热力管网监控方案

1. 系统设计说明 北方城市，由于冬天气温很低，需要集中供暖。如果供暖的管网出现问题，小则影响一个小区，大则影响一个城区，和居民的生活密切相关。而且管网分布面积很大，一般在几十平方公里以上，长度一般超过5公里。简单靠人工循检，已经无法满足城市规模越来越大，人口越来越多，要求越来越高的需要。 热力管网监控实质是SCADA系统，主要由监控主站、通信系统和远程终端构成。监控主站由通信管理单元和监控工作站监控，对于要求高的，可能还需要数据库服务器，对于需要远程浏览的还需要WEB服务器。通信系统差别很大，可以是电话线，双绞线，数传电台，GPRS电台等。远程终端简称RTU，是负责远方数据采集和控制的设备，因为其工作环境一般在室外，环境比较恶劣，对可靠性和抗干扰能力要求较高。 热力管网远方监控还需要大量的仪表，如温度变送器、压力变送器、流量计等。 1.1. 现状综述 全国各地已不同程度地进行了热力管网监控的试点工作，目前参与的厂商数量比较多，水平参差不齐，各个厂家都是在做试点工作，也有个别厂家开始规模推广。也暴露出很多的问题，主要表现在现场设备可靠性差，可维护性差，不能承受现场恶劣的工作环境（包括高温、低温、潮湿和沙尘）。数据开放性不够，往往是各个厂家互不兼容，软件数据不能共享，呈现一个个的自动化孤岛。 1.2. 设计思想 目的： 热力管网远程监控系统主要是通过对热力站、管网参数的实时检测，采用轮询-应答的通信方式，将检测到的热力站，热力管网状态，通过各种通信方式传送给实时数据库服务器，并以C／S或Ｂ／Ｓ模式，使各个部门能够及时热力站，热力管网工作状态，能实时监控热网的运行情况，如监视热网最不利压差，协调控制热源的供给以适合热网负荷的变化，保证热网安全、可靠、高效的运行。 原则： 开放性原则，通信协议采用业界较为通用的MODBUS协议。软件采用组态软件，用户可以自行开发，自行维护，RTU采用具有标准协议的产品。现场仪表变送器尽可能选用24V供电的，输出4～20mA的设备。 整个系统构成如下： 方案说明： 监控主站采用工控计算机，保证7×24运行。通信方式考虑建设的复杂度，一般推荐采用GPRS或者数传电台，架设速度快。监控装置选用易控微网公司的STC-1、STC-2 微型RTU设备。 2. RTU系统 RTU英文名称Remote Terminal Unit，IEC现在给的名称TeleControl。 是一种远方数据采集和控制的设备。易控微网公司的STC-1是一种合乎IEC要求的一种微型RTU设备，其型号STC为Small TeleControl的缩写。STC-2是一种可以直接完成交流电量采集的微型RTU设备，主要用于泵站的监控。 2.1. 功能 STC-1 微型RTU设备的功能。 ● 8路开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。 ● 8路开关量输入，也可以作为脉冲量输入。 ● 8路直流采样,可以接各种变送器。 ● 1个标准485通信口，1个RS485/232接口，支持MODBUS或其它规约，扩展更加容易。 ● 贴片安装，无外部总线，可靠性高，抗干扰能力强。 ● 卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加便 STC-1主要用于测温点，测压点和流量的监控。 STC-2设备主要功能： ● 三表法测量准确测量三相交流电压、电流、有功、无功、频率、功率因数、零序电流等电参量, 可以测量变频器输出。 ● 具有3路独立的开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警 ● 6路开关量输入，也可以作为脉冲量输入 ● 2路直流采样,可以接各种变送器 ● 两路通信接口，支持MODBUS规约，支持主站端的热备用 ● FFT算法，可计算1－7次谐波 STC-2 主要用于泵站的监控。 2.2. 现场安装 每个检测点需要安装一个监测箱，监测箱要求合乎IPC55防护等级要求。在监测箱内安装1台或者多台STC-1、STC-2微型RTU，采用24V供电。箱内配一个220V/24VD或者12V的开关电源，给RTU和电台、变送器供电。 温度变送器选用PT100的温度变送器，输入为3线制，输出为2线制。 压力变送器选用2线制的设备，由24V供电。 流量计可以选用电磁流量计或者涡轮流量计，输出可以是4~20mA或者是频率信号。频率信号可以接STC-1的开关量输入，可以计算单位时间流量，还可以计算总流量。 STC-1的继电器输出可以控制阀门，应用非常方便。 对于热力泵，供水泵，STC-2可以监控其工作电压电流，出口温度，出口压力，流量计频率信号可以接STC-2的开关量输入，可以计算单位时间流量，还可以计算总流量。