщающих регуляторов. Кроме того, сообщающие регуляторы 300-310 могут взаимодействовать друг с другом, что может быть полезно, если невозможна связь с центральным компьютером 44. Таким образом, сообщающие регуляторы 300-310 могут запоминать, а затем передавать информацию в другие местоположения.

Теперь будут обсуждены способы и процедуры для определения производительности и характеристик системы транспортировки газа и реализация таких систем.

Для того чтобы реализовать систему для определения эффекта системы, центральный компьютер принимает данные из сообщающих регуляторов и запоминает данные в центральной памяти. Центральный компьютер имеет процессор, который использует множество команд для того, чтобы обрабатывать или манипулировать принятыми данными. Обработанные данные могут предоставить полезную информацию пользователю системы.

Восстановление событий и статистические сравнения

В одном примере система сообщающих регуляторов может восстанавливать события из хранимых данных. Например, данные из множества датчиков, разбросанных на сотни миль друг от друга, будут обычно приниматься центральным местоположением в различные интервалы времени, может быть разделенные месяцем. Центральный компьютер может использовать метки или атрибуты, такие как метка времени и даты, для того, чтобы систематизировать данные. События могут быть восстановлены всякий раз, когда необходимо. Кроме того, центральный компьютер может восстановить событие всей системы от начала до конца, используя метки в данных. Система сообщающих регуляторов также дает возможность пользователю сравнивать текущие состояния газовой системы с состояниями, которые существовали в прошлом, например, год назад. Например, можно было бы наблюдать и определять параметры такого события, как утечка, за прошлые годы. Пользователь может быть свидетелем небольшой утечки в предыдущие годы и увеличения утечки или потери газа в последние месяцы. Пользователь может определять различие в состояниях (величину изменения) для того, чтобы проиллюстрировать, как утечка стала достаточно значительной, чтобы ее обнаружить и устранить. Пользователь может также определять, изменилась ли или отклонилась ли система от нормального или желательного режима работы и состояния.

Дистанционный просмотр данных и дистанционное управление системой транспортировки газа

Портативное вычислительное устройство, такое как персональный цифровой ассистент или компактный портативный компьютер, может быть соединено с центральным компьютером 44 или с сообщающим регулятором через радиосоединение. Персонал газовой компании, имеющий соединенные портативные вычислительные устройства, может выбирать данные, выполнять сортировку и просматривать важные параметры рабочей газовой системы в любое время почти везде через радиосоединение Internet.

Когда обслуживающий персонал газовой компании не может решить проблему, они часто обращаются к изготовителю устройства, которое, по их мнению, неисправно, и объясняют обстоятельства. Обычно газовая компания и изготовитель пытаются решить проблемы в длительных телефонных переговорах. Если проблема не может быть решена по телефону, тогда изготовитель будет пытаться исправить проблему с помощью посещения поврежденного местоположения. В одном варианте осуществления цифровая камера соединяется с портом сообщающего регулятора 29 сотрудником газовой компании. Фотографии или видео-, или аудиозаписи местоположения, или установки затем посылаются через сообщающий регулятор изготовителю или руководству газовой компании.

Таким образом, с помощью сообщающего регулятора, соединенного с Internet, может быть проведена "телеконференция". Данные датчиков и видеозапись установки дает возможность лицу, принимающему решение, проанализировать проблему из своего офиса, не тратя время на поездку и на нахождение вне зоны доступа.

Это преимущество сэкономит время поездок изготовителя и газовой компании и другие затраты относительно установки и технического обслуживания и текущего ремонта. Видеозапись часто позволяет обнаружить неправильную разводку, неправильную установку, неправильные настройки и другие проблемы на месте. Таким образом, поиск неисправностей может быть выполнен дистанционно, используя сообщающий регулятор в качестве коммуникационного концентратора.

