城市熱網綜合監控系統的總體設計★

曹 宇 田思慶,2* 鄭家風

(1.佳木斯大學機械工程學院，黑龍江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大學信息電子技術學院，黑龍江 佳木斯 154007)

城市熱網綜合監控系統的總體設計★

曹 宇1田思慶1,2*鄭家風1

(1.佳木斯大學機械工程學院，黑龍江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大學信息電子技術學院，黑龍江 佳木斯 154007)

采用基于PLC的監控終端，對熱力站的二次側管道出水溫度與壓力進行實時監控，并通過GPRS無線通信傳輸至首站的中央控制室，由計算機經過數據處理，模糊控制發出控制命令，對熱力站一次側進水電動調節閥進行調整，從而保證熱力站的溫度保持在一定范圍內，保證熱網的穩定運行。

集中供熱，城市熱網，監控系統，GPRS

集中供熱已是現代城市發展的主流趨勢，它能很好的解決傳統小型鍋爐供熱所造成的空氣污染的缺點。從根本上來講，集中供熱早已超出它自身的應用范圍，達到了一個新的社會高度，其價值是不能用精確的度量單位衡量的，具有一定意義的經濟效益及社會效益。目前，熱網監控基本上是為了對熱網系統進行集中、分區域控制，并都已采用計算機技術進行監控管理。對熱網現代化管理關鍵部件之一的熱網監控系統來說，通過與計算機結合所構成的熱網控制系統，可以大大增強城市供熱實施集中、分區域控制的監管，可以在較大程度上提升供熱網安全、高效運行。

1 城市集中供熱系統的研究

1.1 城市熱網的總體結構

城市熱網控制系統主要由中央控制室、鍋爐熱水供熱源、熱力站和熱網用戶四部分組成，中央控制室就相當于命令發布者，它對熱網用戶進行直接或者間接領導，對供熱結果有很大的影響。作為城市集中供熱的鍋爐熱水供熱源來說，它的作用就是將燒開升溫的熱水用循環泵送到供熱源的首站，然后經過首站的水—水熱換器處理后送至一次管網，即供熱管網。熱力站作為給熱網用戶提供熱水的直接部門，只有當熱水的進出口溫度、熱水流量、壓力達到預先設定的工程值后，才可以經過板式熱交換器將熱力站的熱水調成合適熱網用戶的熱水溫度，然后由二次管網將其送至各個采暖建筑，送進千家網戶。如圖1所示為城市熱網系統概圖。

1.2 首站及各換熱站的地理位置

首站與各換熱站的地理位置如表1所示。

表1 首站與各換熱站的距離 m

由表1可知，換熱站與首站距離相對較遠，所以我們有必要對熱網系統的運行情況進行全方位的遠程監控，同時也為了保證熱網系統穩定、流暢、經濟和安全的運行操作，且能及時發現問題解決問題，故我們有必要對熱網傳統方式進行改進。

2 城市熱網綜合監控系統的總體設計

2.1 系統設計的總體原則

熱網主要是由熱網首站、集中供熱工程熱源、首站、一次管網、二次管網、熱力站和用戶組成。而熱網首站為了便于操作、運行和監控人員對熱網進行監控和調試工作，跟各個熱力站的比例電磁閥、熱水系統控制裝置，循環泵等必要的就地裝置建立了一定的聯系。為了讓所有設置的控制和操作都掌握在熱網控制系統里，把所謂的就地控制裝備連接其所必須的通信接口和硬接線，跟熱網控制系統相連接，使熱網控制系統起主導作用的效果。這樣就可以實現熱網控制系統的自動化控制，通過熱網首站和各個熱力站控制系統與熱網監控控制室的計算機進行通信網絡的相連接，可以大大提高熱網的運行效率，減少經濟運行成本，方便群眾，方便自己。