STC-2需要安装三个电流互感器。 对于热力站可能需要多个STC-1或者STC-2，安装时可以把他们的RS485接口通过双绞线构成一个RS485网络，然后通过1台SCM-1通信模块进行数据转发。 电台也安装在控制箱内，通过50欧姆馈线输出。电台的通信接口接STC-1、SCT-2或者SCM-1的RS232接口。 3. 通信 SCADA系统的通信方式可以多种多样，考虑系统的可靠性，有可能还要有备用通道。通信的方式总体说来分为两种，一种是自己架设的专线系统，一种是架设在公网上的系统。 自己架设的系统：自成系统，不需要别人参与，运行费用低，架设成本高，需要用户自己维护。包括，自架的电话线，双绞线，光缆，载波，微波，电台等。 公网系统：电话线，专线，ISDN，帧中继，卫星线路，GPRS等。架设费用低，不需要用户维护，运行费用高。 用户选择时需要自己根据各种利益和费用考虑。 考虑热力管网分散，和建设的速度，我们推荐采用无线方式。 自行架设可以采用数传电台，相关手续：到无线电管理委员会申请频点，登记，购买数传电台。费用：频点占用费，电台费用，馈线，天线费用，架设费用。 参考价格:频点 1500元/年 电台 2000元左右 天线馈线 500元 公网GPRS或者CDMA，需要和当地的中国移动或者中国联通洽谈计费方式（可以包月或者按照流量计费），费用包括GPRS/CDMA收费，GPRS电台费用。 参考价格：包月 100元左右 电台 2000元左右。 参考数传电台： 数传电台可以选择深圳固迪GD230V型25W/8W功率稳定超强型无线数传电台，具有如下特点： ● 高性能、高稳定、高可靠 ● 适合于各种恶劣的工作环境； ● 精密压铸铝结构配合精良的电路设计，抗干扰能力更强； ● 采用温补频率基准源，确保高稳定收发频率； ● 专业的散热设计适合于长期不间断工作； ● 有效通信距离远； ● 采用频率合成技术，通过计算机灵活方便地设置频点； ● 全部设置通过设置软件完成，操作简便； ● 点对点、点对多点，灵活组网； ● 提供外置调制解调器接口； ● 提供模拟通道，方便进行话音通信； ● 可选配手咪喇叭配件，直接对讲，方便工程施工； ● 电源工作指示灯、空中收发指示灯及数据收发指示灯使工作状态一目了然； ● 采用超大规模集成电路，低功耗设计，SMT生产工艺； ● 工业级产品设计，温度范围宽。 ● 集收发数据、话音通信于一体，功能强大。 1． 总体指标： ● 频率范围：VHF/UHF ● 频率稳定度：1.5ppm ● 信道间隔：25KHz/12.5KHz ● 调制方式：MSK ● 数据接口：RS-232(标准配置) RS-485(选配) ● 接口速率：9600/4800/2400/1200bps（可设置） ● 接口校验：无校验/奇校验/偶校验 （可设置） ● 信道速率：2400/1200bps （可设置） ● 信道总数：16 （可扩充） ● 天线阻抗：50Ω ● 电源电压：DC 13.8V　（12—15V） ● 电源消耗：接收时＜100mA，满功率发射时＜5.5A ● 体积：长×宽×高＝149mm×109mm×50mm 2．接收机指标： ● 接收灵敏度：≤0.25μV（12dB信纳比） ● 杂散及镜频干扰：≥70dB ● 邻道选择性：≥70dB ● 接收失真：≤3% 3．发射机指标： ● 输出功率：25W （5-25W连续可调） ● 最大频偏：5Kc ● 邻道抑制比：≥70dB ● 杂散发射比：≥70dB ● 发射启动时间：≤40ms 参考GPRS GPRS MODEM 可以选择深圳市泰达鑫通信技术有限公司开发的TGM8800 GPRS无线数传系统，具有如下特点： 4. 主站端 选用计算机硬件软件的原则为够用，一定时间内不落后。选用油井控制器的原则价格合理，可靠性高。 4.1. 硬件 根据实现情况配置个人计算机和服务器，包括监控工作站、通信服务器和数据库服务器。 监控工作站选用流行的个人计算机或者工控机。P4 2.0GHz ,512M RAM,80G 硬盘，20英寸显示器或者17英寸LCD显示器，键盘、鼠标和多媒体套件。配备打印机一台。 通信服务可以选择工控机，对机器要求不是非常高，可以灵活配置。 数据库服务器选择小型工作组服务器即可。 4.2. 软件 软件选用组态软件，可以选用的产品：国内的 开务2000，组态王等，国外的INTOUCH,FIX等。 参考价格：国内不限点版本 报价 5万元左右，可以有折扣。 国外软件可以向代理商咨询，也有国外的盗版软件可用。 系统集成工作：包括实时数据库建立，数据命名，画面设计，画面制作，画面数据与实时数据链接。数据库服务器安装，配置。WEB服务安装，配置，WEB页面制作等。 完成功能： 监控中心采集现场过程数据进行分析计算处理，对运行人员提供操作指导，实现对热网的监测控制、