油气管道监控系统gps授时总体方案

油气管道生产监控系统GPS授时总体方案是分别在调控中心/分控中心、输油气站场放置GPS时钟服务器，也叫时钟系统。通过GPS为时钟系统授时后，再分别为调控中心/分控中心、输油站场的生产监控系统授时。

调控中心/分控中心授时方案与对策

调控中心/分控中心需要授时的系统或者设备主要是计算机类型的设备，故采用NTP授时方式。在硬件上，调控中心/分控中心需增加两台互为主备的北斗/GPS时钟系统，并将其接入中石油专网。在软件上，需要在调控中心/分控中心SCADA系统服务器、调度计算机、语音电话系统服务器等生产监控系统安装相应时钟同步软件，或者通过设置系统自带的时钟同步功能使其时钟同步。

两台互为主备的北斗/GPS时钟系统同时接收北斗、GPS卫星信号作为时间基准，其优点为：当任一台主时钟出现故障时，另一台将保持为时间同步网提供时间基准。北斗/GPS时钟系统可提供输出若干常规时间基准信号（NTP/SNTP、IRIG-B、空节点等），供调控中心/分控中心的生产监控系统，以及相关运行管理部门的各应用系统，如语音电话系统等，实现NTP统一授时（图1）。

3.2　站场授时方案与对策

对于已配有GPS时钟系统的站场，且设备尚稳定运行，为了充分利用现有设备，可以增配一套北斗/GPS一体机作为互备。北斗/GPS一体机能同时接收GPS和北斗信号，作为时间同步信号，并将该机优选标准时间，以IRIG-B时间信号的格式提供给站内原有GPS时钟作为基准时间源。

此方法的优点：

①既方便地增加了北斗时间基准信号，又满足安全要求，同时也提高了时间同步可靠性和一致性。

②所有被授时设备已使用的硬连接线路和同步时间信号将不受影响，不仅减少站场接线改造带来的工作量，且便于未来GPS设备退役后，保持北斗+GPS双模时间同步运行。

对于无GPS时钟源的站场，采用NTP、串口授时等方法相结合，满足不同设备授时要求。在硬件方面，需增加两台互为主备的北斗/GPS时钟系统，通过NTP授时方式为站场内部生产监控系统授时。在软件方面，对于站内计算机类型设备，如装有SCADA系统的服务器及站控系统工作站、语音电话系统的服务器、视频监控系统终端、视频监控计算机及泄漏监测系统计算机，需进行安装相应时钟同步软件或者通过设置系统自带的时钟同步功能，使其时钟同步；对于站控PLC控制器，采用授时卡或利用MODBUS接口软件授时方式；对于压配电柜、流量计算机、UPS、加热炉、计量撬和调压撬等，通过PLC上传数据的第三方设备，利用PLC时钟对其打时间标签再上传或NTP授时的方式。增加PLC时间标签程序，上位机增加时间标签解析功能（图2）。

阀室授时方案

从成本角度考虑，阀室RTU设备采用NTP/SNTP授时。对于支持NTP或者SNTP授时的RTU设备，需在软件设置授时功能。对于不支持NTP或者SNTP授时的RTU设备，在硬件上将原有的通信模块更换成1756-EN2T（AB）、140NOE77111C（MODICON）模块。若不能更换通信模块，则只能更换RTU，以满足授时要求。有些厂家RTU支持NTP授时，如英国Semaphore公司的TBOXRTU产品，该产品自带NTP、IEC104协议，既方便授时，也能实现时间标签功能。

时间标签方案

通过修改PLC硬件结构及通信协议，以解决传输时标并不现实，因此综合对比时间标签方案，选用时间戳法更适合中国石油长输油气管道SCADA系统。从应用层解决此问题，基本思路就是将时标映射为CIP的标准数据类型，传输时将此时标与数据捆绑并一起发送给上位机。在时间格式上，定义了紧凑型时间格式，共11个字节（表5），而不直接采用PLC系统时间的28个字节格式。

对于上位机，在SCADA系统上位软件中每个采集地址都要配置11个连续的时间地址。多个点可配置到同一时间地址上，也可配置为不同的时间地址，具体配置取决于工程实际需求。

针对中国石油长输油气管道的调控中心、分控中心、输油气站场、阀室等涉及的SCADA系统、泄漏监测系统、视频监控系统、语音电话系统、第三方设备等生产监控系统时钟不同步影响数据有用及可信性等问题，利用现有授时技术和手段，提出计算机、PLC、RTU等多设备、多系统的时钟同步方案，为实现生产监控系统时钟全线同步提供指导。

该gps授时方案已应用于某管道多个站场，并对PLC上传的数据打上时间标签，可重现真实的事件发生时序，为生产及事件分析提供保障。