基于遠程監(jiān)控的供熱系統(tǒng)的設(shè)計

　　摘 要： 本文將蒸汽供熱系統(tǒng)的各個用戶的用汽參數(shù)利用數(shù)傳電臺傳回熱電廠的監(jiān)控中心，并將數(shù)據(jù)進一步處理、統(tǒng)計形成日報、月報。在此基礎(chǔ)上將監(jiān)控計算機接入廠內(nèi)部局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)的其他部門按管理者設(shè)定的權(quán)限可以瀏覽相應(yīng)的數(shù)據(jù)或曲線。
　　關(guān)鍵詞： 遠程數(shù)據(jù)采集 供熱 數(shù)傳電臺
　　
　　1.背景
　　城市集中供熱不僅可以提高熱能的利用效率，節(jié)約大量能源，而且可以減少分散小鍋爐的廢氣排放，改善城市環(huán)境。隨著供熱用戶數(shù)量的大量增加，數(shù)據(jù)的實時性矛盾越來越突出，管理部門投入的人力、物力大量增加。由于缺乏先進的管理手段，不僅運行成本高，而且難以及時發(fā)現(xiàn)故障，進而影響汽費結(jié)算。如何提高熱網(wǎng)管理水平就成為一個急需解決的問題。
　　目前熱網(wǎng)管理主要有兩種形式，一是人工抄表、制表；二是采用遠程熱網(wǎng)計算機管理系統(tǒng)。前者優(yōu)點是前期一次性投資小，只要安裝一塊熱量儀到現(xiàn)場，然后定期記錄、檢查和人工制表就行；缺點是需要大量的抄表人員，工作效率低，管理人員在廠內(nèi)無法知道現(xiàn)場的運行情況，容易造成大的供熱損失；后者優(yōu)點是工作效率高，管理人員可以實時監(jiān)控熱網(wǎng)運行狀態(tài)，在線監(jiān)測熱用戶的用汽情況，防止有偷汽現(xiàn)象發(fā)生，實時報警，實時制表分析等。
　　熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信方式按通信媒介可分為有線和無線兩大類，按通信網(wǎng)絡(luò)類型可以分為公網(wǎng)和專網(wǎng)兩大類，比如：最常用的無線數(shù)傳電臺屬于無線專網(wǎng)，485總線通信屬于有線專網(wǎng)，利用電話線路的有線MODEM屬于有線公網(wǎng)，GSM/GPRS/CDMA屬于無線公網(wǎng)。目前常用的供熱遠程數(shù)據(jù)采集解決方案有GSM/GPRS無線遠程數(shù)據(jù)采集、超短波無線數(shù)傳電臺遠程數(shù)據(jù)采集、電話modem遠程數(shù)據(jù)采集等。GPRS即通用分組無線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有GSM移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上發(fā)展出來的新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)服務(wù)。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，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)，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。現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)RS-232等與GPRS DTU傳輸模塊連接，每一個GPRS DTU傳輸模塊裝入一塊數(shù)據(jù)SIM卡即可，系統(tǒng)靈活，適用范圍大，但成本高、實現(xiàn)較復(fù)雜。電話MODEM遠程數(shù)據(jù)采集是一種利用既有PSTN電話網(wǎng)絡(luò)和線路資源，又通過MODEM把數(shù)據(jù)加到電話線上的一種遠程數(shù)據(jù)采集方案。是一種最早使用，現(xiàn)在仍在使用的一種遠程數(shù)據(jù)采集方式，如遠程糧倉監(jiān)測系統(tǒng)。工業(yè)LAN，RS-485遠程數(shù)據(jù)采集一般用于工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)和普通數(shù)據(jù)采集場合中，傳輸距離有限，如RS-485最大傳輸距離為1200m，屬專線傳輸。
　　2.系統(tǒng)總體設(shè)計方案
　　熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由用戶側(cè)和熱電廠中心監(jiān)控側(cè)組成。現(xiàn)場的智能流量機將現(xiàn)場采集的壓力、溫度、流量信號通過RS232端口傳至數(shù)傳電臺，數(shù)傳電臺通過天線將信號發(fā)送至中心。中心的數(shù)傳電臺通過485/232端口轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控計算機，計算機將數(shù)據(jù)處理、顯示。監(jiān)控計算機通過交換機與廠內(nèi)局部網(wǎng)絡(luò)相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（系統(tǒng)構(gòu)成模塊圖見圖2-1）。