Вычисление производительности системы

Центральный компьютер может измерять параметры и может систематизировать данные для того, чтобы предоставлять характеристики системы. Характеристики системы могут быть использованы для того, чтобы определять показатели производительности. Сортированные данные датчиков могут быть обработаны или использованы в математических формулах для того, чтобы предоставить дополнительные измерения производительности системы. Например, скорость потока газа в различных частях системы транспортировки газа может быть определена с помощью управления отдельными сообщающими регуляторами и выполнения математических функций на результирующих данных датчиков. С помощью включения сообщающего регулятора для того, чтобы создать мгновенное увеличение давления, а затем отслеживания, как быстро распространяется увеличение давления через систему транспортировки газа, может быть определена средняя скорость текущего газа. Сообщающие регуляторы внизу по течению от включенного сообщающего регулятора могут измерять и сообщать время, необходимое для того, чтобы увеличенное давление перемещалось от датчика к датчику.

Скорость газа, такая как средняя скорость газа, может быть вычислена с помощью центрального компьютера 44 с использованием уравнения: скорость = расстояние × время. Кроме того, соответствующая сортировка данных покажет величину и направление, в котором более высокое давление распространяется через систему транспортировки газа. Кроме того, ослабление переменных как по величине, так и по длительности покажет реакцию системы на различные входные воздействия.

Диагностика

Распространение скачка давления, как обсуждалось выше, может быть использовано для того, чтобы определить или охарактеризовать параметры потока газа в системе транспортировки газа. Скачок давления может также дать возможность пользователю увидеть, как действуют регуляторы, когда присутствуют динамические состояния. Если регулятор не компенсирует увеличение давления, он может предположить, что регулятор отказал и, следовательно, требует текущего ремонта. Данные самодиагностики из каждого сообщающего регулятора могут быть также запомнены в центральном местоположении, а также в памяти сообщающего регулятора.

Определение и компенсация динамического расхода

Центральный компьютер может определить количество и компенсировать динамический расход. Конкретно, центральный компьютер может выявить районы, которые нуждаются в динамической компенсации. Динамический расход происходит в большинстве систем из-за изменений в потреблении. Динамический расход может периодически повторяться ежедневно или посезонно. Динамический расход может также происходить в любое время. Например, динамический расход или потребление может возникать в результате работы сушильной или воздуходувной печи на фабрике от 8:00 до 17:00 каждый день. Динамическое потребление может также возникать в результате сезонных изменений, происходящих в результате более холодной или более теплой погоды. Центральный компьютер может делать управляющие корректировки с помощью взаимодействия с отдельными сообщающими регуляторами. Управляющие корректировки могут быть сделаны в ответ на динамические расходы или прогнозы расхода. Системное управление может достичь лучшей компенсации с помощью регулирования сообщающих регуляторов.

Использование графических средств, точек установки и условий предупредительного сигнала

Многие имеющиеся в продаже программы организации и обработки баз данных (множества команд для того, чтобы систематизировать данные датчиков) могут создавать графики на основании данных в базе данных. В определенных приложениях графическое отображение данных в базе данных обеспечит дополнительную гибкость в понимании работы системы транспортировки газа. Например, газовая компания может установить пороговые величины на основании графика "типичных" или номинальных рабочих точек или параметров. Обнаружение величин вне графической нормы преобразовывалось бы в аномальные условия системы. Таким образом, когда данные, имеющие значение, которое превышает соответствующий порог, обнаруживаются, центральный компьютер может генерировать предупредительный сигнал. Система сообщающих регуляторов хорошо приспособлена для предупреждения персонала газовой компании, что существуют аномалии системы, на основании выбираемых пользователем граничных условий (пороговых величин). Пороговые величины могут быть легко установлены на графическом дисплее, который изображает нормальные рабочие состояния.

Предупредительные сигналы могут включаться с помощью сообщающих регуляторов 300-310 или с помощью центрального компьютера 44, реагирующего на данные из сообщающих регуляторов. Когда предупредительный сигнал включается, центральный компьютер 44 может известить аварийный персонал через сеть пейджеров, электронную почту или web-браузер. После извещения персонал экстренного реагирования может выбрать данные в базе данных для того, чтобы помочь им в их критических решениях. Обычно будет возможно исправить проблемы из дистанционного местоположения, используя систему сбора данных и обращения к устройствам, описанную в настоящем описании.

