一．概述： 按照新一輪城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,。而推行熱電聯(lián)產(chǎn),、城市集中供熱，是解決城市能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染問題的有效措施,，充分體現(xiàn)節(jié)約能源,、保護(hù)環(huán)境，提高能源利用效率,、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(gè)熱網(wǎng)管道，熱用戶計(jì)量進(jìn)行管理呢,？利用遠(yuǎn)程監(jiān)測,，對整個(gè)熱網(wǎng)管道，儀表進(jìn)行跟蹤監(jiān)控,，不僅可以全面掌握整個(gè)熱網(wǎng)管線供熱狀態(tài),，還能快速、準(zhǔn)確的反映儀表故障報(bào)警信息,，方便維護(hù)人員及時(shí)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(wǎng)的現(xiàn)代化管理水平,。城市熱網(wǎng)監(jiān)控作為數(shù)字化城市的一個(gè)方面,，已顯示出越來越重要的作用。一,、 項(xiàng)目需求   　　將下屬的66個(gè)分站的數(shù)據(jù)傳遞到傳送到熱網(wǎng)控制中心,，由于各站之間與熱網(wǎng)控制中心距離很遠(yuǎn)，因此針對本項(xiàng)目,，采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是最具性價(jià)比的方式,。同時(shí)，由于系統(tǒng)以后需要根據(jù)需求擴(kuò)展,，要求對系統(tǒng)的開放性,、可維護(hù)性和擴(kuò)展性給予充分考慮。 三,、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 1．安全可靠穩(wěn)定性原則：系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起著十分關(guān)鍵的作用,，因此在系統(tǒng)建設(shè)過程中，將系統(tǒng)的安全可靠性穩(wěn)定性作為設(shè)計(jì)的首選原則,。 2．開放性原則：堅(jiān)持開放行原則,，為今后系統(tǒng)的升級擴(kuò)展維護(hù)和二次開放過程提供較大的靈活性。 3．技術(shù)先進(jìn)性原則：保證系統(tǒng)的先進(jìn)性,，只有這樣,，系統(tǒng)才能經(jīng)受實(shí)際的考驗(yàn)，保證不會(huì)被淘汰,。 4．經(jīng)濟(jì)性原則：經(jīng)濟(jì)性原則不僅體現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中,，而且會(huì)為系統(tǒng)今后的維護(hù)降低成本。 5．操作維護(hù)簡單原則：系統(tǒng)不僅要功能完善,，而且應(yīng)該操作簡單,，維護(hù)方便，這會(huì)為使用人員帶來很多操作的方便性,。 6．可擴(kuò)展性原則：為了使系統(tǒng)具有一定的應(yīng)變能力,，可以方便的修改和靈活的擴(kuò)充，應(yīng)使系統(tǒng)保證一定的可伸縮性,。四,、 系統(tǒng)拓?fù)鋱D   　　系統(tǒng)應(yīng)用于城市集中供熱，主要解決供熱廠,、熱交換站及熱網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測,，及時(shí)有效地獲取城市供熱、輸熱,、管網(wǎng)末端的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),，為供熱管網(wǎng)的質(zhì)調(diào)和量調(diào)提供科學(xué)的依據(jù),。　　城市供熱系統(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(shè)備組成的,。   1,、應(yīng)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(gòu)成,，這種方式的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)分散,、開放性好、穩(wěn)定性強(qiáng),、性價(jià)比高并且擴(kuò)展容易,。 主要工作方式： 力控軟件主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、通訊處理,、人機(jī)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(xiàn)場溫度,、壓力,、流量、液位信號的采集,；現(xiàn)場各調(diào)節(jié)閥的控制,。 廈門才茂通信技術(shù)有限公司CM3150P無線通信模塊主要將vIPA PLC采集到的各個(gè)供熱站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為無線通訊，并將數(shù)據(jù)通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳遞給力控軟件,； 兩臺SIEMENS PLC互作冗余,，同時(shí)負(fù)責(zé)加熱站的現(xiàn)場儀表和設(shè)備的通訊及數(shù)據(jù)采集和控制。一旦有一臺PLC癱瘓,，系統(tǒng)可以在最短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)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(shù)參數(shù) 　　CM3150EP GPRS DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器,，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧,。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠,，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線,，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶,，產(chǎn)品支持語音,，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份,，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能,。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利,，環(huán)保,，電力，郵政,，氣象等行業(yè),。 無線參數(shù) 支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò) GPRS multi-slot class 10 編碼方案：CS1~CS4 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范 Compliant to GSM phase 2/2+ 支持?jǐn)?shù)據(jù)、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(nèi)最高級CPU) FLASH：8MB（可擴(kuò)展至32MB）(業(yè)內(nèi)最大內(nèi)存容量) SDRAM：64MB（可擴(kuò)展至256MB） 接口： 1個(gè)RS485接口（根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口,，特性阻抗50歐。 SIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口,。 