远程热网监测网络

前言 按照新一轮城市建设和经济发展规划，城市建设和经济发展对优化城市能源结构提出了更高的要求。而推行热电联产、城市集中供热，是解决城市能源结构和环境污染问题的有效措施，充分体现节约能源、保护环境，提高能源利用效率、企业经济效益和社会效益的最佳途径。所以既有利于节约能源，又有利于提高热电企业的经济效益和社会环境效益，给热电企业的发展创造了更加广阔的前景。 随着热用户的不断增加，热用量不断的加大，而怎样才能更好，更有效的对整个热网管道，热用户计量进行管理呢？利用远程监测，对整个热网管道，仪表进行跟踪监控，不仅可以全面掌握整个热网管线供热状态，还能快速、准确地反映仪表故障报警信息，方便维护人员及时查修，这样不仅节省大量的人力、物力，而且极大的提高了热网的现代化管理水平。 （一）远程热网监测网络概况 图一 远程热网监测网络 热网监测系统由监控中心和远程终端（RTU）二大部分组成，如图一所示。 监控中心的核心是一台工控机和数传设备，工控机可以挂接在用户的计算机局域网上实现信息共享，数传设备则负责工控机和RTU的数据交换。工控机将采集到的热用户的有关数据进行整理，换算后，存入实时数据库，以供操作人员随时查用，并通过网页浏览方式提供给公司决策部门及其他用户。 RTU主要由数据采集设备（主要是流量计）和数传设备组成，数据采集设备采集、计算热用户的现场数据（如：温度、压力、瞬时流量、累积流量、供电状态等）并通过数传设备和监控中心交换信息。 热网监测系统的通信方式按通信媒介可分为有线和无线2大类，按通信网络类型可以分为公网和专网2大类，比如：最常用的无线数传电台属于无线专网，485通信属于有线专网，有线MODEM属于有线公网，GSM/GPRS属于无线公网。 （二）多种数据传输的比较 目前远程热网监测网络在数据传输方面主要是通过485总线、无线数传电台以及GSM/GPRS网络这么几种通信方式对前端RTU进行监控以及数据采集。这3种数据通信方式的特点如表一所示。 从上表我们不难看出这几种通信方式的优缺点！而用于热网监控上，哪种方式更为优越呢! 1．由于热网管道以及供热的条件限制，一般说来热用户都分布在热电厂方圆5公里以内的！ 有线485通信组网方式由于其自身条件与环境的限制，远远达不到理想中的要求！而在无线通信组网上，则无需考虑使用覆盖范围广的通信设施，采用覆盖范围只有几十公里的无线数传设备完全足够； 2．实时性：以上这三种传输方式，其中GPRS数据的整个传送都依托于电信营业商，而近年来随着GPRS的发展，以及GPRS概念的热炒，许多热电公司也都乐于采用这一新兴的技术，但在使用过程中，却发现节假日期间由于网络资源贫乏，通常造成信息堵塞，从而长时间不能接收到数据，失去了数据实时监测的意义；而无线数传电台，所用频率是该地区专属频率，专网专用，保证了数据的实时性，可靠性； 3．使用费用：GPRS等基于公网的通信方式，每年每月的通信运行费用一笔不小的开销，让热电公司唏嘘不已！相比，资金一次性合理投入虽然较多的无线数传网络，从长远看来却为用户省下了这笔不小的运行费用！ 不难看出，与其它几种通信方式相比较，在热网监测系统上选用无线数传电台作为数据传输方式，无论是从性能上还是费用上都占有较大的优势。 （三）数据终端以及数据传输网络构成（组网方式） 根据现场实际情况，建立有、无线组合的数据通信网，对数据实时采集、传输！无线数传设备上采用上海正华电子高科技工程有限公司ZH系列产品进行通信；有线则采用专线485数据通信。 1．采用大功率的无线数传电台直接与监控站通信 数据传输网络在热用户离热电厂监测站远距离或通信环境恶劣的情况下，前端RTU采用ZH240-5数传电台。（如图二） 图二 远距离数据通信 2．采用小功率的无线数传电台直接与监控站通信 数据传输网络在热用户离热电厂监测站较近距离而通信环境较好的情况下，前端RTU采用ZH240-05数传电台。实际上许多热电厂的热用户都分布在方圆1至2两公里以内，通信环境也非常好，这时采用ZH240-05这种小功率的数传设备，既节约了一定的资金，又达到了数据实时采集传输的目的（如图三） 图三 近距离数据通信 3．采用微功率的无线数传电台通过大功率数传电台中转与监控站通信 在我们实施众多的热网工程中，许多热电厂的热用户分布都较为集中，许多几个热用户间相距不过300米，但如果用专线485通信，相比距离就太远，而稍微近的却又少不了铺线的困难。为了降低数据传输网的成本，前端RTU则采用ZH640-433微功率电台通信，这样几个邻近的热用户分别采用ZH640-433微功率电台通过附近一台ZH240-5数传电台中转与监测站通信（如图四）。 图四 无线混合型数据通信 4．采用485专线通过大功率数传电台与监控站通信 在多块现场采集仪表之间的距离非常近的情况下，通过485专线将这些采集仪表串连，共享一台大功率数传电台与监测站通信（如图5）。 图五 有线/无线混合型数据通信 （四）软件设计以及系统功能 系统主要采用力控工业组态平台进行开发，以VC++,VB编程平台为辅助，使得主站监控软件具备良好的人机界面，操作直观，简便并且灵活性强等特点，主要功能有： 1．24小时在线运行，实时采集各热用户子站的温度、压力、流量和其他运行参数，实时监测每个采集计量仪表的运行情况，而现场采集计量仪表出现故障也可以在短时间内发现，并将故障时间纪录备案，避免计量方面的损失；杜绝了用户偷汽的想法； 2．显示供热管网地理信息（GIS）； 3．进行整个热网数据的运行分析，具有强大的统计和数据库查询功能，可以查询任意用户任意时段内的用汽情况；实时有效的分析管线的管损情况； 4．对热用户端市电断电、采集参数异常的情况，进行报警，并记录备查； 5．根据需要自动生成结算帐单（日报表、月报表和年报表），并可以直接打印输出； 6．图表曲线功能，可以直观的反映出各个用户的用汽情况； 7．网络化设计，支持远程访问功能； 8．支持模拟屏或投影仪显示； 9．兼容不同的仪表 10．实时数据库与关系型数据库的结合使用保证了数据的稳定性和安全性。 这些强大的软件功能结合高性能、低误码率的数传通信设备以及UPS不间断电源设计，保证了整个系统性能的稳定可靠。实现了实时监控、远程抄表。极大的提高了工作效率，避免了供热中不必要的损失。 （六）结束语 随着科技日新月异高速的发展，通信的手段、通信的方式也将越来越多，通信也将越来越多的应用到各行各业。而结合行业应用与各种的通信方式的特点，选择一种合适的通信方式来组建行业通信网络，才是最主要的！这样各种通信设施也才能更好地为社会公共服务行业文明与进步做出贡献。从而使网络管理更为真实，可靠！