热网监控系统解决方案

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第1章项目现状与优势

         最近几年我国热电联产事业得到了蓬勃的发展，集中供热的发展为提高城市人民生活水平，改善城市大气质量，提高能源利用率发挥了重要的作用，成为城市的基础设施。发展到现在我国北方主要的采暖地区的十五个省、市、自治区，设市城市全部都有供热设施，许多县城也有了供热设施，形成很大规模，并正向大型化发展。随着城市化水平的提高和居民生活条件的不断改善，城镇供热面积特别是集中供热面积将进一步扩大。
         目前全国范围内的热电厂有数百家之多，热网管理主要有两种形式，一是人工抄表 、制表；二是采用远程热网计算机管理系统。前者优点是前期一次性投资小，只要安装一 块热量仪到现场，然后定期记录、检查和人工制表，缺点是管理人员在厂内无法知道现场的 运行情况，容易造成大的供热损失；后者优点是管理人员可以实时监控热网运行状态，在线 监测热用户的用汽情况，防止有偷汽现象发生，实时报警，实时制表等。
         供暖节能系统使用的无线GPRS智能数据采传终端采用了大规模集成电路技术、嵌入式操作系统、网络数据传输技术、抗干扰技术和串行接口通信技术。通过监测点高精度温度采集传感器采集数据，这些数据通过我公司自主研发的采集和传输一体的WCTU上传至监控中心的数据库上。并通过监控软件对这些数据进行实时监控。通过上位机软件可以得到远端点设备将采集的数据传回到中控室，并把数据保存在软件后台数据库中，用户可以随时查看。

第2章 总体规划及设计原则

2.1设计原则

         1、为节约能源，保护环境，促进生产，方便人民生活，加速发展我国城市集中供热事业，提高集中供热工程设计水平，特制订本规范。
         2、供热介质设计参数适用范围：
        2.1、热水热力网压力小于或等于2.5MPa，温度小于或等于200°C；
        2.2、蒸汽热力网压力小于等于1.6MPa, 温度小于或等于350°C。
         3、 城市热力网设计应符合城市规划，做到技术先进，经济合理、安全适用，并注意美观。
         4、《城市热力网设计规范》编号为CJJ 34—2002，为设计执行标准。
         5、城市热力网设计除执行本规范外，在地震、湿陷性黄土、膨胀土等地区进行城市热力网设计时，除执行本规范外，尚应遵守现行的《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》（TJ 32）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ 25）、《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ 112）以及国家相关强制性标准的规定。

2.2设计规划

         将下属的众多分站的数据传递到传送到热网控制中心，由于各站之间与热网控制中心距离很远，因此针对本项目，采用3G/4G无线网络进行数据通讯是最具性价比的方式。同时，由于系统以后需要根据需求扩展，要求对系统的开放性、可维护性和扩展性给予充分考虑。

2.2.1可靠性

         无线网状网络不仅本身就具有高可靠性，而且还有高适应性。同时具有自愈的能力，并不需要网络管理员手动完成新路由设置。系统采用成熟的、稳定的、完善技术设备，系统具有一致性、升级能力，所有整个无线网络的拓扑设计、设备配置、协议支持都必须充分体现出对高可靠性的支持。无线网状网络不仅本身就具有高可靠性，而且还有高适应性。在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。无线网状网具有自愈的能力，并不需要网络管理员手动完成新路由设置。

2.2.2  安全性

         安全原则：网络系统应具备多种可选安全机制，以适应不同应用情况下的需求；为那通信科技有限公司开发的WBEE、WCTU支持3DES、DES、AES等多种加密方式。保护用户的数据安全，防止数据被盗。

2.2.3  稳定性

         稳定性原则：系统的可靠运行起着十分关键的作用，因此在系统建设过程中，将系统的可靠稳定性作为设计的首选原则。

2.2.4  开放性

         坚持开放行原则：无线实时监控以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防系统实现联动，可实现远程控制。

