集中供熱管網遙測遠傳系統研究

孫延剛　王君紅　馬振華

【摘要】隨著計量供熱的推廣，供熱管網運行的穩定性成為一個極其復雜的問題。本文提出采用遙測遠傳系統來采集供回水溫度和水壓，為供熱管網的鍋爐房和泵站的調節提供可靠有效的數據。本文重點對遙測遠傳系統RTU和MTU的工作原理，控制電路，以及數據管理系統的研制進行了一些敘述，對同類的遙測遠傳系統的研制工作有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】數據遙測、供熱管網、供回水溫度、水壓

【中圖分類號】TU995.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0087-01

一、課題的提出

城市供熱管網是極其重要而復雜的網絡系統，由于它在整個集中供熱系統中所占的地位以及在城鄉生產建設和人民生活中所起的作用，其安全可靠的運行和正確有效的管理具有重大的意義。

在我國，傳統的城市集中供熱系統中，對于運行狀態的了解僅靠鍋爐房、泵站出口的就地式儀表測量參數、提供信息。這些信息在時間上、空間上是相互孤立的，即沒有完整的技術渠道將這些分離的信息連接起來。這就在計量供熱系統中產生了問題，如果用戶供熱量進行了調整，而鍋爐房和泵站的運行沒有得到相應的調整，那么節能的目的就得不到實現，而且還容易出現供回水溫度過熱、管網壓力過高甚至有管道破裂等的危險。在管網中設置一定數量的水壓、供回水溫度的監測點，及時了解、掌握管網的運行狀態，并以此作為調度的目標依據是保證供熱管網正常運行的有效方法；也是確保服務質量最簡便的辦法。

二、課題的研究內容

1、系統的整體結構

整個系統由兩大部分：MTU/RTU數據采集傳輸系統和SEVER/CLIENT數據管理系統。RTU負責將溫度、壓力傳感器的模擬信號通過AD轉換變成數字信號輸入CPU，由CPU進行數據處理，并為通訊做準備。然后由CPU將數據傳給MAX232（通訊芯片），再傳給無線通訊設備將數據發射給MTU。MTU則負責接收數據，把由無線通訊設備接收的數據，進行整理出給SEVER（數據服務器）。SEVER將由COM口接收的數據進行整理存人數據庫，以供CLIENT（客戶端）使用。CLIENT使用SEVER的數據進行事實監控，對數據進行整理，做出日報表、日曲線、周曲線、月曲線，為調度提供可靠的依據。

2、MTU/RTU設備研制

MTU/RTU都是采用單片機來設計。因為單片機有可靠性好、易擴展、控制功能強大、價格便宜等特點。而且單片機一般用專用的匯編語言開發，用相應的仿真軟件及仿真器進行調試，可軟件仿真，也可硬件仿真，調試非常方便。

RTU系統包括了供回水溫度測量元件、壓力測量元件、放大器模數轉換器、CPU、鍵盤與顯示、串行通訊接口、MODEM（調制解調器）、發射機以及電源部分組成。測量元件傳來的數據經過放大器放大后在由模數轉換器轉化為數字信號供CPU調用，CPU每隔一秒鐘采一次數，并供顯示用。當發射機接收到同頻段信號時，將進行一次的辨別，如果是該系統的信號，便將接收得到信息經由調制解調器轉換為數字信號送到CPU。CPU將接收的數據放入緩存中，先取第一個字節進行判斷，再判斷結束符，最后進行奇偶校驗、和校驗，經過幾步校驗以后，如果符合設定，才能進行數據處理。因為在無線數據傳輸中，信號的干擾特別多，如果處理不好，將會導致系統的死機、數據不準等現象。對數據分析后，取出主站發來的命令，根據命令做出相應的回復。一般主站發的命令請求現場的數據，這時CPU就將供回水溫度和水壓的數據加上起始位、命令字、地址碼、終止位、校驗和、奇偶校驗位，然后發送給主站。由于本系統的主要功能就是傳遞供回水溫度和水壓三個數據，每個數據經過CPU的處理以后都變成定字節的數據，所以本系統采用定字長的通訊方式，而且處理簡單，可靠性好。當進行其他命令的通訊時會浪費一些字節數，但是其他命令的運行一般是在調試或維護的時候才用。所以采用定字長的通訊方式是合理可行的。

MTU系統包括了CPU、鍵盤與顯示、串行通訊接口、MODEM（調制解調器）、發射機以及電源部分組成。MTU系統的工作原理是：CPU不停的檢測時間，判斷是否到達采集周期，一般15分鐘采集一次數據。每15分鐘CPU向多個RTU依次發送要數的指令，然后接收數據，對接收的數據進行判斷處理后，通過串行通行接口發給SEVER。如果等待接收數據的時間超過了設定時間，CPU將再次向同一臺RTU發送要數指令，如果連續向同一臺RTU發送三次要數指令，還返不回數據，CPU將向SEVER發送某地址的RTU故障的信息，然后向下一臺RTU發送要數指令。

3、數據采集管理系統的開發

根據研究內容與功能要求，本課題所研制的軟件具有的主要功能有：

1、查詢功能

根據用戶輸入的各種查詢條件，查詢出滿足這些條件的記錄；如滿足這些條件的記錄不存在，則顯示相應信息。本軟件可查詢日報表、月報表、日曲線、周曲線、月曲線，及時數據等。

2、瀏覽功能

此功能讓用戶能隨時查看某個數據庫的全部內容，但不包括修改記錄。而且在主街面上可讓用戶監測所有點的實時數據。

3、報表功能

根據某種要求，從某個（或多個）數據庫中整理出有關記錄，并以報表的形式顯示（或打印）。主要是日報表和月報表。

4、幫助

為用戶提供各種操作上的幫助。

本系統數據庫主要包括各點的實時數據表和由各點綜合的表組成，每個點都對應一個數據表（AddressI，I對應相應RTU的地址），Addressl都包括采集時間、供水溫度、回水溫度和水壓四各自段。由各點綜合的表（standAddress）包括各點每小時的供回水溫度、壓力的最大值、最小值、平均值組成。

三、研究的結論

1、壓力檢測遠傳點RTU可根據預先的約定，連續實時地監測位置點的供水壓力，當主站循呼至此時，將循呼的供回水溫度、壓力值傳輸給主站；

2、系統主站點MTU在計算機的支持下工作，24小時連續將各遙測遠傳終端的信息（水壓、流量值）接收并存入系統的數據庫中；

3、在CLIENT屏幕上可監測各采樣點最新的供回水溫度和壓力數據；

4、系統可監測各采樣點發射裝置的運行情況，如有故障及時報警

5、主站點計算機在數據采集管理系統（研制的軟件）的支持下，對城市供熱管網遙測遠傳終端采集的大量技術數據進行綜合分析利用，做到隨時按要求進行存、取、查、改及統計匯總等；

6、可瀏覽各采樣點的水壓日報表，日曲線，周曲線，月曲線；

7、可打印各采樣點的水壓日報表，日曲線；

8、為供熱管網的日常調度提供可靠詳實的數據依據；

9、監測管網的運行情況，為供熱管網的運行調度提供可靠翔實的依據，并為管網故障的搶修提供及時可靠的信息。

參考文獻

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[4]visual Basic 5 Client/Server How to，Noel Jerke等著，機械工業出版社，1197.8