一．概述： 按照新一輪城市建設和經濟發(fā)展規(guī)劃，城市建設和經濟發(fā)展對優(yōu)化城市能源結構提出了更高的要求。而推行熱電聯(lián)產、城市集中供熱，是解決城市能源結構和環(huán)境污染問題的有效措施，充分體現節(jié)約能源、保護環(huán)境，提高能源利用效率、企業(yè)經濟效益和社會效益的最佳途徑。所以既有利于節(jié)約能源，又有利于提高熱電企業(yè)的經濟效益和社會環(huán)境效益，給熱電企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了更加廣闊的前景。 隨著熱用戶的不斷增加，熱用量不斷的加大，而怎樣才能更好，更有效的對整個熱網管道，熱用戶計量進行管理呢？利用遠程監(jiān)測，對整個熱網管道，儀表進行跟蹤監(jiān)控，不僅可以全面掌握整個熱網管線供熱狀態(tài)，還能快速、準確的反映儀表故障報警信息，方便維護人員及時查修，這樣不僅節(jié)省大量的人力、物力，而且極大的提高了熱網的現代化管理水平。城市熱網監(jiān)控作為數字化城市的一個方面，已顯示出越來越重要的作用。一、 項目需求   　　將下屬的66個分站的數據傳遞到傳送到熱網控制中心，由于各站之間與熱網控制中心距離很遠，因此針對本項目，采用GPRS無線網絡進行數據通訊是最具性價比的方式。同時，由于系統(tǒng)以后需要根據需求擴展，要求對系統(tǒng)的開放性、可維護性和擴展性給予充分考慮。 三、 系統(tǒng)設計原則 1．安全可靠穩(wěn)定性原則：系統(tǒng)的安全可靠運行起著十分關鍵的作用，因此在系統(tǒng)建設過程中，將系統(tǒng)的安全可靠性穩(wěn)定性作為設計的首選原則。 2．開放性原則：堅持開放行原則，為今后系統(tǒng)的升級擴展維護和二次開放過程提供較大的靈活性。 3．技術先進性原則：保證系統(tǒng)的先進性，只有這樣，系統(tǒng)才能經受實際的考驗，保證不會被淘汰。 4．經濟性原則：經濟性原則不僅體現在設計過程中，而且會為系統(tǒng)今后的維護降低成本。 5．操作維護簡單原則：系統(tǒng)不僅要功能完善，而且應該操作簡單，維護方便，這會為使用人員帶來很多操作的方便性。 6．可擴展性原則：為了使系統(tǒng)具有一定的應變能力，可以方便的修改和靈活的擴充，應使系統(tǒng)保證一定的可伸縮性。四、 系統(tǒng)拓撲圖   　　系統(tǒng)應用于城市集中供熱，主要解決供熱廠、熱交換站及熱網運行狀態(tài)監(jiān)測，及時有效地獲取城市供熱、輸熱、管網末端的實際運行數據，為供熱管網的質調和量調提供科學的依據?！　〕鞘泄嵯到y(tǒng)主要由控制中心、供熱站（傳感器和PLC）、加熱站（包括泵和PLC）、無線傳輸設備組成的。   1、應用方案：　　系統(tǒng)主要由中心監(jiān)控軟件(力控)、CM3150P、西門子 PLC、VIPA PLC構成，這種方式的主要特點是結構分散、開放性好、穩(wěn)定性強、性價比高并且擴展容易。 主要工作方式： 力控軟件主要負責數據采集、通訊處理、人機界面和WEB發(fā)布等工作； VIPA PLC主要是安裝在供熱站中，用來控制現場溫度、壓力、流量、液位信號的采集；現場各調節(jié)閥的控制。 廈門才茂通信技術有限公司CM3150P無線通信模塊主要將vIPA PLC采集到的各個供熱站數據轉為無線通訊，并將數據通過無線GPRS網絡傳遞給力控軟件； 兩臺SIEMENS PLC互作冗余，同時負責加熱站的現場儀表和設備的通訊及數據采集和控制。一旦有一臺PLC癱瘓，系統(tǒng)可以在最短的時間內自動實現冗余PLC的智能切換，以此來保證加熱站系統(tǒng)監(jiān)控的絕對可靠性。

CM3150EP的技術參數 　　CM3150EP GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數據終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。 無線參數 支持EGSM900/GSM1800無線網絡 GPRS multi-slot class 10 編碼方案：CS1~CS4 符合SMG31bis技術規(guī)范 Compliant to GSM phase 2/2+ 支持數據、語音、短信和傳真 硬件系統(tǒng) CPU:工業(yè)級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業(yè)內最高級CPU) FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業(yè)內最大內存容量) SDRAM：64MB（可擴展至256MB） 接口： 1個RS485接口（根據需要，可支持TTL/RS422/RS232），串口速率110~230400bits/s 指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。 天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。 SIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。 電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。 語音接口：標準的耳機麥克風接口。 