Обзор мгновенного потребления и утечки

В современных газовых системах механические счетчики могут определять, что входит в систему транспортировки газа и что выходит из этой системы ежемесячно. Однако эта разрешающая способность не является достаточно хорошей для того, чтобы точно анализировать утечку в системе транспортировки газа. В противоположность этому, система сообщающих регуляторов может определять скорость, с которой утекает газ, и, следовательно, сколько газа утекло в течение некоторого интервала времени. Система сообщающих регуляторов может также определять, сколько газа утекло при определенном давлении. Все эти определения могут быть выполнены с высокой степенью точности, которая была недостижима до этого.

Параметры системы, которые отсутствуют непосредственно в датчиках, могут быть определены с помощью использования математических функций (уравнений), таких как функции, основанные на законах физики. Например, используя данные датчиков и уравнение сохранения энергии (что входит, то и должно выходить), могут быть определены скорости потоков для неизмеряемых трубопроводов. Если определено, что определенное количество (объем потока) газа входит в трубопровод, а меньшее, чем это количество, выходит из трубопровода, может быть вычислено количество потери газа. Кроме того, местоположение утечки может быть определено и отображено для пользователя с использованием уравнения сохранения энергии. Центральный компьютер при направлении множества команд может также определить, сколько стоит утечка газовой компании ежедневно, с помощью определения, за сколько мог бы быть продан потерянный газ. "План поиска и устранения" может быть подтвержден на основании результатов вычислений с использованием отмеченных данных. Другие законы физики, такие как суперпозиция (что входит в коллектор или пересечение, то и должно выходить), могут быть использованы для того, чтобы вычислять поток в неизмеряемых трубопроводах.

Определение местоположений утечек

Другие физические и математические законы могут быть также использованы центральным компьютером. Например, если имеется известная утечка и пользователь желает определить местоположение утечки, пользователь может систематически увеличивать давление в различных местоположениях. Это определение может быть выполнено с помощью управления сообщающими регуляторами 300-310, реагирующими на управляющие сигналы, содержащие идентификационный номер управляемого регулятора. После повышения давления в подозреваемом местоположении пользователь будет проверять, чтобы увидеть, было ли там увеличение объема потери газа в единицу времени (неучтенного газа). Более высокое давление в области с утечкой заставит больше газа утекать в течение данного периода времени. Утечки могут быть также обнаружены с помощью использования закона сохранения энергии. Кроме того, проблемы, такие как неисправные счетчики, несанкционированные вентили, неисправные датчики, неисправные регуляторы и неисправные насосы или компрессоры, могут быть обнаружены с использованием законов физики.

Максимизация "пропускания"

Управляя давлением из центрального местоположения с помощью увеличения давлений в определенных областях и понижения давления в других областях можно максимизировать "пропускание". Изменяя давления в системе транспортировки жидкости можно исключить завихрения или "течение газа обратно к требуемому направлению". Исключение вихревых потоков максимизирует объем "пропускания". Управление системой, реагирующей на данные, сделанные доступными с помощью управляющих регуляторов, даст возможность компании транспортировки газа максимизировать доходы, одновременно подчиняясь государственным нормам. Если требуются государственные отчеты, центральный компьютер может напечатать отчеты, извлекая и конфигурируя данные, содержащиеся в базе 46 данных.

Определение причины утечек

В некоторых случаях система регуляторов может определять вероятную причину утечки газа. Если имеется внезапное изменение давления и потеря газа после пика давления, наиболее вероятно, что обнаружилась утечка из-за отказа закрытия вентиля сброса давления. Если имеется внезапное изменение давления и потеря газа без очевидности увеличения давления, тогда утечка наиболее вероятно произошла из-за разрыва, вызванного оборудованием конструкции. Если утечка развивается медленно и увеличивается со временем, утечка наиболее вероятно произошла из-за коррозии в трубопроводе, патрубке или вентиле в системе транспортировки газа. Центральный компьютер может обнаружить скорость изменения величины утечки и может предсказать или определить причину утечек. Может быть установлена скорость изменения пороговой величины и, если вычисленная скорость изменения превышает пороговую величину, центральный компьютер указывает, что газопровод разорван или что вентиль, или регулятор застрял в открытом положении.

