基于CDMA的远程监控系统开发设计

前言 无人职守换热站运行管理系统 是供热公司为了提高管网运行能力，及时全面了解外网、热力站的运行情况，提高换热站自动化水平而进行的技术改造项目。该系统将使调度中心全面了解蒸汽管网和换热站的实时运行数据，为合理调节管网负荷、安全运行生产提供必要的数据依据。 换热站远程监控系统涉及了数据现场采集、网络与通讯、计算机软件硬件等方面的技术，只有对这些技术深入了解、综合分析，才能开发设计得功能齐全、效率高、性能稳定、经济节约。 我公司在看到“通过远程通讯，实现换热站无人值守”这个巨大市场后，在前年和去年就对此进行了研究并对此投入了实践并取得了很大的成功，今年更是在吸取前年和去年的经验后，投入了大量的人力和财力，积极购置各种设备进行研究，到现在为止已经对此系统有了深入的了解与并已经投入实践。该系统是在中央控制室设置一台或多台高可靠性工业PC机，并为其配置远程通讯设备；在各个换热站设置一套控制器装置，采集各种所需热工参数。中央控制室通过宽带网络与各个换热站系统建立联系。中央控制室换热站监控系统对个换热站进行实时数据采集（CDMA），工作人员可通过远程查看采集的数据进行对现场的了解。以便及时处理换热站事故。 目 录 一、采用集中抄表的优势： 4 二、运行管理系统概述： 5 1、换热站运行管理中心软件 5 2、上位机运行管理软件 7 3、现场数据采集系统 8 4、CDMA通讯网络系统 9 三、实现功能： 11 一、采用集中抄表的优势：  杜绝人工抄表中误抄、漏抄、抄表时间不统一等现象。  提高企业的管理水平和管理档次，管理部门能实时掌握用户使用情况。  提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效。计算机自动完成统计结算、帐单生成，从而减少大量的抄表、统计结算的工作人员。  控制用户的蒸汽使用量（最小量置零，限制最大量）。  监视用户的应用情况，避免和杜绝值班人员各种作弊行为。  对分散供蒸汽用户的数据定时采集（比如蒸汽的压力、流量、温度、系统停电时间、来电时间等）。  蒸汽温度:现场及监控室主机显示用户蒸汽温度，便于值班人员分析现场的运行情况。  蒸汽压力：现场及监控室主机显示用户蒸汽压力，便于值班人员分析现场的运行情况。  蒸汽流量：现场控制器通过系统累计得出：瞬时流量值、日蒸汽量、昨日蒸汽量、月蒸汽量、上月蒸汽量年日蒸汽量、年蒸汽量。  供水温度：检测用户供水温度主要为系统分析提供条件。  回水温度：检测用户回水温度主要为系统分析提供条件。  供水压力及回水压力。 二、运行管理系统概述： 远程监控运行管理系统是热电厂为了提高管网运行能力，及时全面了解外网、热力站及蒸汽用户的运行情况，提高换热站自动化水平而进行的技术改造项目。该系统将使调度中心全面了解蒸汽管网和换热站及蒸汽用户的实时运行数据，为合理调节管网负荷、安全运行生产提供必要的数据依据。 本系统包括以下几大部分：换热站运行管理中心软件、上位机运行管理软件、蒸汽用户（换热站）现场数据采集系统、CDMA通讯网络系统部分。 1、换热站运行管理中心软件 换热站运行管理中心软件完全是我们自主开发，软件是系统的灵魂，一个良好稳定的软件能够保证系统稳定的完成设计的功能。 a. 报表功能 日报表统计当天实时的运行数据，列出当天每次采集的运行状态；月报表统计当月每天的运行数据，列出每天的运行状态；年报表统计一年 12 个月每月的运行状态。报表可按照用户要求定制，直接进行预览、打印。 . b. 图表曲线功能 系统可以针对某一站点或者整个系统自动做出日管网压力趋势曲线，月管网压力趋势曲线，年管网压力趋势曲线。直观的反映出各站的用气情况。曲线可任意放大、缩小和拖动。 c. 故障处理和报警功能 主控室对于出现的通信故障和数据超限产生报警，并将产生报警的时间和原因记录入数据库，报警方式为窗口提示、声音报警等。 d. 强大的数据库查询功能 操作员可通过设置不同的查询条件（包括时间、站点、数据范围等）从数据库中获得各种历史数据，显示这一时刻的运行参数。也可查询报警记录，获得产生报警的时间和原因。数据库可维护，该库格式为网络数据库 SQL SERVER ，可对各种数据进行分析，并可在权限范围内实现局域网内数据共享。 e. 完整设备数据库 软件中可录入每个站点现场所用设备、管径等，以及现场联系人的名字和电话，使用起来更方便。 f ．系统安全设置 系统设置多级权限，不同权限的功能有所不同。