GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

田海川

摘 要：熱力站調(diào)度部門需要對(duì)不同地理位置的換熱站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的主要是記錄換熱站的溫度、壓力等參數(shù)，并根據(jù)各個(gè)換熱站監(jiān)測(cè)得出的參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)換熱站運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證冬季供暖工作正常運(yùn)行。文章對(duì)GPRS技術(shù)作了簡(jiǎn)單介紹，根據(jù)熱力企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。

關(guān)鍵詞：GPRS；熱力站；數(shù)據(jù)監(jiān)控；熱力監(jiān)控系統(tǒng)

目前我國(guó)熱力站在管理和運(yùn)行方面大多還處于傳統(tǒng)方式的手工操作階段，傳統(tǒng)的手工操作階段對(duì)參數(shù)測(cè)量監(jiān)控技術(shù)缺乏，不能系統(tǒng)的對(duì)熱力企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行情況作出分析，監(jiān)控系統(tǒng)在工作運(yùn)行期間發(fā)生失調(diào)的情況，將很難被消除，這樣將會(huì)導(dǎo)致用戶供熱不均。傳統(tǒng)的手工操作階段不能在最佳工作情況下運(yùn)行供熱參數(shù)，供熱量和需熱量之間不能達(dá)到匹配，這樣在熱力企業(yè)中要實(shí)現(xiàn)量化管理將會(huì)有一定的困難。改變傳統(tǒng)熱力站的手工操作方式，加快城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中供熱工程的建設(shè)，適應(yīng)熱力站供熱發(fā)展趨勢(shì)需要，要引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和科學(xué)工具，促進(jìn)熱力站供熱技術(shù)水平的全面提高。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段對(duì)熱力站現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，保證熱力站調(diào)度室和各地?fù)Q熱站時(shí)間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信，使熱力站的自動(dòng)化控制水平得到提高，進(jìn)而提高熱力企業(yè)的管理水平。自動(dòng)控制在供熱工程中可以保證供熱系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，并且在經(jīng)濟(jì)上達(dá)到節(jié)能的目的。供熱系統(tǒng)是一個(gè)龐大并且復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，由熱源、熱網(wǎng)和用戶3個(gè)部分組成。城市供熱管網(wǎng)發(fā)展快速，管網(wǎng)規(guī)模和基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)量逐年增加，從傳統(tǒng)的單一熱源到現(xiàn)在的多熱源管網(wǎng)，供熱系統(tǒng)所服務(wù)的用戶數(shù)量也在大規(guī)模增加。供熱系統(tǒng)的管理和建設(shè)是現(xiàn)在研究的一個(gè)重要的課題，要加強(qiáng)對(duì)供熱系統(tǒng)設(shè)備的管理，在節(jié)約能源的同時(shí)提高供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為用戶服務(wù)使用戶滿意。

根據(jù)通信介質(zhì)的不同，最初的自動(dòng)監(jiān)控連接方案有兩種，分別是電話撥號(hào)方案和GPRS在線方案。在電話撥號(hào)方案中，每個(gè)熱力站需要申請(qǐng)一個(gè)普通電話線作為自己專線，每條電話線可以控制10個(gè)換熱站，通過電話線連接到監(jiān)控中心，并且申請(qǐng)一條用來報(bào)警的專用電話線路。電話撥號(hào)方案在投資上資金少，價(jià)格低，在運(yùn)行上費(fèi)用少，工程建設(shè)簡(jiǎn)單容易，缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性比較差，電話撥號(hào)方案在通訊方案中是可行的。GPRS在線方案是在電話撥號(hào)方案的發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，GPRS在線方案采用虛擬專用網(wǎng)技術(shù)和通信系統(tǒng)技術(shù)兩種技術(shù)相結(jié)合在一起，GPRS在線方案的結(jié)構(gòu)是在每個(gè)熱力站上安裝一個(gè)GPRS通信控制器，通過GPRS控制器完成對(duì)熱力站的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，監(jiān)控中心和熱力站之間的通信是通過GPRS無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行連接。GPRS在線方案可以保證供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性。

1 GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)分析

1.1 建設(shè)周期短

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)上周期比較短，而且在投資成本上比較低。GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是一種高效的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以達(dá)到信號(hào)在一定范圍內(nèi)的全覆蓋，是基于衛(wèi)星微波的一種無(wú)線傳輸技術(shù)，在熱力監(jiān)控系統(tǒng)中作為通信傳輸?shù)氖侄慰梢缘玫胶芎玫膽?yīng)用。中國(guó)移動(dòng)GPRS無(wú)線網(wǎng)在廣域網(wǎng)中采用無(wú)線IP技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)連接的手段，供熱工程的熱力監(jiān)控系統(tǒng)以移動(dòng)通信公司GPRS業(yè)務(wù)作為平臺(tái)，在熱力站的實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)做到無(wú)線傳輸和交換。GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)具有較低的建設(shè)成本，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備的安裝和設(shè)備維護(hù)方面都比較方便，GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)上可以利用現(xiàn)有的GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建，所以建設(shè)周期相對(duì)來說要縮短很多。

