熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中通訊方式的選擇及應(yīng)用

曹宇　田思慶　鄭家風(fēng)　張炳權(quán)

摘要：隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，眾多熱電企業(yè)已經(jīng)通過(guò)實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)的方式向熱網(wǎng)用戶集中供熱。為了保證集中供熱體系的穩(wěn)定運(yùn)行，熱網(wǎng)公司普遍采用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)熱網(wǎng)用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該文通過(guò)對(duì)幾種通訊方式的比較研究，發(fā)現(xiàn)GPRS技術(shù)在熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中具有很高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：GPRS技術(shù)；熱網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，供熱企業(yè)選擇的通訊方式也越來(lái)越多。熱網(wǎng)由于其特有的特點(diǎn)（如覆蓋區(qū)域廣、各個(gè)站點(diǎn)分散）。為了及時(shí)解決熱網(wǎng)用戶的需求，通訊方式的選擇就顯得非常重要。該文就是根據(jù)系統(tǒng)的控制功能和要求，通過(guò)比較各個(gè)通訊方式之間的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最適合的通訊方式為城市熱網(wǎng)提供服務(wù)。

1熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施原則

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)就是對(duì)熱網(wǎng)用戶進(jìn)行供暖，它肩負(fù)著整個(gè)供熱系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，需要處理大量的數(shù)據(jù)，其中包括全網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)參數(shù)，了解熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作情況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題.為了保證熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)供熱均勻，滿足用戶需求，對(duì)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提出以下要求：

1）實(shí)時(shí)性。第一時(shí)間收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)用戶進(jìn)行配置處理，上傳和下傳時(shí)間必須得快。

2）靈活性。由于熱網(wǎng)系統(tǒng)的本身特點(diǎn)，大都在城市密集區(qū)，很難架設(shè)電纜，需要特別靈活、覆蓋面廣的通訊方式。

3）安全陸及可擴(kuò)展性。熱網(wǎng)系統(tǒng)面向的都是一些小區(qū)，必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定，且傳輸過(guò)程中不得丟失任何數(shù)據(jù)。為了減少熱網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，選用性?xún)r(jià)比高的通訊方式也至關(guān)重要。

2常用通訊方式的比較

對(duì)于熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)而言，通訊方式在其中發(fā)揮著重要的作用，它不僅可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、而且可以完成系統(tǒng)的相關(guān)功能?，F(xiàn)如今，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)所使用的通訊系統(tǒng)根據(jù)方式的不同分為有線和無(wú)線通訊。按照通訊網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型來(lái)看，又可分為公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)兩種通訊方式?，F(xiàn)將熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的幾種通訊方式進(jìn)行比較，如表1所示。

1）Wi-Fi通訊方式?，F(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊方式。Wi-Fi就是準(zhǔn)許把一種電子設(shè)備連接到一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)的技術(shù)，也就是可以把有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。它具有傳輸速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

2）485總線通訊方式。各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一條總線進(jìn)行連接，通過(guò)采用內(nèi)部通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種的通訊方式就是485總線方式，它屬于有線專(zhuān)線。485總線通訊方式可以支持多個(gè)節(jié)點(diǎn)用戶間進(jìn)行通訊，且通訊方式比較可靠、運(yùn)行成本較低。熱網(wǎng)的通訊距離遠(yuǎn)、用戶又相對(duì)較分散、且各個(gè)供熱站本身的限制，所以485總線在遠(yuǎn)距離、大規(guī)模熱網(wǎng)用戶中一般都不會(huì)被應(yīng)用。

3）無(wú)線電臺(tái)通訊方式.我國(guó)采用的專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆峙漕l段主要分布在220-240MHz范圍里，同時(shí)也包括800MHz等分散頻段，所以無(wú)線電臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)就比較穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)性也比較好，無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)多采用這種通訊方式。由于無(wú)線電臺(tái)主要采用主站呼叫、子站應(yīng)答的數(shù)據(jù)采集模式，會(huì)導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)的擴(kuò)容性不好。同時(shí)，由于熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)里的用戶人數(shù)不斷增加，熱力站總數(shù)也會(huì)相應(yīng)的增加，這樣下來(lái)無(wú)線電臺(tái)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)陸就會(huì)大大降低，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)于大城市，隨著大城市規(guī)劃及建設(shè)力度不斷增加，許多高樓大廈也會(huì)阻擋信號(hào)傳輸，這樣肯定會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)正常傳輸有相當(dāng)大的影響，而且外部天氣環(huán)境也會(huì)影響無(wú)線電臺(tái)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。為了克服以上的不足，肯定會(huì)增加各個(gè)站臺(tái)的巡查、修復(fù)等工作，這樣下來(lái)成本肯定會(huì)上升。而且隨著科技的發(fā)展，國(guó)家對(duì)無(wú)線電頻譜資源的進(jìn)一步管控，使得其收益會(huì)進(jìn)一步降低，基于以上原因，在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，無(wú)線電臺(tái)通訊方式已經(jīng)不再是供熱企業(yè)的最佳選擇。