　　圖2-1 系統(tǒng)構(gòu)成模塊圖
　　熱網(wǎng)監(jiān)控軟件的設(shè)計采用了組件化的模塊編程，從需求分析上將分為三大組件模塊：數(shù)據(jù)采集與通訊模塊（與智能儀表、現(xiàn)場控制器通訊）、數(shù)據(jù)庫模塊、人機交互模塊。系統(tǒng)軟件功能模型示意圖如圖2-2所示。
　　圖2-2 上位機軟件功能模型示意圖
　　在系統(tǒng)功能模塊劃分好以后，規(guī)劃程序結(jié)構(gòu)和流程圖。程序結(jié)構(gòu)圖是整個程序的框架，流程圖則是程序中描述過程及數(shù)據(jù)流向的一種方法，它們結(jié)合起來可以完成整個監(jiān)控程序的設(shè)計工作。軟件系統(tǒng)的流程圖如圖2-3所示。
　　圖2-3 系統(tǒng)軟件的流程圖
　　在將系統(tǒng)進行模塊劃分后，系統(tǒng)設(shè)計對各個具體模塊的要求如下：
　　（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計
　　數(shù)據(jù)庫設(shè)計時主要完成數(shù)據(jù)庫的建立；實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的基本功能，包括對各種監(jiān)控參數(shù)的建立和修改、數(shù)據(jù)的存儲、查詢等；實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的高級功能——實時報警、數(shù)據(jù)相關(guān)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表分析、報表生成、打印等重要工作。軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的流程圖如圖2-4所示。
　　（2）數(shù)據(jù)采集與通訊模塊
　　監(jiān)控系統(tǒng)軟件采集模塊的設(shè)計主要為了實現(xiàn)系統(tǒng)主機與現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)通訊等功能，軟件將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單的處理后，在人機界面中進行顯示的同時將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，作為監(jiān)測和控制系統(tǒng)的依據(jù)。采集和通訊模塊都是在后臺運行的程序，通過人機界面實現(xiàn)與用戶交互。
　　圖2-4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的流程圖
　　（3）人機界面模塊設(shè)計
　　人機界面設(shè)計是軟件系統(tǒng)中不可缺少的一部分，作為軟件系統(tǒng)與用戶交互的窗口，人機界面的好壞，在一定程度上決定著軟件的受歡迎程度的高低。系統(tǒng)在滿足過程實時監(jiān)控任務(wù)的基礎(chǔ)上，配以靈活、多樣、友善的人機界面，軟件才有可能充分發(fā)揮作用。軟件系統(tǒng)人機界面設(shè)計的流程圖如圖2-5所示。
　　圖2-5 人機界面設(shè)計的流程圖
　　3.結(jié)語
　　熱網(wǎng)監(jiān)測管理系統(tǒng)通過現(xiàn)場儀表采集溫度、壓力、瞬時流量，然后通過數(shù)傳電臺傳送到上位機，在上位機對流量進行運算，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽計量的準確性、系統(tǒng)監(jiān)控的實時性，對用戶端的用汽情況能夠及時了解，而且在今后的工作中能夠?qū)v史數(shù)據(jù)詳細分析，找出數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，使相關(guān)業(yè)務(wù)部門及時掌握蒸汽使用情況，這些都在將來的工作中起著重要的指導(dǎo)作用。
　　
　　參考文獻：
　　［1］陳季卿，楊濤.基于WEB的遠程工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集技術(shù).計算機應(yīng)用，2001，（6）：79-81.
　　［2］劉英立，袁木.基于公用電話網(wǎng)的熱電廠微機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).工業(yè)控制計算機，2002，（6）：23-25.
　　［3］曾紀明.基于普通PC機和智能儀表的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).工業(yè)計量，2003，（2）：25-27.