1.2 自控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)，GPRS無(wú)線網(wǎng)具有實(shí)時(shí)在線的特點(diǎn)，GPRS無(wú)線網(wǎng)在數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸上時(shí)間延遲低，這樣系統(tǒng)在工作的時(shí)候幾乎沒有時(shí)間上的延遲，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控都是實(shí)時(shí)在線的，對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)在接收和處理上都是同步進(jìn)行的，熱力監(jiān)控系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候要保證實(shí)時(shí)性，基于GPRS無(wú)線技術(shù)的熱力監(jiān)控系統(tǒng)恰恰滿足這一點(diǎn)。

1.3 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接和控制

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)熱力站進(jìn)行遠(yuǎn)程連接控制，GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有雙向通信方式特點(diǎn)，調(diào)度中心和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，通過中心站計(jì)算機(jī)人機(jī)交互軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程連接和控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)置，通過遠(yuǎn)程控制對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉等控制操作。

1.4 數(shù)據(jù)傳輸容量大

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量比較大，熱力站的調(diào)度中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心和每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)換熱站數(shù)據(jù)采集點(diǎn)都是通過GPRS無(wú)線網(wǎng)相連接，和熱力站相連接的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)才幾點(diǎn)數(shù)量比較多，在傳輸介質(zhì)中的傳輸數(shù)據(jù)和信號(hào)的量比較大，對(duì)突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸要保證，GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足用戶對(duì)突發(fā)性數(shù)據(jù)的傳輸?shù)囊蟆?/p>

1.5 數(shù)據(jù)傳輸速度快

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸速度快，GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在理論上，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到172kbps，但是實(shí)際上GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可以達(dá)到40kbps。熱力站中的調(diào)度中心和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸速率是10kbps，從數(shù)據(jù)上分析GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱力站采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸速率，GPRS無(wú)線網(wǎng)可以滿足熱力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

1.6 易擴(kuò)展性和易維護(hù)性

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)在平時(shí)的維護(hù)上比較簡(jiǎn)單，而且擴(kuò)展性強(qiáng)。GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工作原理是數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)是依據(jù)IP地址，所以在數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，對(duì)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)要配有自己的靜態(tài)IP地址，靜態(tài)IP地址必須是固定的，或者給監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)分配固定的域名。在熱力站現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)備安裝GPRS模塊，在對(duì)監(jiān)控中心主機(jī)進(jìn)行訪問的時(shí)候，要通過主機(jī)固定的IP地址或者固定的域名進(jìn)行訪問，這樣才可以登錄到主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信交換。

2 GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)組成endprint

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖1所示。GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組成有監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)、GPRS無(wú)線通信網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備等。采用中央和本地分別進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控的方式，在調(diào)度中心的中央控制設(shè)備負(fù)責(zé)熱力監(jiān)控系統(tǒng)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)參數(shù)監(jiān)控監(jiān)測(cè)、本地?fù)Q熱站設(shè)備供熱量和循環(huán)量的自動(dòng)控制。本地?fù)Q熱站主要是按照中央計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制監(jiān)控。

2.1 監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)

熱力站監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)以GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)作為軟件應(yīng)用平臺(tái)，完成對(duì)本地?fù)Q熱站的連接和控制，經(jīng)合法授權(quán)的管理計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和查看現(xiàn)場(chǎng)的工作情況，并發(fā)出控制指令。監(jiān)控中心的管理計(jì)算機(jī)全天候?qū)崟r(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)工作情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出控制指令。

2.2 GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)

GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)整個(gè)熱力監(jiān)控系統(tǒng)中各熱力站、換熱站、管道節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)的連接，保證整個(gè)系統(tǒng)的通信傳輸，確保建立一個(gè)完整的通信網(wǎng)絡(luò)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備

在熱力控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備是控制系統(tǒng)的終端，是可以獨(dú)立工作的設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是獨(dú)立的控制單元，有傳感器、執(zhí)行器和被控設(shè)備組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、與中央控制中心計(jì)算機(jī)通信連接等。

GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)的信息交換主要是把GPRS網(wǎng)絡(luò)和GPRS傳輸終端采用相關(guān)技術(shù)結(jié)合到一起，GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)提供一個(gè)強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)功能，保證熱力監(jiān)控系統(tǒng)的高效和實(shí)時(shí)性（見圖1）。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到熱力站的監(jiān)控系統(tǒng)中，是熱力企業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，GPRS無(wú)線熱力監(jiān)控系統(tǒng)很好地解決了熱網(wǎng)監(jiān)控的問題。

[參考文獻(xiàn)]

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GPRS Wireless Thermal Monitoring System Solutions

Tian Haichuan（College of Energy and Environmental Engineering， Hebei University of Architecture， Zhangjiakou 075000， China）

Abstract： Thermal station dispatching department needs for different geographical location of the heat exchange station real-time monitoring， the purpose of real-time monitoring is primarily to record the parameters such as temperature， pressure， heat exchanger station， and according to the heat exchange station monitoring data， it is concluded that the parameters adjusted heat exchange station operation， ensure the normal operation of the winter heating work. This paper made a brief introduction of GPRS technology， describes the GPRS wireless technology play an important role in thermal monitoring system， puts forward the solution based on GPRS wireless thermal monitoring system.

Key words： GPRS； thermal station； data monitoring； thermal monitoring systemendprint