基于GPRS网络的热网监控系统

摘要：论述了采用GPRS用于远程数传的优点，给出了基于GPRS网络远程监控系统的整体方案、各功能的实现。通过系统实测运行表明该系统运行稳定、操作方便、远程监控效果良好，可以满足远程监控管理和长周期稳定运行等要求。 关键词：GPRS、热网、监控 Abstract: Advantages of application of GPRS in remote data transmitting is discussed, the whole scheme of GPRS-based remote monitoring system and it’s functions implementation is proposed. Operation shows that the system works stably, operates easily, performs well. The system meets the requirement of distant monitor& management and need of long term, stable and safe running. Key words: GPRS, Heating network, Monitoring 1、前言 集中供热是国家大力推广的节能和环保措施，换热站是连接供热站和用户极为重要的环节，其工作安全性、可靠性直接影响锅炉的安全性和供热质量。目前换热站大都采用人工监控，一方面浪费人力；另一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。同时，各换热站都独立运行，难以达到供热系统整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果而造成能源的极大浪费。特别是集中供热的管线，线路覆盖地域范围大，动态生产数据实时性要求高，架设电缆困难，要做到实时连续监测管线、线路的中间站及用户端点各项数据，提高中央调度室的监控能力，靠过去传统的办法是难以满足要求的。 对于此类跨越地域大，检测点分散的监控系统，与其它常用的方式相比，采用无线网络是一个理想的远程监控解决方法。卫星通信、数传电台、微波等是传统的无线数据传输解决方法，但这些传统方式存在覆盖范围、实时性、投资及运行费用的问题，同时对监控设备的无人守值运行存在较大的困难。目前，中国移动推出的GPRS数据传输技术可以从根本上解决传统传输方式的弊端，更加贴近专业数据传输的需求。GPRS与传统的其他远程数传方式比较如表1所示。 GPRS 具有“永远在线”、“快速登陆”、“按量计费”、“切换自如”、“高速传送”、“安全可靠”等优点，充分利用了现有的GSM 网络，其覆盖面广，实时性好，传输速率高，运营费用低，支持IP 协议。以它为技术支撑，可以用最简单、最低成本、最安全可靠的方式构建远程监控网络，大幅节省人力物力，提高热网监控系统的自动化水平。 表1、远程数传方式比较 2、GPRS数据传输的方式及原理 现阶段GPRS服务主要提供点对多点的传输服务，即指多个GPRS无线数据终端（DTU）把数据传输到一个固定的数据处理中心。GPRS的基础是以IP包的形式进行数据的传输，当GPRS无线终端进入GPRS网络时，就自动附在INTERNET上。所以这种传输方式并不需要GPRS提供商提供更多的服务和支持就可以把数据从任何GPRS覆盖地区传到中心。无线数据处理原理图1示： 数据中心接入互联网，通过Socket通讯与GPRS DTU建立TCP或UDP连接;GPRS DTU 通过PPP拨号方式与基站建立连接，通过身份验证，获取IP地址并接入INTERNET;GPRS DTU通过串口(RS232/485)获取数据采集终端的数据，以UDP或TCP包形式发送至数据中心，并将数据中心下传的UDP或TCP包转换为串口数据传至终端设备。 3、系统监控方案 采用GPRS 数传构建远程监控系统时，分为远端点(各换热站)和中心端（监控中心）两部分。远端点设备采用GPRS数传装置与现场的仪表(或是智能化设备)相连，如果现场仪表是485线方式，可以用485将多台设备一起接到GPRS数传装置。中心端的设备有方式有： 1、 采用计算机加GPRS数传装置的方式。　　　 2、 采用计算机加互连网固定IP地址（如宽带接入）的方式。 3、 采用计算机加互连网固定域名（如宽带接入）的方式。 