Определение источника примесей и отслеживание примесей

Сообщающий регулятор может принимать данные из датчика примесей или детектора и передавать данные в центральный процессор. Датчик примесей может обнаруживать наличие примесей, таких как парафин, отстой, двуокись углерода или вода, в системе транспортировки газа. Используя данные из сообщающих регуляторов, центральный процессор может определить вероятное местоположение элемента или примесей в системе транспортировки газа. Данные из сообщающих регуляторов могут быть также использованы для того, чтобы отслеживать перемещение примесей в системе 3 транспортировки газа. Кроме того, данные примесей, принятые центральным компьютером 44, могут быть использованы для того, чтобы определить влияние примесей на производительность системы (т.е. объем, давления, потерянный объем доставки и т.д.) с помощью сравнения данных предыстории с текущими данными.

Дополнительные признаки системы сообщающих регуляторов включают в себя возможность определения оптимального местоположения для установки фильтров на основании данных предыстории. Оптимальные местоположения для установки фильтра могут быть там, где на основании предыстории примеси входили в систему или где примеси вызывали проблемы. Финансовое обоснование для установки фильтра может быть получено из эксплуатационных затрат, связанных с проблемами или техническим обслуживанием и текущим ремонтом, созданными примесями.

Планирование технического обслуживания и текущего ремонта

Система сообщающих регуляторов дает возможность газовым компаниям выполнять техническое обслуживание и текущий ремонт на основе "когда необходимо". В настоящее время газовые компании выполняют техническое обслуживание и текущий ремонт на периодической основе или в критическом режиме. Центральный компьютер может оповестить пользователя о приближающихся проблемах или потенциальных проблемах. Например, когда снижение давления на фильтрах превышает выбранную пользователем или заранее определенную пороговую величину, можно предположить, что фильтр забивается. На основании этого определения центральный компьютер 44 может запланировать, чтобы кто-то заменил фильтр. Дополнительные "не связанные с газом" данные системы, такие как температура мотора для мотора, который приводит в действие компрессор, и уровень воды в районном котловане, могут создать приоритет в списке технического обслуживания и текущего ремонта для бригады технического обслуживания и текущего ремонта газовой компании. Таким образом, центральный процессор может объявлять и планировать техническое обслуживание и текущий ремонт на основании отмеченных данных датчика.

Регулировка давления и автоматическое считывание счетчика для промышленного и домашнего потребления

В другом приложении сообщающий регулятор 29 может быть эффективно использован для измерения домашнего потребления. В этом варианте осуществления сообщающий регулятор может заменить громоздкий механический счетчик, механический регулятор давления и коммуникационный шкаф (если присутствует). Сообщающий регулятор может значительно уменьшить техническое обеспечение и труд, требуемый для установки. Более важно система сообщающих регуляторов может исключить ежемесячные расходы физического посещения, считывания и записи выходных данных счетчика из каждой семьи в обществе. Таким образом, центральный процессор может автоматически составлять счета для домашнего потребления.

Дополнительным преимуществом системы сообщающих регуляторов является высшая точность при составлении счетов для фактической энергии, поставленной потребителю. В настоящее время качество поставленной энергии оценивается на основании объема поставленного газа. Истинное энергетическое содержание поставленного газа определяется с помощью многих неизмеряемых факторов, таких как энергетическое содержание газа (БТЕ (британская тепловая единица)), количество примесей в газе (вода Двуокись углерода), температура газа и другие переменные. В настоящее время все эти параметры оцениваются.

Определение и минимизация потерь трения

Центральный процессор может вычислять потери из-за трения в текущем газе из-за стенок трубопровода, фильтров и других ограничений. Давление, скорость, температура или кинетическая энергия, обеспеченная на входе трубопровода, минус кинетическая энергия, которая выходит из трубопровода, обеспечит потери трения через трубопровод. Эта информация является ценной для понимания неэффективностей и для обоснования больших трубопроводов, более высоких давлений или развитие системы. Центральный процессор, используя соответствующее множество команд, может планировать развитие системы распределения газа с помощью использования данных, таких как давление, объем, и использования законов физики, таких как сохранение энергии, для того, чтобы определить потери трубопровода, планируемые требования потока и другие переменные, чтобы оценить требуемое давление и размеры трубопровода, необходимые для развития системы.

