集中供熱網的計算機監控系統
關鍵詞：集中供熱網 計算機控制 計量收費
概述
在供熱計量收費后，熱網由過去的定流量運行變為變流量運行，如果熱網運行不進行相應的技術改造，向計算機監控系統靠攏，則熱網為了保障充足的資用壓頭，只能用高揚程泵運行，造成運行電耗上升、控制系統難以保障正常工作。因此，供熱計量收費后熱網運行必須逐漸實現計算機監控。為了更清楚地描述，這里以碩人時代STEC2000熱網集中監控系統為例進行說明。
該熱網集中監控系統是一整套軟件和硬件平臺。上位監控中心是熱網運行和管理軟件HOMS2.0，現場控制設備為嵌入式控制器。該控制系統能可靠的完成對熱源、熱網及熱力站的數據采集及監控。該熱網監控系統采用分布式計算機系統結構，即分散控制、集中管理。監控中心與熱力站控制相互獨立，互相協調。熱力站控制完成現場控制所需的全部功能：包括采集、分析計算、控制輸出、報警、顯示操作等。監控中心進行集中監測，重要事件報警處理、調度指令發布，為各熱力站的現場控制提供參考。概括起來也可以叫做：“中央監測，統一調度，現場控制”。這種控制模式經過多年的實際工程經驗積累，從現場控制硬件設備和控制軟件到中央監控軟件已經非常成熟，是適合中國國情的熱網集中監控系統運行模式之一。在物理層面上它主要由三部分組成：監控中心、通訊網絡、現場監控設備；在軟件層面上主要包括三部分：現場控制軟件、通訊軟件和中央監控調度軟件。
1 監控中心
熱網的中央監控系統安裝在作為監控中心的服務器上，該服務器將采集現場控制器的數據，監測現場控制器的運行情況并指導操作員進行操作。服務器實時地從現場控制器采集數據以保證其數據庫不斷更新。服務器還向現場控制器發送控制和參數設置指令。操作員從控制中心通過該系統能夠方便地得到熱力站運行的數據并向熱力站下達指令。
熱網監控中心主要由服務器、管理工作站組成。對于系統規模較大的熱力企業來說，如果熱力站規模超過20個以上，建議采用專用的數據庫服務器、通訊服務器以及網絡服務器，運行管理人員主要通過工作站完成各自的工作。
除了監控中心的硬件配置以外，熱網的運行管理軟件可以說更為重要，能否提供一套適合熱力企業的運行管理軟件是選擇整個熱網監控系統的核心環節。對于已經跨入21世紀的熱力企業來說，任何系統管理軟件所不可缺少的功能就是網絡化。對于熱力而言，運行管理系統應具有如下主要功能：B/S結構，直接采用IE瀏覽器技術，支持網絡控制與操作；基于地圖的瀏覽查找、檢索方式，輕松定位各熱力站的位置；采集所有熱力站的歷史數據、實時數據，建立大型歷史數據庫；先進的報警管理功能，可以隨時接收來自各熱力站的故障報警，發出報警信息；優秀的圖形化人機交互界面，用戶使用更加方便；輸出生產報表、管理報表，如日報、周報、月報、年報以及小時平均報表等；專業化的分析、統計、比較功能，方便運行專家分析系統運行狀況；完全開發的數據庫接口，方便二次開發，并實現與企業信息管理系統的融合；其它常用控制軟件的趨勢曲線、報警記錄、權限管理等。
2 通訊網絡
通訊是整個熱網控制系統聯絡的樞紐，各個熱力站、熱源、管道監控節點和泵站通過通訊系統形成一個統一的整體。為了實現運行數據的集中監測、控制、調度，必須建立連接所有監控點的通訊網絡。
隨著網絡技術的飛速發展，各種虛擬寬帶技術越來越成熟，從最初的ISDN到ADSL、VPN（虛擬專用網）、VPDN（虛擬撥號專用網），用戶選擇的空間越來越大，而且各個地方由于電信部門提供的服務在價格和技術上差異較大，對于通訊方式的選擇應該結合實際情況進行仔細分析和比較，最終選擇最適合自己的通訊方式。
該熱網監控系統的通訊部分可以分為上位計算機、現場控制器和通訊網絡三個部分，其中各部分實現的功能如下：
2.1 上位計算機
1）實時數據采集功能：快速掃描各換熱站的最新數據，同時用戶可以自己指定對哪些下位機進行數據采集，其中采集順序可以靈活設定。
