一
、前言

　　我國北方地區冬季目前普遍采用集中供暖方式進行供熱。熱電廠通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區、企業中的換熱站。在換熱站，高溫管道（以下簡稱一次網）中的熱水與進居室暖氣片（以下簡稱二次網）的熱水通過換熱器交換熱量。經過換熱後，二次網中熱水流入各居室中。

　　在以上過程中
，供熱調度部門需要對分散在不同地理位置換熱站中溫度、壓力、流量、yeweidengcanshujizhongshishijianshi，kongzhihuanrezhanzhonggeshebeideyunxing。tongshi
，genjucongxianchangjiancedaodegehuanrezhanyunxingcanshu，tiaojieredianchangyunxinggongkuang
，baozhengdongjizhenggegongnuandewendingyunxing。

　　我國現行的熱力站運行管理仍處於手工操作階段，影響了集中供熱優越性的充分發揮。主要反映在：缺少全麵的參數測量手段

，無法對運行工況進行係統的分析判斷；係統運行工況失調難以消除

，造成用戶冷熱不均；供熱參數未能在最佳工況下運行，供熱量與需熱量不匹配；運行數據不全，難以實現量化管理。搞好城市集中供熱工程，必須要全麵提高供熱技術水平。因此，建立基於GPRS無線網絡的自動監控係統
，來實現各換熱站現場參數的采集、調tiao度du室shi與yu各ge換huan熱re站zhan的de數shu據ju實shi時shi通tong訊xun控kong製zhi，可ke以yi很hen好hao的de解jie決jue上shang述shu缺que點dian，可ke以yi有you效xiao提ti高gao供gong熱re係xi統tong的de自zi動dong化hua控kong製zhi水shui平ping，並bing且qie能neng很hen大da程cheng度du上shang提ti高gao供gong熱re行xing業ye的de管guan理li水shui平ping。供gong熱re工gong程cheng中zhong的de自zi動dong控kong製zhi對dui於yu保bao證zheng供gong熱re係xi統tong優you質zhi供gong熱re、安全運行、經濟節能、環境保護具有十分重要的作用。

　　GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM係統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構
、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構
，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子係統(BSS)從一開始就可提供全麵的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據
，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用於間斷的
、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸
，也適用於偶爾的大數據量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40~100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接
，可以用於INTERNET連接
、數據傳輸等應用。GPRS是一種新的移動數據通信業務
，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接
，給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。

　　基於GPRS網絡組建的熱網遠程監控係統有如下特點：

　　●永遠在線  R-8554一開機就能自動附著到GPRS網絡上，並與數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據，具有很高的實時性；

　　●按流量計費 R-8554一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用
，沒有數據流量的傳遞時不收費用；

　　●高速傳輸 GPRS網絡的傳輸速度最快將達到160Kbps，速率的高低取決於移動運營商的網絡設置，根據China移動的網絡情況，目前可提供20~40Kbps的穩定數據傳輸；

　　●組網簡單、迅速、靈活 GPRS無線DDN係統可以通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全China的虛擬移動數據通信專用網絡
，為廣大中小用戶提供接入便利，節省接入投資；

　　●通信鏈路由專業運營商維護 由於采用China移動的GPRS 數據業務
，因此鏈路維護也由China移動負責，免除通信鏈路維護的後顧之憂
；

　　●防雷擊 由於采用China移動的GPRS 數據業務，所以在不影響上網的前提下，R-8554的發射功率非常小
，天線非常短
，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電台傳輸容易引雷擊壞設備的缺點。

　　二
、係統方案

　　整個熱網遠程監控係統如圖所示由三部分組成：現場換熱站控製部分、GPRS數據傳輸部分
、調度室數據中心。通過控製模塊完成與SARO R-8554的數據交互。PLC定時將數據發送給SARO R-8554
，同時PLC實時接收DTU發來的數據完成相應控製功能。SARO R-8554在收到PLC發來的數據會立即轉發到數據中心。