系统管理员可以使用所有的功能，而对于一般用户来说，数据库维护，系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用。 g. 网络数据共享 采集中心服务器运行此软件，可以通过局域网把各个采集终端的数据共享给有关领导和部门；局域网的授权用户可以查看、调阅数据库的内容，实现办公自动化。 h. 远程控制组态功能 通过丰富的界面，监测远程各类设备的运行状态，而且可以根据需要进行远程的遥控。 此信息平台可以直接根据上位机组态软件数据库的格式直接让动态数据入库，完成对数据的储存，以供浏览器上的管理软件调用。 鉴于换热站系统软件的监测和控制功能，一般建议该软件安装在中心调度室，信息中心所需要的数据可以通过转发的形式进入信息中的主服务器中供网络发布和共享。 2、上位机运行管理软件 我们选用组态王作为上位机运行管理软件，此软件易于自己开发使用，在监测网络中可有不同厂家的仪表和控制器，通过设备选择可设定仪表或控制器所用的通信协议，数据接收时自动辨别。即使没有该设备的驱动，自己开发也很容易，组态王提供了一套开放的开发平台。 3、现场数据采集系统 我们对蒸汽用户现场进行考察过程中了解到蒸汽用户的智能仪表选用的芯片都只有一个通信口，无法实现用户的要求（在保留现场打印的情况下进行远传），我们于是自主开发了一套电路系统对原来的芯片进行了串口扩展。运用AT89C55WD作为主芯片来设计一套硬件电路来扩展成2个通信口，一个通信口为原来的打印机服务，另一个通信口用来实现数据远传的连接。 该系统已经在正式投入实践运行阶段。根据现在社会上使用的智能仪表大多数都是一个通信口，并且其他很多设备都是只有一个通信口，我相信我们这套设备可以有更为广泛的市场和实际应用。 换热站现场下位机选用HOLLIAS-LEC G3系列PLC，包括CPU模块和I/O模块，CPU接收一个或多个指定监控中心对设备的操作控制命令，通过I/O模块对有关设备执行相应的操作控制动作，并向监控中心返回操作结果,下位机主要实现以下功能：数据采集功能，数据查询功能，定时上报功能，操作控制功能。 4、CDMA通讯网络系统 在现有的工业监控系统中，常用的信息传输方式有：数字微波、数传电台、有线光纤、有线电缆等，数字微波和数传电台将受到传输距离及频率许可的限制，而有线光纤和有线电缆的网络成本较高，不适合监控点非常分散及传输距离较远的情况下使用。 针对监控对象分散、各监控节点间缺乏有机联系、监控信息量相对较少，实时性要求较低等特点，CDMA 提供了一种很好的信息传输方式。 a、组网方案 无线数据传输系统一般由数据业务中心、通信网络和数据终端组成，综合考虑业务数据量、安全性、可靠性、网络状况与成本等因素，采用下述组网方式：通信服务器以公网固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA数据终端单元（DTU）上电后，主动与通信服务器建立连接，如果通信服务器没有固定IP，可以通过安装花生壳软件获得固定的域名，此方案具有成本低、通信质量稳定、安全性适中、运行可靠等特点。 b、数据传输原理 根据上述组网方案，数据的上行传输原理如下： （1）下位机通过RS232或485串口将数据传给DTU； （2）DTU将数据打成TCP/IP或UDP包，发送到无线网络； （3）TCP/IP或UDP数据包经系统分组数据服务节点，传输至Internet上并且去寻找在Internet上的一个指定的数据服务中心（通信服务器）； （4）通信服务器将数据传给上位机并存储到历史数据库。 数据的下行传输与上述过程相反，不再赘述，系统通信结构图如图1所示。 c、优势 本系统与有线数据采集系统相比，本系统具有以下优点： （1）降低了通讯线路的建设成本和维护成本； （2）提高了系统的灵活性，监控范围不受地域限制，节点控制目标可以任意扩充。 （3）通讯线路比较稳定，不易发生通讯故障，就算出现问题，也能迅速发现和排除。 d、结论 相信随着CDMA无线通信的高速发展和3G牌照的发布，必将引领无线通讯的潮流，而基于CDMA无线通信的远程监控系统，将会有更加广泛的应用。 三、实现功能：  实现各个现场工作站数据上传功能。  实现对各个站采集来的数据进行存储。  对所采集的数据绘制成历史曲线，便于观测。  在线显示采集数据，及设置报警上限和下限。  对各个站中操作画面进行切换，以便于观测。  数据浏览采用电子地图、表格、曲线、图形多种形式显示  实现停电报警功能，及时通知值班人员进行现场检查。  系统访问安全：对系统的访问，可根据访问级别的不同，而设置不同的密码