系统的方案结构如图2所示，其中监控中心站按两种方式接受远端信号：GPRS MODEM 和通过专线。 3.1远端点 换热站现场数据如进、回水温度，管道压力的参数经远端数据采集模块RTU采集和处理，通过RS-232/485通讯口与GPRS DTU连接，每一个GPRS DTU装入一个中国移动的数据SIM 卡。将安全参数经由GPRS DTU及时传输到监控中心。各种数据由中心站处理，并能按要求直接发出声、光报警和断电控制信号。中心站经过GPRS DTU采用GPRS 网络与各点联结通信。GPRS DTU结构如图2示。 3.2 中心端 中心端的网络接入可以是有线的数据专线如DDN 专线、ISDN、ADSL等，也可以采用GPRS无线接入方式。考虑到系统的稳定性、延迟及今后的运行费用的因素，可以使用ADSL+动态域名解析方式。ADSL+固定地址或GPRS+固定IP地址方式较稳定，但运行费用较高。 计算机通过ADSL专线（或RS-232串口和GPRS MODEM）相连，主站接收换热站发来的数据，并向换热站发送数据。主站接收换热站传来的各自信号，处理后显示输出，如果有异常情况发生，可进行语音报警，提醒操作人员采取措施，防止事故发生。系统可以根据整个热力系统的状况，自动对各子站进行相应的控制，实现整个系统自动运行。主机可自动生成各种报表，并设有值班检查功能及定时打印、随机打印功能，实现对整个热力系统自动化管理。 为保证系统的可靠性，可以采用双机热备方式即监控主机和副机，当主机出现故障时，副机立即代替主机进行监控。 监控中心的PC计算机，装有监控组态软件，完成整个热网系统的组态。监控组态软件灵活性好、针对性强，可以对采集来的现场数据和实时数据进行分析、处理、保存、入库，制作输出报表、绘出各种曲线。，实现整个系统的远程监控及自动化管理功能。同时，通过对系统内温度、压力等数据及循环泵、补水泵状态的监视和对系统内各个电动阀开启度的调节和控制，调节送给用户的热量实现节能的目的。系统界面友好、操作简单方便，真正实现了高效率和办公自动化。可同时兼容多个二次仪表厂家的通信协议，也可根据用户的要求增加用户自己的通信协议，系统的网络数据库使网络化管理变得简单易行。 组态完成功能包括：“用户管理”、“系统监控”、“换热站监控”、“历史数据报表”、“数据分析”、“回水温度设置”和“报警记录”。 “用户管理”主要用来添加和删除用户，即对使用本系统的人员和权限进行管理和限制。 “系统监控”主要用来显示整个系统的各种数据。 “换热站监控”主要显示单个换热站的各种数据，提供各个换热站一次侧电动阀的控制调节方法及各个数据的实时曲线，如图4所示。 “历史数据报表”主要用来把系统内各个回路的历史数据形成报表，便于管理者对数据进行分析和使用，更好地进行各种管理工作，数据表如图5所示。 “数据分析”提供了系统各个实时数据的总结和用户得到热量的计算和显示。 “回水温度设置”提供了对各个回路要控制的回水温度目标值的设定窗口。 “报警记录”提供了各个设备或数据的故障或异常的记录。 应用计算机实施集中监控和科学的量化管理，是供热网安全、稳定经济运行的必要条件，实现了热网运行的动态跟踪监视，通过远程数据的自动获取，进行集中调动和控制，由计算机实时监控，及时地诊断供热系统的设备故障以及管网的管损和用户人为造成的管网汽损，并进行处理。 4、结论 基于GPRS网络的热网监控系统有效的解决了其他通信方式存在的各种问题。在保证数据传输的及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低；同时，通信链路由专业的运营商来维护，避免了用户在使用监测系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。数据通过GPRS与监控中心通讯实现集中供热热网系统运行状态的实时监空，及时有效地获取网络运行数据，为供热管网的质调和量调提供科学的依据，锅炉房自控系统可及时、透明地得到管网运行信息，便于实现锅炉运行的经济性。系统通信可靠，稳定性好，成本低。界面友好，操作简单方便，可实现强大的通讯功能、计算功能、查询功能、打印功能，真正实现了高效率和办公自动化。系统强大的网络功能使多点连接、实现网络化管理变得简单易行。 参考文献 1、黄锐，深井GPRS传输方案，上海毅加智能设备有限公司，2003.11.12; 2、亚控科技，GPRS工业级数据传输应用方案, 亚控科技, 2003.12 3、珠海市伊特高科技有限公司，GPRS在低压配电监控中的应用，2004-3