　　(1)  現場換熱站PLC將各工藝參數實時采集後通過RS-232串口通信模塊將數據送往SARO R-8554通信模塊；同時
，還可通過該通信模塊接收調度中心的指令。

　　(2)  GPRS數據傳輸部分 在對SARO R-8554通信模塊進行配置時預先輸入數據中心的固定IP地址。SARO R-8554通信模塊收到PLC發來的數據後
，把這些數據送到前麵設置的IP地址網絡服務器中，通過端口映射轉發到數據中心服務器。SARO R-8554發送數據的過程為：數據送到China移動GPRS網絡中
，然後再經過Internet，最後在數據中心通過ADSL進行接收。

　　(3)  調度室數據中心 由ADSL MODEM、網絡服務器
、防火牆
、數據中心服務器
、工作站。數據中心服務器通過ADSL Modem接收來自各換熱站的數據，並對數據進行存儲、曆史趨勢分析
、報表打印等，其中一部分數據還傳送到全廠MIS係統。

　　三、 係統網絡

　　該係統主要是通過SARO R-8554和移動公司GPRS網絡來完成。DTU主要完成PLC與調度中心數據傳輸轉發的任務，同時也是與移動GPRS網絡的工作接口。主要設置的參數如下：

　　(1)  本方案是通過Internet(CMNET)實現的，這樣用戶的實現成本比較低。如需要高可靠性數據傳輸。China移動為這種應用提供了直接接入GPRS網絡的方式。網絡服務器通過專線方式直接接入GPRS移動基站，並獲得一個固定的IP地址。各熱交換站點數據無需路由到Internet網絡，監測點DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網絡具有實時性好
、安全性高的特點

，但接入費用相對較高。

　　(2)  數據發送目的地，即數據中心服務器或者路由器的IP地址或者域名。

　　(3)  與PLC的接口參數，包括波特率、停止位、奇偶校驗、數據位、流控製。

　　(4)  SARO R-8554對於不同地區GPRS網絡質量的一些參數配置。

　　數據經 DTU發送到移動GPRS網絡上的CGSN後，移動的GPRS網絡與Internet有通道接口，因此，移動CGSN服務器可將數據經Internet再轉發到數據中心服務器。

　　移動GPRS網絡傳輸送來的各換熱站數據經Internet，通過ADSL Modemxinhaojietiaojingfanghuoqiangjiancehousongdawangluofuwuqi，zaijiangshujubaozhuanfadaozhidingdeshujuzhongxinfuwuqishangjinxingshujujieshouchuli
，yucitongshishujuzhongxinfuwuqidanfuzhexianggehuanrezhanfasongxiangyingkongzhizhilingshujuderenwu。gegongzuozhancongshujuzhongxinfuwuqishangqudeshujuzaigeziderenjijiemianruanjianshangwanchengduigehuanrezhandejianshikongzhi、報警、曆史曲線等功能。

　　此外，在調度中心網絡中，網絡服務器與全廠MIS網絡連接
，負責把熱網的各種運行參數送到MIS網上

，供上一級相應MIS軟件完成數據分析、數據挖掘等功能
，大大提高熱網運行的經濟性。在這裏
，網絡服務器與MIS網數據服務器的數據接口選用OPC，該接口使用方便、調試配置十分簡單。

　　四、係統工藝控製描述

　　該方案中，所采用PLC在各換熱站完成以下功能：現場溫度、壓力、流量、液位信號的采集
；現場各調節閥的控製
；現場電機

、bianpinqidekongzhijiyunxingjianshi。zaihuanrezhanzhong，tongguochumopingjiandanyixingdewanchengrenjijiaohu，kongzhigezhongshebeiwendingyunxing。duiyuxianchangtiaojiefajigezhongdianjidekongzhi，shejilejiudikongzhi、觸摸屏控製

