GPRS熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)
--GPRS熱力管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)
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一、前言
我國北方地區(qū)冬季目前普遍采用集中供暖方式進行供熱。熱電廠通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區(qū)、企業(yè)中的換熱站。在換熱站，高溫管道（以下簡稱一次網(wǎng)）中的熱水與進居室暖氣片（以下簡稱二次網(wǎng)）的熱水通過換熱器交換熱量。經(jīng)過換熱后，二次網(wǎng)中熱水流入各居室中。
在以上過程中，供熱調(diào)度部門需要對分散在不同地理位置換熱站中溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)集中實時監(jiān)視，控制換熱站中各設(shè)備的運行。同時，根據(jù)從現(xiàn)場監(jiān)測到的各換熱站運行參數(shù)，調(diào)節(jié)熱電廠運行工況，保證冬季整個供暖的穩(wěn)定運行。
我國現(xiàn)行的熱力站運行管理仍處于手工操作階段，影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：缺少全面的參數(shù)測量手段，無法對運行工況進行系統(tǒng)的分析判斷；系統(tǒng)運行工況失調(diào)難以消除，造成用戶冷熱不均；供熱參數(shù)未能在最佳工況下運行，供熱量與需熱量不匹配；運行數(shù)據(jù)不全，難以實現(xiàn)量化管理。搞好城市集中供熱工程，必須要全面提高供熱技術(shù)水平。因此，建立基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)控系統(tǒng)，來實現(xiàn)遠程流量、溫度、壓力的計量、采集與傳輸，使工作人員和用戶能夠不到現(xiàn)場即可實時查看監(jiān)測點的計量數(shù)據(jù)，并對突發(fā)情況（流量及溫度不穩(wěn)定，漏氣等）及時做出相應(yīng)的處理。同時，本系統(tǒng)還提供了GSM短消息匯報的功能，智能遠程測控終端能夠及時將信息以短消息的方式發(fā)送到工作人員隨身佩帶的移動電話上，從而將監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲到城市的每一個角落。 系統(tǒng)可以有效提高供熱系統(tǒng)的自動化控制水平，并且能很大程度上提高供熱行業(yè)的管理水平。供熱工程中的自動控制對于保證供熱系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)供熱、安全運行、經(jīng)濟節(jié)能、環(huán)境保護具有十分重要的作用。
二、系統(tǒng)方案
根據(jù)項目需求情況整個系統(tǒng)被分成三大部分，一部分是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置，實時將現(xiàn)場的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)采集到智能遠程測控終端內(nèi)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集點現(xiàn)場的自動報警，防止事故的發(fā)生；并且由智能遠程測控終端將數(shù)據(jù)采用主動或被動的方式發(fā)送到監(jiān)控中心；第二部分是監(jiān)控中心，它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、數(shù)據(jù)請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警以及通過客戶端軟件方便地訪問實時和歷史數(shù)據(jù)；最后一部分是短信息預(yù)警系統(tǒng)，該短信息預(yù)警硬件仍以現(xiàn)場智能遠程測控終端為基礎(chǔ)，通過編程，可實現(xiàn)在系統(tǒng)檢測到不良狀態(tài)時，自動以手機短信息的方式將報警信息發(fā)送到管理人員的移動電話上，使管理人員及時了解到現(xiàn)場的不良狀況，從而為安全生產(chǎn)作業(yè)提供信息保證。
現(xiàn)場流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)的實時采集和發(fā)送都通過智能遠程測控終端RS6011G GPRS RTU來完成，將現(xiàn)場傳感器連接RS6011G GPRS RTU的模擬量采集接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集RS6011G GPRS RTU中后，經(jīng)過數(shù)據(jù)打包，再利用RS6011G GPRS RTU的GPRS無線通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端的監(jiān)控中心服務(wù)器上，監(jiān)控中心服務(wù)器須采用獨立IP地址上網(wǎng)，以便測控終端準確的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ墓潭↖P上，且服務(wù)器上裝有熱網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器端軟件及數(shù)據(jù)庫，對接收的數(shù)據(jù)進行存儲、分析、顯示。上位機信息管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，出于對信息安全、科學管理的需要，給有數(shù)據(jù)訪問需求的部門或人員配置熱網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)訪問帳號，通過用戶驗證訪問的方式實時查看并配置監(jiān)測到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)通過RS6011G GPRS RTU內(nèi)部的程序設(shè)定可以直接發(fā)送到相關(guān)管理人員的移動電話上，通過這種主動的方式實現(xiàn)隨時隨地匯報現(xiàn)場不良情況的目的。