Управление ресурсами

Электронный идентификационный номер и признаки отметки системы сообщающих регуляторов, описанные в настоящем описании, обеспечивают дополнительные преимущества, такие как улучшенное администрирование ресурсами. Отмеченные данные управления ресурсами в базе 46 данных позволят газовым компаниям отлеживать все типы данных относительно производительности, технического обслуживания и текущего ремонта, калибровки, тестирования и ремонта сообщающего регулятора и датчика. Например, данные управления ресурсами относительно сообщающего регулятора, такие как предыстория ремонта, включения аварийной сигнализации, неисправная работа/неправильное функционирование, прошлые установленные местоположения, отправленные данные, выполненные ремонты, данные, удаленные из обслуживания, выполненное обслуживание данных, обслуживающий персонал, который ремонтировал местоположение ремонта или обслуживания, могут быть отмечены идентификационным номером и меткой времени. Очень точный показатель среднего времени между отказами (СВМО) может быть вычислен для сообщающих регуляторов и датчиков. Сообщающие регуляторы, которые имеют предысторию проблем, могут быть сняты из системы транспортировки газа и возвращены изготовителю для того, чтобы определить, что вызвало меньшую чем приемлемая производительность. Затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт всей системы могут быть также точно определены.

Центральный компьютер 44 может обнаруживать отказ сообщающего регулятора посредством низкой производительности или из диагностических данных из отказавшего регулятора. Реагирующий на отказ центральный компьютер может планировать персонал или части последовательности для замены отказавшего сообщающего регулятора. Информация об отказе может быть помещена в базе 46 данных или она может быть загружена и запомнена в памяти сообщающего регулятора с использованием отметки идентификационным номером. Когда специалист начинает ремонт, специалист может выбрать данные предыстории относительно неисправности. Специалист может затем загрузить данные предыстории ремонта обратно в память сообщающего регулятора перед помещением устройства обратно в обслуживание. Таким образом, предыстория "от начала действия до последнего момента" относительно каждого сообщающего регулятора может легко поддерживаться, используя отметку идентификационным номером, описанную выше.

Балансировка подающих трубопроводов

База 46 данных может быть отсортирована так, чтобы отобразить местоположения низкого давления, используя центральный компьютер 44. Сообщающие регуляторы, выдающие местоположения низкого давления, могут быть отрегулированы так, чтобы увеличить свое выходное давление. Это управление уменьшит число областей системы транспортировки газа, которые имели проблемы, возникающие в результате низкого давления газа. Кроме того, центральный компьютер, используя множество команд и данные давления всей системы, может регулировать давление в конкретных областях для того, чтобы компенсировать давления подающих трубопроводов. Просмотр данных объема потока из ряда сообщающих регуляторов может указать, что один сообщающий регулятор обеспечивает непропорциональное количество газа в конкретную область (состояние разбаланса). Пользователь может затем выполнить соответствующие корректировки для того, чтобы улучшить баланс системы.

Несмотря на то, что вышеприведенные параграфы описывают многие использования для системы сообщающих регуляторов, эти примеры не должны быть использованы, чтобы ограничить рамки объема настоящего изобретения.

Теперь, ссылаясь на фиг.5, изображена блок-схема высокого уровня для использования в управлении системой транспортировки газа. На этапе 1, как проиллюстрировано в блоке 52, сообщающему регулятору присваивается электронный идентификационный номер. Предпочтительно хранить идентификационный номер в памяти сообщающего регулятора. Пожалуйста, обратитесь к описанию фиг.3В для способов назначения и хранения электронных идентификационных номеров.

Затем на этапе 2, как изображено в блоке 54, определяется зависимость (соотношение) между присвоенным идентификационным номером и рабочим местоположением сообщающего регулятора. В одном осуществлении соотношение устанавливается с помощью создания реляционной базы данных. База данных может быть создана с использованием существующих данных местоположения газовой компании (обычно уже в виде базы данных) и добавления идентификационных номеров сообщающих регуляторов к соответствующим колонкам в существующей базе данных (базах данных). Как обсуждалось в описании фиг.3В, многие различные способы корреляции могли бы быть использованы системой сообщающих регуляторов, а этап 54 может не требоваться, если назначенный идентификационный номер непосредственно показывает местоположение сообщающего регулятора.