供電： 外接電源：DC 9V 500mA 寬電壓供電：DC 5-35V 通信電流：350mA 待機電流：35mA 工業(yè)級無線模塊 GRPS模塊：Simens MC39i 尺寸 外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件） 其他參數: 工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC 儲存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結) 軟件功能 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。 支持RSA，RC4加密算法 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 支持虛擬數據專用網（APN） 透明數據傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式 支持數據中心動態(tài)域名和IP地址訪問 支持雙數據中心備份 支持多數據中心 支持主從模式 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。 支持短消息備份及告警。 多重軟硬件看門狗 數據包傳輸狀態(tài)報告。 標準的AT命令界面 可以用做普通撥號MODEM 支持telnet功能。 支持遠程配置，遠程控制 通過串口軟件升級 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
　　　加熱站：力控軟件設在中央數據中心。由兩臺嵌入CP5611通訊卡的采集服務器互作冗余備份，同時采集下位SIEMENS PLC的現場數據。一旦一臺采集站的計算機癱瘓，另一臺計算機的力控軟件可以自動的接過監(jiān)控的任務，實現上位機的冗余，畫面同步，數據同步顯示、歷史保存。 力控軟件采用典型的C/S和B/S結構，B/S方式是作為WEB服務器，將實時數據和畫面通過WEB進行發(fā)布，遠端用戶經過授權，無須安裝任何插件，使用標準的瀏覽器通過固定IP或域名綁定進行訪問即可在遠程進行監(jiān)視。C/S方式是力控軟件作為標準服務器端與各分站多個客戶端（通過力控NETSERVER通訊組件）進行通訊?？蛻舳送ㄟ^局域網的IP地址訪問采集站的數據庫數據，在非本地中控室的其他控制室就可實現對現場數據的采集，各儀表和執(zhí)行器的下置控制。 供熱站： 力控同樣設置在中控室內，現場66個供熱站點分散在一定的區(qū)域內。 在每個供熱站需要有一組相應的采集設備。這里使用VIPA的214CPU作為RTU（數據采集模塊）。由該CPU上的IO模塊，采集供熱站的現場數據，并由自帶的串口和DTU連接。上位的力控在進入運行后，通過因特網的TCP/IP協(xié)議與各個分供熱站的DTU進行通訊，采集每個供熱站現場的開關量、模擬量。同時還可以通過對力控HMI（人機界面）上一些參數的設定來控制現場電動執(zhí)行器或者一些閥門的啟?；蜷_度，來達到根據現場的實際情況調整供暖的溫度。真正做到了在線的遠程監(jiān)控。 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和便利的管理方式，人性化的操作。該供熱站系統(tǒng)的DTU全部采用自動呼叫，斷線智能重新連接的方式。這樣在現場一旦停電或出現電話線信號不穩(wěn)定甚至斷線的情況下，不需要現場再去重新對DTU進行重新的配置。節(jié)省了維護成本，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，并保證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　2、工藝流程　　PLC不僅要控制循環(huán)水泵的起、停，還要間接控制定壓補水泵的起、停和報警輸出。下面以一個供熱站的結構為例進行說明，設P1、P2、P3為三臺循環(huán)水泵，P4、P5為兩臺定壓補水泵，P6為PLC的報警輸出。兩臺定壓水泵公用一臺變頻器，由變頻器直接控制，兩泵電器互鎖。變頻器的起、?？刂品譃槭謩雍蚉LC控制。變頻器輸入有一路壓力傳感器信號（反饋量），一路電位器信號（參考量），三路開關量（起、停和復位）。有兩路輸出信號（故障報警和低于5 Hz運行）。手動控制設有兩個停止按鈕，一個為接觸器的分斷按鈕，一個為變頻器的軟停車按鈕。需要注意的是因為變頻器的停車均設為軟停車，所以手動停車時應該先按軟停車按鈕，軟停車結束后再分斷接觸器（時間由實際情況定）。變頻器的故障復位信號也設有手動和自動兩路輸入。每面柜有一套氣候補償器，其輸入由外接傳感器輸入，輸出控制電動調節(jié)閥，氣候補償器具有聲光報警功能。 水流開關用于檢測水泵啟動后管路內是否有水流通過，若泵運行為兩用一備則每臺泵前端安裝一個水流傳感器、共計3個。或一用一備則兩臺泵共計安裝一個水流傳感器。具體工作過程為：PLC啟動某臺泵后，經過設定的延時，PLC將檢測該泵的水流傳感器輸出信號，若該信號指示無水流動則PLC判定該水泵故障，產生故障報警信號、并通過dtu向中心控制軟件發(fā)出信號，再由中心將該水泵斷電并將該泵的備用泵投入運行。 當管路壓力趨于設定值，變頻器工作頻率很低，此時水泵的轉速非常低，水流開關亦有可能發(fā)出無水流信號，這種情況并非故障，PLC將通過檢測變頻器的低頻輸出信號來區(qū)別（低于5 Hz時變頻器輸出一路信號）。正常情況下水泵24小時進行自動切換，運行備用泵。
