许昌市热网监测管理信息系统

引言 我国是世界上少数几个以煤为主要能源国家之一，煤炭在能源构成中约占以上。由于燃烧而产生的各种有害气体和粉尘，对自然环境恶化影响极大，而分散的小型锅炉、采暖炉正是主要污染源。城市集中供热在内地是近十几年发展的新型产业，具有节约能源、消除污染、利于生产、安全可靠、方便生活等综合经济效益、环境效益和社会效益，而受到国家、企业和居民的重视，而被社会接受。随着城市集中供热的大力发展，计算机技术的突飞猛进，计算机在热网的监测、控制和管理中也发挥着越来越重要的作用，但对各地的热网监测系统而言由各有其特点。本文将对许昌市热网监测系统作一总结分析，以供同行参考、借鉴。 概述 热网监测管理系统是一项综合性系统工程，通过下位机采集现场温度、压力、瞬时流量，然后对流量进行运算，运算的数据和结果，通过数传电台传送到上位机，上位机接收后对现场的实时数据及运算结果进行处理、显示、存储，并可根据管理需要将这些数据绘制成曲线，通过分析比较做出相应的提示，同时还可根据各用户各项参数的特殊要求进行超限报警及各类表格的打印，并且可实现办公网数据共享。该系统具有安装方便，操作简单，使用起来灵活可靠，上网户数量可任意扩展，热网运行信息能及时反馈的特点，能实现热网集中调度，热网运行分析，提高供热的管理水平。 系统的设计背景 许昌地区面积4052平方公里，市区面积88平方公里，城区面积23平方公里，自1988年开始实施集中供热工程，在各级领导及社会各界的鼎力支持和关心下，取得了长足发展，已具有相当规模，形成市区两热源厂，九台大型锅炉联网供热形式，供热能力可达到350吨/小时，管网从初期8公里，用热单位10多家发展到目前管网90多公里、各类用热单位200余户、计量仪表近300块，市区热网覆盖率达80%以上，年供热超96万吨，已形成“供热、供暖、供水、制冷”的联供格局，可满足市区各用热单位不同形式的用热需求。为确保仪表的正常运行和蒸汽的日损失量，每天都需要对这些仪表进行统计和检查。如果还按以往传统的管理，工作效率很低，不但要投入大量的人员进行每天的巡视、抄报数据，而且供热质量很难保证。为此公司下大决心，投入大量资金，不断加大科技投入，引入远程计算机监测，解决在供热过程中的实际问题，不论是在实用性方面，还是在功能方面，对热网的安全、经济运行起到了非常重要的作用，为集中供热的科学化、现代化管理方面奠定了良好的基础。 本系统是96年初开始具体实施，当年10月完成安装调试。当时由于电台价格比较高，采用的是一个电台挂接10～20块仪表的模式，通过一段时间运行后发现这种模式的故障率很高，于是到2000年开始改用一个电台挂接1～5块仪表的模式。这种模式使故障率大大降低，但是随着用户的不断增加，巡检周期由原来的10分钟扩大到了近1个小时。为解决这个问题，在2003年底开始对系统进行改造，由原来的一个频点采集数据的模式改为四个频点一呼三收采集的模式。这种模式是介于传统单频无线数传电台通讯模式与先进GPRS通讯模式的一种中间型过渡模式，它具有两个方面的优点：1、它解决了系统巡检时间的问题，可以适用于规模较大的监测系统。2、它具有比GPRS较低的通讯运行费用。采用这种模式不但使巡检速度大大加快，而且通讯状况有较大改善，故障率明显降低。 系统设计原则 热网监测系统不但要了解和掌握各用热单位的现场参数，以便提供可靠的供热质量，还要对整个管网不同时段的参数变化情况进行分析，对不同时间的热负荷变化进行比较，为今后供热区域的发展提供可行的科学依据。同时对整个供热管网的安全经济运行和两热源厂热负荷高度及负荷变化提供实时的现场数据，为热网宏观调度的科学化，提供有力的保障。 1、实用性原则 随着科学技术发展日新月异，计算机应用领域不断扩宽，该系统的设计首先是考虑到实用性。由于供热区域不断发展，供热负荷变化较大，为确保各用热单位用热参数，提高供热现代化管理水平，更好的服务于市区经济发展，则需要本着能解决热网运行中存在的实际问题的原则，进行整体规划。无论是网络体系、通讯系统及硬件平台，还是软件功能等方面，必须能够满足我市整个供热管理的需要，提高工作效率和供热的管理水平，为各用热单位提供合格的能源，更好的服务于市区所有用热用户。 2、可靠性原则 热网监测系统对全市各用热用户的参数和运行状况进行24小时实时监测，数据量较大，用热用户较多（200多家），所以系统必须相当稳定可靠。在本系统设计中，对使用的各种设备，都要进行多次的测试和检验，并对远程数据传输的真实性采取多级校验措施，有效的保障系统的稳定可靠。 3、安全性原则 对整个网络系统进行相应的安全设置，防止各种计算机病毒的侵入。系统还需要进行权限管理，根据不同的工作需要，作为不同的系统用户，具有不同的操作权限。