1、瑞申RS6011G GPRS RTU產(chǎn)品介紹
（1）、基本原理:
通過RS—485總線將數(shù)字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構(gòu)成現(xiàn)場監(jiān)控單元。瑞申無線測控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊。可現(xiàn)場接入多路模擬量、開關(guān)量、繼電器信號等數(shù)據(jù)，然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)實時發(fā)送到遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。 通過該系統(tǒng)，即使在遠離觀測現(xiàn)場的異地，也能方便地對各種環(huán)境要素如流量、壓力等數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實現(xiàn)了遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠程采集、實時監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實現(xiàn)遠程手機報警，并通過用戶手機遠程控制現(xiàn)場設(shè)備。
（2）、功能特點：
◎配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關(guān)量輸入、輸出、脈沖信號輸入等；
◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入PLC等各種設(shè)備；
◎采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；
◎采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌入式處理器；
◎用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報警上下限設(shè)定；
◎內(nèi)設(shè)工業(yè)時鐘，精確計時；
◎自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；
◎內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；
◎通訊協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶免開發(fā)；
◎板載工業(yè)級GPRS傳輸模塊；
◎提供用戶設(shè)置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；
◎工業(yè)級設(shè)計，穩(wěn)定可靠，堅固耐用；
（3）、GPRS介紹：
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應(yīng)用帶寬大約在40~100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。
2、遠程監(jiān)控中心介紹
監(jiān)控中心需配置信息管理軟件，其主要作用在于接收、存儲、顯示現(xiàn)場終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)一些數(shù)據(jù)分析功能，同時，能夠根據(jù)接受的數(shù)據(jù)，自動分析完成自動預(yù)警的功能。
軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，其特點在于采用Web Enable技術(shù)利用Internet廣域網(wǎng)將信息共享網(wǎng)絡(luò)拓展到最大范圍，使領(lǐng)導(dǎo)或工作人員，在家里或使用筆記本在外地無線上網(wǎng)時也能方便的查詢到現(xiàn)場工作信息。
遠程測控系統(tǒng)軟件是數(shù)據(jù)采集中心的核心，主要用于接收各檢測站點發(fā)來的數(shù)據(jù)并進行整理、保存，可隨時對歷史數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計并生成報表。同時提供對站點的配置功能（如添加、刪除、修改等）。通過它，可以及時地了解各檢測點的狀況及變化趨勢，為相關(guān)部門提供可靠的數(shù)據(jù)。
軟件特色：
通用性強，能適用于GMS、GPRS、無線專網(wǎng)等不同通訊方式的數(shù)據(jù)遠程測控系統(tǒng)；
功能齊全，集用戶管理、站點配置、數(shù)據(jù)采集、存儲、查詢、統(tǒng)計、打印等功能于一體；
a、界面友好，采用電子地圖配合動態(tài)站點圖標、加之動畫渲染，使得界面生動、形象。數(shù)據(jù)查詢或統(tǒng)計同時提供了數(shù)據(jù)表格和風格多樣的曲線，清晰、直觀；
b、 配置靈活，系統(tǒng)支持多地區(qū)、多單位、多站點，用戶可以根據(jù)需要自行添加、刪除或更換電子地圖，自行添加/刪除/修改地區(qū)、單位、站點；
