基于遠程監控的供熱系統的設計

　　摘 要： 本文將蒸汽供熱系統的各個用戶的用汽參數利用數傳電臺傳回熱電廠的監控中心，并將數據進一步處理、統計形成日報、月報。在此基礎上將監控計算機接入廠內部局域網，局域網內的其他部門按管理者設定的權限可以瀏覽相應的數據或曲線。
　　關鍵詞： 遠程數據采集 供熱 數傳電臺
　　
　　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，改善城市環境。隨著供熱用戶數量的大量增加，數據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，而且難以及時發現故障，進而影響汽費結算。如何提高熱網管理水平就成為一個急需解決的問題。
　　目前熱網管理主要有兩種形式，一是人工抄表、制表；二是采用遠程熱網計算機管理系統。前者優點是前期一次性投資小，只要安裝一塊熱量儀到現場，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，管理人員在廠內無法知道現場的運行情況，容易造成大的供熱損失；后者優點是工作效率高，管理人員可以實時監控熱網運行狀態，在線監測熱用戶的用汽情況，防止有偷汽現象發生，實時報警，實時制表分析等。
　　熱網監測系統的通信方式按通信媒介可分為有線和無線兩大類，按通信網絡類型可以分為公網和專網兩大類，比如：最常用的無線數傳電臺屬于無線專網，485總線通信屬于有線專網，利用電話線路的有線MODEM屬于有線公網，GSM/GPRS/CDMA屬于無線公網。目前常用的供熱遠程數據采集解決方案有GSM/GPRS無線遠程數據采集、超短波無線數傳電臺遠程數據采集、電話modem遠程數據采集等。GPRS即通用分組無線業務，是在現有GSM移動網絡系統上發展出來的新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據服務。GPRS是一種新的移動數據通信業務，允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。現場數據經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據SIM卡即可，系統靈活，適用范圍大，但成本高、實現較復雜。電話MODEM遠程數據采集是一種利用既有PSTN電話網絡和線路資源，又通過MODEM把數據加到電話線上的一種遠程數據采集方案。是一種最早使用，現在仍在使用的一種遠程數據采集方式，如遠程糧倉監測系統。工業LAN，RS-485遠程數據采集一般用于工業現場控制系統和普通數據采集場合中，傳輸距離有限，如RS-485最大傳輸距離為1200m，屬專線傳輸。
　　2.系統總體設計方案
　　熱網監控系統由用戶側和熱電廠中心監控側組成。現場的智能流量機將現場采集的壓力、溫度、流量信號通過RS232端口傳至數傳電臺，數傳電臺通過天線將信號發送至中心。中心的數傳電臺通過485/232端口轉換將數據傳至監控計算機，計算機將數據處理、顯示。監控計算機通過交換機與廠內局部網絡相連實現數據共享（系統構成模塊圖見圖2-1）。
　　圖2-1 系統構成模塊圖
　　熱網監控軟件的設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：數據采集與通訊模塊（與智能儀表、現場控制器通訊）、數據庫模塊、人機交互模塊。系統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
　　在系統功能模塊劃分好以后，規劃程序結構和流程圖。程序結構圖是整個程序的框架，流程圖則是程序中描述過程及數據流向的一種方法，它們結合起來可以完成整個監控程序的設計工作。軟件系統的流程圖如圖2-3所示。
　　圖2-3 系統軟件的流程圖
　　在將系統進行模塊劃分后，系統設計對各個具體模塊的要求如下：
　　（1）數據庫設計
　　數據庫設計時主要完成數據庫的建立；實現數據庫的基本功能，包括對各種監控參數的建立和修改、數據的存儲、查詢等；實現數據庫的高級功能——實時報警、數據相關分析、數據統計、圖表分析、報表生成、打印等重要工作。軟件系統數據庫設計的流程圖如圖2-4所示。
　　（2）數據采集與通訊模塊
　　監控系統軟件采集模塊的設計主要為了實現系統主機與現場儀表數據通訊等功能，軟件將采集的數據經過簡單的處理后，在人機界面中進行顯示的同時將這些數據存入數據庫，作為監測和控制系統的依據。采集和通訊模塊都是在后臺運行的程序，通過人機界面實現與用戶交互。
　　圖2-4 數據庫設計的流程圖
　　（3）人機界面模塊設計
　　人機界面設計是軟件系統中不可缺少的一部分，作為軟件系統與用戶交互的窗口，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。系統在滿足過程實時監控任務的基礎上，配以靈活、多樣、友善的人機界面，軟件才有可能充分發揮作用。軟件系統人機界面設計的流程圖如圖2-5所示。
　　圖2-5 人機界面設計的流程圖
　　3.結語
　　熱網監測管理系統通過現場儀表采集溫度、壓力、瞬時流量，然后通過數傳電臺傳送到上位機，在上位機對流量進行運算，不僅能夠實現蒸汽計量的準確性、系統監控的實時性，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對歷史數據詳細分析，找出數據變化的規律，使相關業務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作用。
　　
　　參考文獻：
　　［1］陳季卿，楊濤.基于WEB的遠程工業現場數據采集技術.計算機應用，2001，（6）：79-81.
　　［2］劉英立，袁木.基于公用電話網的熱電廠微機監控系統設計與實現.工業控制計算機，2002，（6）：23-25.
　　［3］曾紀明.基于普通PC機和智能儀表的遠程數據采集系統.工業計量，2003，（2）：25-27.