4）GPRS通訊方式。GPRS網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)專(zhuān)線（或者h(yuǎn)aternet）用TCP/IP或者UDP數(shù)據(jù)包方式傳輸數(shù)據(jù)GPRS網(wǎng)絡(luò)。GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作流程主要是通過(guò)RS-485或者RS-232接口，然后現(xiàn)場(chǎng)儀表把得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS DTU上，GPRSDTU把得到的數(shù)據(jù)達(dá)成了CP/IP或UDP數(shù)據(jù)包，最后將發(fā)送到移動(dòng)數(shù)據(jù)專(zhuān)線（或者Internet）上固定的IP上，這樣就完成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸工作。此外，GPRS網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)電路交換模式作用在計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的路由器和移動(dòng)終端上，主要負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)的分組傳遞，這樣可以保證用戶在端到端的分組轉(zhuǎn)移模式下傳輸數(shù)據(jù)，安全可靠。同時(shí)為了保證每位用戶在占用多個(gè)無(wú)線信道的同時(shí)，又可以共享同一無(wú)線信道，我們采用GPRS網(wǎng)絡(luò)的分組交換技術(shù)，可以很高效的利用網(wǎng)絡(luò)資源，數(shù)據(jù)傳輸速率也可以達(dá)到一個(gè)很高的水平。GPRS網(wǎng)絡(luò)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如數(shù)據(jù)傳輸速度快、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)量小、受外界干擾小等。但是它通訊運(yùn)行成本很高，對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商的依賴(lài)程度也較高，因此很多大型的熱電公司對(duì)此就給與否決。但是隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展及電信運(yùn)營(yíng)商成本的降低，GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被很多熱電公司所采用。

3GPRS網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)

GPRS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)主要由GPRS網(wǎng)絡(luò)、智能GPRS無(wú)線控制終端、PLC控制模塊、遠(yuǎn)程上位機(jī)管理系統(tǒng)、人機(jī)界面等組成，構(gòu)架合理，非常方便實(shí)際操作。如圖1則為GPRS通訊系統(tǒng)的構(gòu)架圖。

GPRS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)：

1）較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。GPRS自身具有實(shí)時(shí)在線的特性，系統(tǒng)除了沒(méi)有延遲，無(wú)需輪訓(xùn)就能同步接收、完成很多數(shù)據(jù)的采集，可以很好的滿足系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的具體要求。

2）覆蓋范圍廣。隨著電信運(yùn)營(yíng)成本的降低，GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍可以進(jìn)一步的增加，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以完成熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的控制和管理.不限時(shí)間、地點(diǎn)，可以很好地滿足偏遠(yuǎn)山區(qū)及一些地形比較復(fù)雜的區(qū)域”。

3）建設(shè)周期短。只要有網(wǎng)就可以個(gè)構(gòu)建一個(gè)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，它投資小，節(jié)約資源。GPRS具有雙向信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以很好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整等控制操作。

4GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作原理

在以往的通訊系統(tǒng)里，一個(gè)數(shù)據(jù)的連接必須要?jiǎng)?chuàng)建和保存另一個(gè)信道連接，且不能跟其他數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊，非常不便。當(dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)以后，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)有分組交換技術(shù)，可以在不同的用戶之間通過(guò)一個(gè)傳輸通道，方便快捷，可以在很大程度上進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，提高寬帶的利益效率，進(jìn)一步解放熱網(wǎng)系統(tǒng)。圖2則為GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作原理圖。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展完善，通信費(fèi)用也在逐年降低，以前電路通訊以秒進(jìn)行收費(fèi)，現(xiàn)在GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收費(fèi)是按照字節(jié)來(lái)計(jì)算，非常方便。在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)被分成一定長(zhǎng)度的包，通過(guò)預(yù)先分配信道建立連接，然后根據(jù)數(shù)據(jù)包的信息，尋找可用的信息資源將數(shù)據(jù)發(fā)送。在這種傳輸方式下，資源可以被所有熱網(wǎng)用戶分享使用。而GPRS技術(shù)就是把網(wǎng)絡(luò)跟計(jì)算機(jī)巧妙的連接在一起，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)展。GPRS模塊通過(guò)GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制裝置進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，非常適合熱電企業(yè)。

5結(jié)論

通過(guò)比較幾種通訊方式發(fā)現(xiàn)，GPRS技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)可靠性高，建設(shè)成本和維護(hù)成本也存在一定的優(yōu)勢(shì)，隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善和費(fèi)用的降低，對(duì)于提高供熱企業(yè)的工作效率和產(chǎn)值，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，值得推廣應(yīng)用。