熱網綜合監控系統為了能在規定的情況下自動的維持系統正常運轉，具體包括以下幾個方面：

1)數據實時采集。

熱網綜合監控系統主要是通過通信網絡進行連接，然后實時采集全網的信息并及時更新，如各個熱力站的各種運行參數，各個設備的運行情況等等。

2)自動監控系統。

自動監控系統可以根據實時監控的數據和系統反饋情況，根據預先設定好的參數，自動調整設備的一系列參數及自動控制裝置的啟動停止。

3)遠程控制裝置。

監控站的操作人員根據計算機界面的一些實時信息，通過鼠標或者鍵盤根據相應的設備參數，及時自動或者手動控制裝置進行加減停。

4)系統報警裝置。

當熱網監控系統出現設備異常或者是參數超標等情況時，危險報警燈會及時發出報警信號信息，及時通知工作人員進行維修。

5)電機保護。

在熱網監控系統里有循環泵的啟動失敗及報警界面，一旦電機出現問題，系統會自動運行循環泵過載保護及報警。

6)系統操作問題。

熱網監控系統具有手動和自動兩種形式，可根據環境外部情況及熱網用戶的實際溫度進行選擇手動還是自動。

2.2 熱網監控系統的總體結構

熱網監控的整體結構如圖2所示。

熱網監控系統硬件由熱網監控中心服務中心、GPRS網絡、DTU裝置、傳感器、溫濕度采集裝置等組成。

1)熱網監控調度中心主要是為了滿足熱網用戶的需求，通過及時收集各個換熱站運行參數，歷史數據和網絡發布等情況，主要是為了調度信息，由各不相同的服務器和工作站組成。

2)根據需要，現場設備主要由換熱站內部的控制器、PCI數據采集卡、液晶顯示屏、無線采集設備、現場一次元件熱電阻、壓力變送器等組成。

3)通訊網絡全權由GPRS網絡提供。

而軟件則主要由調度中心監控軟件，換熱站組態軟件及通訊軟件組成。

1)調度中心的監控軟件主要是基于B/S結構，用Internet或者是內部局域網來遠程訪問的，如果沒有安裝客戶端，則需要打開IE瀏覽器即可進行數據查詢。監控軟件主要安裝在監控中心的服務器上，通過監控各個換熱站的熱網運行情況，并根據各個站運行參數，例如壓力，熱水流量，室內外溫度等，及時向現場設備發送實時參數設置指令，便于進一步控制熱網溫度。且服務器具有保存功能，每間隔一段時間就會將換熱站的數據存入歷史數據庫，及時保存，及時操作。

2)調度中心通訊軟件主要的任務是為了完成快速掃描各個換熱站的最新數據，也可以隨機抽取任意一個換熱站進行數據采集，采集的數據可以作為實施數據也可以作為歷史數據當做參考，

而作為通訊軟件的另一個部分的現場控制器或無線采集裝置來說，其作用主要是自動響應監控中心軟件的呼叫，隨時接收上位機的指令，按照要求提供各種數據支持服務。

3)換熱站組態軟件通過對現場壓力、流量、溫度等一次元件的數據采集，然后進行刪選剔除一些不良數據，并迅速將采集到的運行數據存儲到本地的數據庫中，存儲時間，采集周期可以自行進行設定，并將運行參數以圖畫的形式顯示在每一個換熱站的現場，然后隔一段時間將數據傳輸到監控中心，隨時進行備份。

3 城市熱網集中監控系統的整體作用

城市熱網集中監控系統主要是一套面向城市集中供熱領域進行開發的控制系統，通過將通訊網絡與監控中心、熱力站、熱源相連接，然后把各個熱力站和熱源看做一個整體進行調控，這樣整個熱網監控系統就成為一個相互連接的整體，達到統一控制、集中監控，從根本上提高了城市集中供熱的自動化程度，節約資源、節約成本。

通過采用監控中心與熱力站監控部分分工協作，監控中心負責全系統的參數及供熱負荷預測，根據各個熱力站發出的控制參數及指令，及時控制，以便實現全網的控制。各個熱力站也可根據自己檢測的參數和指令對自己的熱力站進行控制，在情況異常的條件下，及時反饋信息到監控中心，并采取強有力的措施進行控制。通過監控中心的統一調度，各個熱力站互不干擾，獨立完成各自的工作，即使某一熱力站出現問題，也不會影響其他熱力站，并通過監控中心及時解決。

4 結語

本文通過全面介紹熱網遠程換熱站監控系統的數據采集和監控的實現過程，通過對硬件、軟件的分析和總結可以看出，熱網遠程控制系統具有較好的實用性和操作性，非常適合現代城市的發展要求，值得推廣使用。

[1] 張杰瓊,郭智輝.GPRS 技術與城市熱網監控系統的關系[J].信息工程,2014(7):52-53.

[2] 李寶山.無線遠傳測溫裝置在供熱系統中的應用[J].區域供熱,2015(1):82-85.

[3] 江 杰，趙鳳鳴，陳洪翰，等.Ethernet Powerlink調度機制與實時通信剖析[J].自動化儀表，2013，34(2):84-88.

[4] 陳青峰，童 靈，傅銘峰.熱力站節能控制系統[J].自動化儀表，2016，43(7):763-767.

[5] 熊 璐.GPRS技術在數據采集與監控系統中的應用[J].數字技術與應用,2014(12):108.

Overall design of distributed urban heating network integrated monitoring★

Cao Yu1Tian Siqing1,2*Zheng Jiafeng1

(1.CollegeofMechanicalEngineering,JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China; 2.CollegeofInformationScienceandElectronicTechnology,JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China)

Namely through the use of PLC-based monitoring terminal of the secondary side of the heat pipe station temperature, pressure real-time monitoring, followed by GPRS wireless communication to the first stop of the central control room by the computer through data processing, fuzzy control issued a control order, the thermal power station on the side of the water to adjust the electrical control valve to ensure that the temperature of the thermal station to maintain a certain range, to ensure the stable operation of the heating network.

central heating, urban heating network, monitoring system, GPRS

1009-6825(2017)02-0125-02

2016-11-10

曹 宇(1991- )，男，在讀碩士

田思慶(1965- )，男，碩士生導師，教授

TU995.3

A

★:佳木斯大學應用重點項目(項目編號：12Z2201526)；佳木斯大學研究生科技創新項目(項目編號：LZ2016_002)