На этапе 3, как проиллюстрировано в блоке 56, сообщающий регулятор работает в соответствии с множеством определенных пользователем команд (программным обеспечением) для того, чтобы принимать и запоминать данные датчиков. Например, множество команд определяет частоту, с которой данные датчиков считываются с каждого порта. Множество команд также определяет, когда, где и как данные запоминаются в памяти. Кроме того, множество команд будет определять тип и формат данных датчиков, которые будут приняты в каждым порте. Например, данные давления в цифровом формате или данные температуры в аналоговом формате могут быть приняты и запомнены с помощью сообщающего регулятора.

Затем на этапе 4, как изображено в блоке 58, сообщающий регулятор обрабатывает данные датчиков в соответствии с множеством команд. Многие манипуляции, вычисления или обработки могли бы быть выполнены относительно данных датчиков. Однако сообщающий регулятор отмечает данные датчиков атрибутами в соответствии с множеством команд так, что данные могут быть организованы и ими можно манипулировать. Предпочтительно отмечать каждую порцию данных датчиков меткой времени, меткой даты и идентификационным номером сообщающего регулятора, который принимает данные. Отметка может быть выполнена после получения данных или перед передачей данных сообщающим регулятором. Например, местоположение в памяти, в котором хранятся данные датчиков, может быть соотнесено с интервалом времени и даты. В этом способе данные не должны быть отмечены после получения, так как местоположение в памяти определяет данные и время получения данных. Таким образом, данные могут быть отмечены, когда они передаются в центральное местоположение.

Обработка может также включать в себя вычисления процессором с использованием данных из множественных датчиков. Например, объем потока через регулятор может быть вычислен с помощью положения корпуса дроссельной заслонки, разности давления через корпус дроссельной заслонки и хранимый рабочий профиль. Обработка может также включать в себя сжатие данных датчиков перед запоминанием данных в памяти.

На этапе 5, как изображено в блоке 60, отмеченные данные затем передаются в центральное местоположение. Передача может быть инициирована из запроса данных центральным процессором. Альтернативно процессор может инициировать передачу данных в ответ на заранее определенную команду "время загружать", находящуюся в множестве команд.

Затем на этапе 6, как проиллюстрировано в блоке 62, если сообщающему регулятору дана команда прекратить работу, процесс закончится в блоке 64. Если не произойдет изменение или если не приняты команды прекратить работу, способ возвращается на этап 3 (блок 56) и сообщающий регулятор продолжает принимать, отмечать и передавать данные датчиков.

Центральный компьютер 44 может обеспечивать часть или все из множества команд в сообщающий регулятор. Таким образом, центральный компьютер 44 может устанавливать расписание сообщение для всех сообщающих регуляторов в системе транспортировки жидкости. Центральный компьютер 44 может создавать расписание сообщения так, что загрузка (сообщение) из сообщающих регуляторов может быть выполнена способом "по круговой системе". Будет понятно, что каждая из операций, описанных выше, выполняемая с помощью процессора или компьютера, фактически выполняется одной или более подпрограмм, программ, приложений или другим множеством команд, хранимых или иначе реализуемых процессором или компьютером. Эти предложения могут быть осуществлены в программном обеспечении, микропрограммном обеспечении, техническом обеспечении или их сочетании. Система транспортировки жидкости, описанная в настоящем описании, решает тяжелые и обременительные проблемы, связанные с установкой и работой системы для сбора и управления данными из системы транспортировки газа. Предлагаемые система и способ обеспечивают интегрированную систему регулирования давления, сбора данных, отметки данных, передачи данных и управления записью. Выше были подробным образом описаны предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретения. Различные модификации и дополнения могут быть сделаны не выходя за рамки сущности и объема этого изобретения. Таким образом, предполагается, что это описание должно быть взято только в качестве примера и никоим образом не должно ограничивать объем предлагаемого изобретения, определенного представленной ниже формулой изобретения.