　　 3、通信方式 (1) 現場發(fā)起通訊（下位為主，上位為從），如下圖所示：   GPRS 通訊控制器 是控制中心與數據采集器（PLC）之間通訊的樞紐，所謂通訊方式以供熱現場為“主”指的即是如此。定制的 GPRS 通訊控制器掌握著數據采集器（PLC）通訊協(xié)議的控制命令。定時上傳數據前， GPRS 通訊控制器先從 PLC 中讀取數據并存儲，然后再向控制中心傳輸已取到的數據。 從控制中心發(fā)起通訊（上位為主，下位為從），如下圖所示： 廈 門 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen CaiMore Technology Co,.Ltd 地址:廈門市前埔工業(yè)區(qū) 55 號思明光電大樓 4F 9 電話/TEL: +86-592-5975886 網址:http://www.caimore.com 傳真/FAX:+86-592-5975885 先由控制中心向數據采集器（ RTU ）發(fā)出“要數據的”請求，數據采集器（ RTU ）接到通訊請求后，再向控制中心傳輸數據。這種通訊方式：是將 GPRS 通訊模塊看作是透明的。也既是“透傳”方式。這種通訊方式，是控制中心上位軟件掌握著數據采集器（ RTU ）通訊協(xié)議的控制命令。所謂通訊方式以控制中心為“主”指的即是如此

五、系統(tǒng)功能與特點
1、功能 該供暖監(jiān)控系統(tǒng)（GPRS 遠程監(jiān)控）主要完成對工藝流程的監(jiān)測、控制以及數據的處理、存儲、分析以及報表打印等任務。 工藝流程顯示顯示各換熱站工藝流程，包括溫度、壓力、流量、液位等工藝參數、所有設備運行狀態(tài)以及各控制回路的詳細參數等； 調節(jié)回路顯示包括所有調節(jié)回路，可修改設定值、控制方式、調節(jié)參數等，并有實時趨勢圖便于進行PID 回路整定； 設定值顯示包括所有必需參數的設定值、控制方式、調節(jié)參數以及其它聯(lián)鎖值、報警值等； 報表顯示和打印 采用了DDE 技術，從而使用戶能夠直接使用Excel 編制報表，借助Excel 的強大功能，用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報表；歷史數據的存儲與檢索對重要的數據進行在線存儲，數據的存儲時間最長為10 年?？梢酝ㄟ^歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式來檢索歷史數據； 控制在監(jiān)控計算機上可以進行遠程手動控制，使用鼠標、鍵盤控制PLC 來啟動和停止現場的設備； 安全管理 對重要設備的操作、重要參數的修改均會自動記錄，包括登錄的操作員、對設備進行的操作 2、特點 (1) 先進性 本方案設計中不僅采用了先進的軟、硬件，而且著眼于企業(yè)“管控一體化”的需求，貫徹了數字化、信息化環(huán)保的先進思想，使企業(yè)生產數據的進一步智能應用成為現實。該方案使控制系統(tǒng)有機地成為企業(yè) 整個IT 架構的一部分。 本系統(tǒng)采用先進的計算機控制系統(tǒng)，主要用于城市熱網的生產控制、運行操作、監(jiān)視管理?？刂葡到y(tǒng)配有可靠的硬件設備和功能強大、運行可靠、界面友好的系統(tǒng)軟件、編程軟件、控制軟件。 (2) 高可靠性 ① 與傳統(tǒng)的無線電臺傳輸相比，GPRS 網的數據傳輸抗干擾能力更強，且通訊覆蓋范圍遠遠強于前者； ② 現場控制站PLC 對工藝過程的控制不會因監(jiān)控計算機的癱瘓而受影響； ③ 現場控制站的PLC 能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠運行，并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結構堅固、抗腐蝕、適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障間隔時間（MTBF）15 年。 (3) 強大的功能 ① PLC 的編程語言符合IEC61131-3 標準，易學、易懂、易用； ② CPU 內置軟PID，并提供了豐富的指令集及函數庫，用戶直接調用； ③ 組態(tài)軟件圖庫豐富，網絡功能強大，報警、報表、歷史數據以及二次開發(fā)功能完善而易用。 (4) 優(yōu)良的開放性 ① TCP/IP 協(xié)議是目前開放性最好的協(xié)議，可以輕松進行系統(tǒng)擴展； ② 組態(tài)軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API 編程接口，方便接入全廠MIS 系統(tǒng)； ③ 同時也為世界各大廠商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron 等的設備提供了完善的驅動程序庫，從而可以將其它系統(tǒng)輕松接入本系統(tǒng)。（5）工程截圖
六、結束語
　　該方案實現了對換熱站運行參數的集中監(jiān)視、控制，與老系統(tǒng)相比，可以大量的減少維護人員，部分供熱站還實現了無人值守，提高企業(yè)的經濟效益。與使用傳統(tǒng)無線電臺相比，該方案具備更好的抗干擾性（尤其是在城市中）、數據傳輸安全性。相信這種遠程監(jiān)控方案將在城市管網、熱網、石油、地震檢測、電力等一些無線遠程數據監(jiān)控中得到更大范圍應用。