、遠程調度中心控製三種方式。

　　(1)  根gen據ju室shi外wai氣qi象xiang溫wen度du和he二er次ci網wang的de供gong回hui水shui平ping均jun溫wen度du調tiao節jie一yi次ci網wang供gong水shui或huo回hui水shui管guan道dao上shang電dian動dong調tiao節jie閥fa，從cong而er改gai變bian一yi次ci網wang進jin換huan熱re器qi的de流liu量liang，保bao證zheng二er次ci網wang的de供gong熱re量liang。

　　(2)  根據室外氣象溫度
、二次網的供回水溫度
、供回水壓力共五個參數，來通過變頻器調整循環水泵的運行頻率，從而改變二次網的運行流量。（對於目前換熱站中循環水泵為變頻控製的采用該方案）。

　　(3)  根據恒壓點的實測壓力值與設定壓力值的比較偏差，來通過變頻器改變補水泵的運行頻率

，保證恒壓點的壓力恒定。

　　(4)  其中，室外氣象溫度數據采用各新機組室外溫度加權平均後經中心站處理後送往各改造機組進行自動控製。

　　五

、係統功能與特點

　　5.1  功能

　　該供暖監控係統（GPRS遠程監控）主要完成對工藝流程的監測、控製以及數據的處理、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、所有設備運行狀態以及各控製回路的詳細參數等；

　　調節回路顯示 包括所有調節回路
，可修改設定值、控製方式、調節參數等
，並有實時趨勢圖便於進行PID回路整定
；

　　設定值顯示 包括所有必需參數的設定值、控製方式
、調節參數以及其它聯鎖值、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編製報表，借助Excel的強大功能，用戶可以隨心所欲地編製各種各樣的報表；

　　曆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。可以通過曆史報表或者曆史趨勢曲線的方式來檢索曆史數據
；

　　控製

　　在監控計算機上可以進行遠程手動控製
，使用鼠標、鍵盤控製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
、時間以及修改前的參數值、修改後的參數等

，以利於進行管理及事故分析
；

　　5.2  特點

　　(1)  先進性

　　本方案設計中不僅采用了先進的軟、硬件，而且著眼於企業“管控一體化”的需求，貫徹了數字化、信息化環保的先進思想，使企業生產數據的進一步智能應用成為現實。該方案使控製係統有機地成為企業整個IT架構的一部分。

　　本係統采用先進的計算機控製係統，主要用於城市熱網的生產控製、運行操作
、監視管理。控製係統配有可靠的硬件設備和功能強大
、運行可靠、界麵友好的係統軟件


、編程軟件
、控製軟件。

　　(2)  高可靠性

　　①  與傳統的無線電台傳輸相比，GPRS網的數據傳輸抗幹擾能力更強
，且通訊覆蓋範圍遠遠強於前者；

　　②  現場控製站PLC對工藝過程的控製不會因監控計算機的癱瘓而受影響
；

　　③  現場控製站的PLC能夠在惡劣的環境中長期可靠運行，並且易配置、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範圍，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，並提供了豐富的指令集及函數庫
，用戶直接調用；

　　③  組態軟件圖庫豐富，網絡功能強大
，報警、報表、曆史數據以及二次開發功能完善而易用。

　　(4)  優良的開放性

　　①  TCP/IP協議是目前開放性最好的協議，可以輕鬆進行係統擴展；

　　②  組態軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，方便接入全廠MIS係統；

　　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，從而可以將其它係統輕鬆接入本係統。

　　六、結束語

　　該方案實現了對換熱站運行參數的集中監視、控kong製zhi，與yu老lao係xi統tong相xiang比bi，可ke以yi大da量liang的de減jian少shao維wei護hu人ren員yuan
，部bu分fen換huan熱re站zhan還hai實shi現xian了le無wu人ren值zhi守shou
，提ti高gao企qi業ye的de經jing濟ji效xiao益yi。與yu使shi用yong傳chuan統tong無wu線xian電dian台tai相xiang比bi，該gai方fang案an具ju備bei更geng好hao的de抗kang幹gan擾rao性xing（尤其是在城市中）、數據傳輸安全性。相信這種遠程監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.