2）單站采集，即由用戶指定采集某一個站的數據，單站采集中又分為采集單站的實時數據和采集單站的歷史數據兩種。
3）控制功能：可通過通訊程序來實現遠程控制現場的目的。
4）接收下位機上傳的故障：當下位機判斷現場有故障時，比如回水壓力過低了，或現場斷電了（此種功能必須在UPS支持下才可以成功）會立刻給出報警信息并通知上位機。
2.2 現場控制器
現場控制器采用STEC2000嵌入式控制器，該控制器具備豐富的通訊接口。如電話接口（支持PSTN、VPDN等）、接工業以太網的網卡接口（支持ADSL等）、接工業總線的RS485等硬件接口，同時具備HTTP、FTP、PPP、TCP/IP等多種計算機通用軟件協議？梢詫崿F：
1）自動響應中央站呼叫，接收上位通訊調度軟件的各種控制指令。
2）主動將報警信息發往監控中心報警點。
3）按要求給上位機提供各種數據等服務。
由于控制器采用了66MHZ的CPU以及嵌入式Linux操作系統，使得控制器本身如同一臺功能強大的微型計算機，可以采用通常的以太網通訊協議和任何計算機進行通訊，如TCP/IP，PPP，HTTP，FTP。
2.3 通訊網絡
通訊網絡相當于一個郵政系統，把每個人發送的信件及時準確地傳送到目的地，對于用戶而言，通訊網絡應該是“透明”的，即用戶只需要關心自己要發送什么信件，而不必關心郵局是如何組織的。目前可供用戶選擇通訊網絡時主要有如下四種方案：
1）公用電話網：直接采用調制解調器撥號、虛擬專用網絡、ADSL等各種寬帶技術。
2）移動通訊網絡：GSM網絡、GPRS網絡。
3）無線網絡：采用公用無線頻段，自建無線發射、接受站。
4）自建有線網絡：采用光纖、銅纜自行敷設專用網絡。
對于熱力企業來說，由于熱力站所處位置地域分散，覆蓋面積大，不管是自行建設無線網還是有線網，其通訊網絡造價和維護費用都是相當可觀的。因此采用公用的通訊網絡應該是首選方案。
3 現場控制器
控制器主要由液晶顯示操作終端和主控制器兩部分組成。5寸彩色液晶顯示屏主要完成各種監控畫面、采集參數的顯示，并接受一些參數設定的輸入信息，響應用戶鍵盤操作。其顯示界面主要由三部分構成。
其中主控制器主要包括核心CPU板以及各種I/O板卡，其主要功能是對熱網各運行參數（溫度、壓力、流量等）進行實時監控及采集，并根據氣象環境和負荷的變化按預先設定的控制策略對網中的泵和調節閥進行自動調節，來實現換熱機組或熱力站的完全自動控制，同時通過VPDN、PSTN、ADSL等多種通訊方式與監控中心進行通訊。具體功能如下：
1）參數檢測：主要完成管網現場過程的模擬量（如溫度、壓力、熱量等）、狀態量（如泵的狀態、溫度等）及脈沖量的測量。
2）數據存儲：由于熱網運行的大惰性和控制系統的非實時性，要求現場控制設備能按指定的時間間隔進行參數存儲，一般情況下這些參數通過通訊網絡定期傳輸到監控中心的服務器中。
3）通訊：內置調制解調器、以太網卡，可采用TCP/IP，PPP，HTTP，FTP協議支持PSTN、VPDN、ADSL等多種通訊方式。該控制器能夠在主動或被動方式下與監控中心通過某種通訊網絡進行數據通信，以便監控中心能了解系統的整個運行狀況，做到系統協調優化運行。
4）顯示操作功能：該控制器具備液晶顯示和操作界面，以方便運行人員在現場對運行狀況一目了然，同時可以人工直接控制調節系統運行工況。
5）報警功能：該控制器能夠識別參數異常，并做出報警提示、報警上傳等故障處理。
6）控制調節功能：該控制器能夠靈活的完成室外溫度補償、自動補水、溫度調節、流量調節等自動控制環節。
參考文獻：
1 狄洪發等.熱量計量收費后供熱網的運行管理.暖通空調，30（5）2000
2 原賀新等. 熱網計算機監控系統. 煤氣與熱力，（2），2000
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