2.2.5  可扩充性

         系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

2.2.6  经济合理性

         该系统具备只需一次性建设投入及后期相对低廉的维护费用的特点，而无需租用运营商光缆，只需办理流量卡业务，长期成本更加经济合理。同时网络设备及监控设备还可以根据实际需求在一定范围内进行迁移，保护投资； 站点数量设计采用覆盖和容量综合设计的方法，达到覆盖、容量、质量和投资成本的平衡，确保网络以最少的投资，满足用户的需求，提高监管力度与综合管理水平。

2.2.7  操作维护简单

         操作维护简单原则：系统不仅要功能完善，而且应该操作简单，维护方便，这会为使用人员带来很多操作的方便性。
         本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视情况。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员，本系统支持网络和手机访问管理；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

第3章系统设计

3.1 热网集中供热示意图

图3.1-1

3.2系统拓扑图

图3.2-1

第4章 系统功能

4.1   功能

         该供暖监控系统（GPRS无线远程监控）主要完成对工艺流程的监测、控制以及数据的处理、存储、分析以及报表打印等任务。 工艺流程显示各换热站工艺流程，包括温度、压力、流量、液位等工艺参数、所有设备运行状态以及各控制回路的详细参数等； 调节回路显示包括所有调节回路，可修改设定值、控制方式、调节参数等，并有实时趋势图便于进行PID 回路整定； 设定值显示包括所有必需参数的设定值、控制方式、调节参数以及其它联锁值、报警值等；报表显示和打印 采用了DDE 技术，从而使用户能够直接使用Excel 编制报表，借助Excel 的强大功能，用户可以随心所欲地编制各种各样的报表； 历史数据的存储与检索对重要的数据进行在线存储，数据的存储时间最长为10 年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式来检索历史数据； 控制在监控计算机上可以进行远程手动控制，使用鼠标、键盘控制PLC 来启动和停止现场的设备；安全管理对重要设备的操作、重要参数的修改均会自动记录，包括登录的操作员、对设备进行的操作。

4.2特点

4.2.1   先进性

         本方案设计中不仅采用了先进的软、硬件，而且着眼于企业“管控一体化”的需求，贯彻了数字化、信息化环保的先进思想，使企业生产数据的进一步智能应用成为现实。该方案使控制系统有机地成为企业整个IT 架构的一部分。
         本系统采用先进的计算机控制系统，主要用于城市热网的生产控制、运行操作、监视管理。控制系统配有可靠的硬件设备和功能强大、运行可靠、界面友好的系统软件、编程软件、控制软件。

4.2.2   高可靠性

         ① 与传统的无线电台传输相比，GPRS 网的数据传输抗干扰能力更强，且通讯覆盖范围远远强于前者；
         ② 现场控制站PLC 对工艺过程的控制不会因监控计算机的瘫痪而受影响；
         ③ 现场控制站的PLC 能够在恶劣的环境中长期可靠运行，并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固、抗腐蚀、适应较宽的温度变化范围，平均无故障间隔时间（MTBF）15 年。

4.2.3  强大的功能

         ① PLC 的编程语言符合IEC61131-3 标准，易学、易懂、易用；
         ② CPU 内置软PID，并提供了丰富的指令集及函数库，用户直接调用；
         ③ 组态软件图库丰富，网络功能强大，报警、报表、历史数据以及二次开发功能完善而易用。

4.2.4  优良的开放性

         ① TCP/IP 协议是目前开放性最好的协议，可以轻松进行系统扩展；
         ② 组态软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供丰富的API 编程接口，方便接入全厂MIS 系统；
         ③ 同时也为世界各大厂商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron 等的设备提供了完善的驱动程序库，从而可以将其它系统轻松接入本系统。

4.2.5  工程图截图

图4.2.5-1

图4.2.5-2

图4.2.5-3

第5章 总结

         该方案实现了对换热站运行参数的集中监视、控制，与老系统相比，可以大量的减少维护人员，部分供热站还实现了无人值守，提高企业的经济效益。与使用传统无线电台相比，该方案具备更好的抗干扰性（尤其是在城市中）、数据传输加密安全性。无线远程监控方案将在城市管网、热网、石油、地震检测、电力等一些无线远程数据监控中得到更大范围应用。
         现场应用图：
  

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