電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座,。 語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)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(jī)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(shù): 工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC 儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結(jié)) 軟件功能 智能防掉線,，支持在線檢測,，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)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(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN） 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換,，支持多種工作模式 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問 支持雙數(shù)據(jù)中心備份 支持多數(shù)據(jù)中心 支持主從模式 支持短信、語音,、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接,。 支持短消息備份及告警。 多重軟硬件看門狗 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告,。 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面 可以用做普通撥號MODEM 支持telnet功能,。 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制 通過串口軟件升級 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
　　　加熱站：力控軟件設(shè)在中央數(shù)據(jù)中心,。由兩臺嵌入CP5611通訊卡的采集服務(wù)器互作冗余備份,，同時(shí)采集下位SIEMENS PLC的現(xiàn)場數(shù)據(jù),。一旦一臺采集站的計(jì)算機(jī)癱瘓，另一臺計(jì)算機(jī)的力控軟件可以自動(dòng)的接過監(jiān)控的任務(wù),，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的冗余,，畫面同步，數(shù)據(jù)同步顯示,、歷史保存,。 力控軟件采用典型的C/S和B/S結(jié)構(gòu)，B/S方式是作為WEB服務(wù)器,，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和畫面通過WEB進(jìn)行發(fā)布,，遠(yuǎn)端用戶經(jīng)過授權(quán)，無須安裝任何插件,，使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器通過固定IP或域名綁定進(jìn)行訪問即可在遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)視,。C/S方式是力控軟件作為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器端與各分站多個(gè)客戶端（通過力控NETSERVER通訊組件）進(jìn)行通訊,?？蛻舳送ㄟ^局域網(wǎng)的IP地址訪問采集站的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，在非本地中控室的其他控制室就可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集,，各儀表和執(zhí)行器的下置控制,。 供熱站： 力控同樣設(shè)置在中控室內(nèi)，現(xiàn)場66個(gè)供熱站點(diǎn)分散在一定的區(qū)域內(nèi),。 在每個(gè)供熱站需要有一組相應(yīng)的采集設(shè)備,。這里使用VIPA的214CPU作為RTU（數(shù)據(jù)采集模塊）。由該CPU上的IO模塊,，采集供熱站的現(xiàn)場數(shù)據(jù),，并由自帶的串口和DTU連接。上位的力控在進(jìn)入運(yùn)行后,，通過因特網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議與各個(gè)分供熱站的DTU進(jìn)行通訊,，采集每個(gè)供熱站現(xiàn)場的開關(guān)量、模擬量,。同時(shí)還可以通過對力控HMI（人機(jī)界面）上一些參數(shù)的設(shè)定來控制現(xiàn)場電動(dòng)執(zhí)行器或者一些閥門的啟?；蜷_度，來達(dá)到根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況調(diào)整供暖的溫度,。真正做到了在線的遠(yuǎn)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(dòng)呼叫,，斷線智能重新連接的方式。這樣在現(xiàn)場一旦停電或出現(xiàn)電話線信號不穩(wěn)定甚至斷線的情況下,，不需要現(xiàn)場再去重新對DTU進(jìn)行重新的配置,。節(jié)省了維護(hù)成本,，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)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(bǔ)水泵的起,、停和報(bào)警輸出。下面以一個(gè)供熱站的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明,，設(shè)P1,、P2、P3為三臺循環(huán)水泵,，P4,、P5為兩臺定壓補(bǔ)水泵，P6為PLC的報(bào)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,、停控制分為手動(dòng)和PLC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(guān)量（起,、停和復(fù)位）,。有兩路輸出信號（故障報(bào)警和低于5 Hz運(yùn)行）。手動(dòng)控制設(shè)有兩個(gè)停止按鈕,，一個(gè)為接觸器的分?jǐn)喟粹o,，一個(gè)為變頻器的軟停車按鈕。需要注意的是因?yàn)樽冾l器的停車均設(shè)為軟停車,，所以手動(dòng)停車時(shí)應(yīng)該先按軟停車按鈕,，軟停車結(jié)束后再分?jǐn)嘟佑|器（時(shí)間由實(shí)際情況定）。變頻器的故障復(fù)位信號也設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩路輸入,。每面柜有一套氣候補(bǔ)償器,，其輸入由外接傳感器輸入，輸出控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,，氣候補(bǔ)償器具有聲光報(bào)警功能,。 水流開關(guān)用于檢測水泵啟動(dòng)后管路內(nèi)是否有水流通過，若泵運(yùn)行為兩用一備則每臺泵前端安裝一個(gè)水流傳感器,、共計(jì)3個(gè),?；蛞挥靡粋鋭t兩臺泵共計(jì)安裝一個(gè)水流傳感器。具體工作過程為：PLC啟動(dòng)某臺泵后,，經(jīng)過設(shè)定的延時(shí),，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(dòng)則PLC判定該水泵故障,，產(chǎn)生故障報(bào)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(yùn)行,。 當(dāng)管路壓力趨于設(shè)定值,，變頻器工作頻率很低，此時(shí)水泵的轉(zhuǎn)速非常低,，水流開關(guān)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(shí)變頻器輸出一路信號）,。正常情況下水泵24小時(shí)進(jìn)行自動(dòng)切換,，運(yùn)行備用泵。