这样既能保障系统的安全运行和方便维护，还能保障系统分析数据结果的安全性。 4、先进性原则 该系统要充分考虑到今后的发展需要，必须为以后预留较大的应用空间，操作方式要简单灵活，还要尽可能的提高数据处理的速度。在数据存储方面，要采用比较先进的数据库管理模式，既能保证高速的数据处理又能方便以后的数据扩充。 5、开放性原则 此监测系统扩充起来要非常方便，扩充时不需改动现有设备及软件，有新站加入中时，只要求中心站（上位机）和下位机子站设定相同的站名、站号，下位机所采集的各种参数就可实现监测。具有系统互连简单、容易、标准统一。另外，该系统各种数据、曲线及分析报表要进入服务器，能实现资源共享，更大范围发挥作用，还要能生成统一的数据表格，以便与其它系统互联。 系统设计功能需求 1、实时巡回监测： 系统要能够定时采集所有下位机的参数，随着现场各参数变化，通过下位机对各参数的采集运算进行变化更新，从而一览整个热网的运行状况。 2、用户数据查询： 根据实时巡回监测参数进行存储，能够查询显示各种数据的详细列表，其内容包括实时巡检的各参数：温度℃、压力Mpa、瞬时流量t/h、累计流量t等。 3、用户基本参数设定： 根据各用户不同的用热性质和所属区域，为用户分配唯一的编号，并设定热网用户的单位简称、单位全称、站号、所属频点、最大流量、报警温度上下限、报警压力上下限。 4、图形显示 ①单用户日曲线图 根据现场运行情况，以每天24小时为一周期对所存的历史数据绘制历史曲线，便于直观了解、观察各用户每天不同时间用热变化及参数变化情况，包括温度、压力、流量三条曲线，每条曲线对应一种颜色，便于识别，并且能在曲线中查出各时间点对应的各种数据。 ②单用户周用热曲线图 以每周位一个周期绘制出用户用热曲线图，这样可以根据各用热单位用热情况每周对所用热情况进行分析，了解用热情况的变化规律。 ③日总量与分量之和比较曲线 对每天总的供量与各用热单位分量之和，绘制成曲线进行比较，可观察每天各时间点的供售损失量，作好热网的经济运行。并能够绘制各区域总量与本区域各分户总量对比曲线，可以进一步了解各区域用热变化情况，进一步分析管网损失找出相应的运行规律。 ④单用户日柱状图 以每天的用量为坐标点绘制出用户日用量柱状图，便于掌握各用热单位每天用量情况，了解此用户在一个月内每天用热趋势。 ⑤单用户月柱状图 以每月的用量为坐标点绘制出用户月用量柱状图，便于掌握各用热单位每月用量情况，了解此用户在一年内每月用热趋势。 ⑥瞬时饼状图 以用户的瞬时流量为基本数据，绘制出购汽瞬时量和各个区域用户瞬时量所占比例的饼状图，能够随时了解热网运行的损失情况，以便进行调整。 ⑦日用量饼状图 以用户的日用量为基本数据，绘制出日购汽量和各个区域用户日用汽量所占比例的饼状图，能够很直观的显示各个区域的用量和损失情况。 5、各类报表 ①全用户日报表 根据各用户日用汽量，生成当天全用户的日报表，内容有：用户名称、全天的平均温度，平均压力、平均流量、全天总用汽量、停电时间。 ②热网运行日分析表 根据各用户日用汽量和总表、支线总表日累计量，生成当天热网运行日分析表，计算出各个区域和总热网的购汽量、售汽量、损失量、总停电量，并计算出各热源厂的供气量。 ③单用户月报表 根据各用户实际日用量情况，生成单用户月报表，计算出某拥护当月每天的用量和停电时间，并统计出月总用量和停电量，以便进行查询。 ④全用户汇总月报表 根据各用户当月用热情况，生成全用户汇总月报表，计算出各个用户的当月用汽总量和总停电时间，并统计出各用户的当月用热参数情况。 ⑤全用户当月结算表 根据当月各用户用热情况，结合当月中是否有下位机停电、故障、用量低于申报量、下位机检定等因素，生成全用户当月结算表，计算出当月各用户实际用热量和费用。 ⑥单用户用热收费通知单 根据全用户当月结算表计算的数据，生成单用户用热收费通知单，并能够打印此用热通知单，一式4份。 6、超限报警 根据各用户用热情况不同、参数要求不同，可设定不同温度、压力的最高报警参数和最低报警参数，当出现超限的参数时，在该用户的相应位置显示报警内容，并同时具有不同声音的提示。 7、各用户设备情况查询 对各用热单位的设备及仪表参数、安装、检验时间等全面登记，作为设备运行管理档案。 8、图表打印 能够打印各用户不同时间的数据、曲线、日报、月报、结算单等。 系统设计说明 我公司的热网监测系统是公司在资金紧张的情况下，花费八年多的时间逐步完善起来的一套完整的系统，在通讯接口，数据处理，图表绘制方面的功能都相当完善，经过几年的不停运行，从未出现过死机等故障。 一、系统硬件设计说明 该系统硬件上由上位机（即工业控制机）<