c、網(wǎng)絡(luò)共享，系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)開發(fā)，采用SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個部門均可以通過客戶端程序?qū)?shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、打印等；
d、 安全性強，采用“操作員”、“管理員”、“維護員”三級權(quán)限，并分別配以密碼，不同的權(quán)限對系統(tǒng)有不同的操作范圍；
e、易學易用，軟件設(shè)計以人為本，充分為用戶考慮。人性化的界面便于理解，分門別類的菜單、方便快捷的工具條和無處不在的提示，使得新用戶也能很快掌握軟件的使用；
系統(tǒng)軟件功能
a、實時在線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸方式分為主動上傳和被動上傳；
b、本地參數(shù)的設(shè)置和報警顯示；
c、 遠程控制和遠程參數(shù)的設(shè)置；
d、數(shù)據(jù)的備份和查詢；
e、直觀的電子地圖功能；
f、生成歷史曲線和報表；
g、遠程報警功能；
h、多用戶登陸和密碼管理；
三、熱網(wǎng)計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能
熱網(wǎng)遠程計量監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可分為二部分：監(jiān)控中心（MCC）、本地站（LCM）。監(jiān)控中心（MCC）相對于熱網(wǎng)管理站，本地站（LCM）相對于熱交換站。監(jiān)控中心（MCC）與本地站（LCM）之間采用GPRS/CDMA無線組網(wǎng)方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
1、監(jiān)控中心（MCC）的主要功能：
a、全網(wǎng)監(jiān)視
在線監(jiān)視全網(wǎng)運行工況和具體參數(shù)，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場保持同步，并用數(shù)字、趨勢圖、表格、棒圖等方式顯示數(shù)據(jù)。
b.報警
對各類故障、事故、參數(shù)超限提供報警。
c.數(shù)據(jù)存儲
對實時數(shù)據(jù)、報警信息進行存儲，數(shù)據(jù)每隔5分鐘存入歷史數(shù)據(jù)庫，可隨時調(diào)用、檢索、查詢、打印以供分析參考。
d.報表打印
可打印班、日、月、年生產(chǎn)報表、運行趨勢圖。
系統(tǒng)的特點
e、 實現(xiàn)遠程抄表，提高員工工作效率，降低勞動強度
f、現(xiàn)場采集終端獲取流量及天然濃度等現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，通過GPRS通信方式及時將數(shù)據(jù)發(fā)送到中控室監(jiān)控主機，實現(xiàn)了遠程抄表，無需人工現(xiàn)場抄表，極大地提高了員工工作效率，降低了勞動強度。
g、輸差實時監(jiān)測與管理，過對數(shù)據(jù)進行分析與處理，可以及時了解公司的輸差情況，及時發(fā)現(xiàn)輸差異常，減少公司經(jīng)濟損失。
h、用戶用氣量異常分析功能，通過對用戶用氣量的歷史數(shù)據(jù)進行分析與對比，可以及時發(fā)現(xiàn)用戶用氣量發(fā)生異常，第一時間發(fā)現(xiàn)盜氣、漏氣、儀表損壞等情況,減少經(jīng)濟損失。圖八為用戶用氣量異常分析界面。
2、本地站（LCM）的主要功能
LCM是指熱交換站。LCM是自主的、功能完善的智能單元，是由RS6011G GPRS智能遠程測控終端和現(xiàn)場顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)采集傳感器及儀表組成，這些單元安裝在不同類型的熱力站內(nèi)。
LCM的功能如下：
a. 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、流量累計計算�？蓪囟�、壓力、流量、熱負荷變化等參數(shù)實現(xiàn)就地監(jiān)視控制。
b.獨立完成本地調(diào)節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。例如可以就地利用采集的室外溫度控制供水溫度或任意設(shè)置供水溫度。
c. 獨立完成開環(huán)控制，聯(lián)鎖控制�？梢噪S意設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥的開度來控制熱輸送溫度。
d. 配備必要的軟硬件及人機接口，可現(xiàn)場設(shè)定、修改參數(shù),可以最大限度地提高換熱站的自控水平。
e. 設(shè)置各種報警參數(shù)、報警處理及報警確認。
f. 數(shù)據(jù)通過GPRS方式上傳監(jiān)控中心計算機并接受監(jiān)控中心計算機指令，完成控制任務(wù)
g.通過GSM短信息的方式向管理人員主動匯報現(xiàn)場實時流量，達到不良情況及時預(yù)警的目的。
四、結(jié)束語
該方案實現(xiàn)了對換熱站運行參數(shù)的集中監(jiān)視、控制，與老系統(tǒng)相比，可以大量的減少維護人員，部分換熱站還實現(xiàn)了無人值守，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。與使用傳統(tǒng)無線電臺相比，該方案具備更好的抗干擾性（尤其是在城市中）、數(shù)據(jù)傳輸安全性。相信這種遠程監(jiān)控方案將在城市管網(wǎng)、熱網(wǎng)、石油、地震檢測、電力等一些無線遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中得到更大范圍應(yīng)用。
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