　　 3,、通信方式 (1) 現(xiàn)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(shù)據(jù)采集器（PLC）之間通訊的樞紐,，所謂通訊方式以供熱現(xiàn)場為“主”指的即是如此。定制的 GPRS 通訊控制器掌握著數(shù)據(jù)采集器（PLC）通訊協(xié)議的控制命令,。定時(shí)上傳數(shù)據(jù)前,， GPRS 通訊控制器先從 PLC 中讀取數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，然后再向控制中心傳輸已取到的數(shù)據(jù),。 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(wǎng)址:http://www.caimore.com 傳真/FAX:+86-592-5975885 先由控制中心向數(shù)據(jù)采集器（ RTU ）發(fā)出“要數(shù)據(jù)的”請求,，數(shù)據(jù)采集器（ RTU ）接到通訊請求后,，再向控制中心傳輸數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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(diǎn)
1、功能 該供暖監(jiān)控系統(tǒng)（GPRS 遠(yuǎn)程監(jiān)控）主要完成對工藝流程的監(jiān)測,、控制以及數(shù)據(jù)的處理,、存儲(chǔ),、分析以及報(bào)表打印等任務(wù)。 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(shù),、所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及各控制回路的詳細(xì)參數(shù)等； 調(diào)節(jié)回路顯示包括所有調(diào)節(jié)回路,，可修改設(shè)定值,、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等,，并有實(shí)時(shí)趨勢圖便于進(jìn)行PID 回路整定,； 設(shè)定值顯示包括所有必需參數(shù)的設(shè)定值、控制方式,、調(diào)節(jié)參數(shù)以及其它聯(lián)鎖值,、報(bào)警值等； 報(bào)表顯示和打印 采用了DDE 技術(shù),，從而使用戶能夠直接使用Excel 編制報(bào)表,，借助Excel 的強(qiáng)大功能，用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報(bào)表,；歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ),，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間最長為10 年?？梢酝ㄟ^歷史報(bào)表或者歷史趨勢曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù),； 控制在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)控制，使用鼠標(biāo),、鍵盤控制PLC 來啟動(dòng)和停止現(xiàn)場的設(shè)備,； 安全管理 對重要設(shè)備的操作、重要參數(shù)的修改均會(huì)自動(dòng)記錄,，包括登錄的操作員,、對設(shè)備進(jìn)行的操作 2、特點(diǎn) (1) 先進(jìn)性 本方案設(shè)計(jì)中不僅采用了先進(jìn)的軟,、硬件,，而且著眼于企業(yè)“管控一體化”的需求，貫徹了數(shù)字化,、信息化環(huán)保的先進(jìn)思想,，使企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。該方案使控制系統(tǒng)有機(jī)地成為企業(yè) 整個(gè)IT 架構(gòu)的一部分,。 本系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),，主要用于城市熱網(wǎng)的生產(chǎn)控制,、運(yùn)行操作、監(jiān)視管理,?？刂葡到y(tǒng)配有可靠的硬件設(shè)備和功能強(qiáng)大、運(yùn)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(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力更強(qiáng)，且通訊覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于前者,； ② 現(xiàn)場控制站PLC 對工藝過程的控制不會(huì)因監(jiān)控計(jì)算機(jī)的癱瘓而受影響,； ③ 現(xiàn)場控制站的PLC 能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠運(yùn)行，并且易配置,、易接線,、易維護(hù)、隔離性好,，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,、抗腐蝕、適應(yīng)較寬的溫度變化范圍,，平均無故障間隔時(shí)間（MTBF）15 年,。 (3) 強(qiáng)大的功能 ① PLC 的編程語言符合IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)，易學(xué),、易懂,、易用； ② CPU 內(nèi)置軟PID,，并提供了豐富的指令集及函數(shù)庫，用戶直接調(diào)用,； ③ 組態(tài)軟件圖庫豐富,，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，報(bào)警,、報(bào)表,、歷史數(shù)據(jù)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(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)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(shí)也為世界各大廠商,，如Modicon、Siemens,、AB,、GE、Omron 等的設(shè)備提供了完善的驅(qū)動(dòng)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(jié)束語
　　該方案實(shí)現(xiàn)了對換熱站運(yùn)行參數(shù)的集中監(jiān)視,、控制,，與老系統(tǒng)相比，可以大量的減少維護(hù)人員,，部分供熱站還實(shí)現(xiàn)了無人值守,，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(shù)據(jù)傳輸安全性。相信這種遠(yuǎn)程監(jiān)控方案將在城市管網(wǎng),、熱網(wǎng),、石油、地震檢測,、電力等一些無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中得到更大范圍應(yīng)用,。