集中供热管网遥测远传系统研究

孙延刚　王君红　马振华

【摘要】随着计量供热的推广，供热管网运行的稳定性成为一个极其复杂的问题。本文提出采用遥测远传系统来采集供回水温度和水压，为供热管网的锅炉房和泵站的调节提供可靠有效的数据。本文重点对遥测远传系统RTU和MTU的工作原理，控制电路，以及数据管理系统的研制进行了一些叙述，对同类的遥测远传系统的研制工作有一定的借鉴作用。

【关键词】数据遥测、供热管网、供回水温度、水压

【中图分类号】TU995.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0087-01

一、课题的提出

城市供热管网是极其重要而复杂的网络系统，由于它在整个集中供热系统中所占的地位以及在城乡生产建设和人民生活中所起的作用，其安全可靠的运行和正确有效的管理具有重大的意义。

在我国，传统的城市集中供热系统中，对于运行状态的了解仅靠锅炉房、泵站出口的就地式仪表测量参数、提供信息。这些信息在时间上、空间上是相互孤立的，即没有完整的技术渠道将这些分离的信息连接起来。这就在计量供热系统中产生了问题，如果用户供热量进行了调整，而锅炉房和泵站的运行没有得到相应的调整，那么节能的目的就得不到实现，而且还容易出现供回水温度过热、管网压力过高甚至有管道破裂等的危险。在管网中设置一定数量的水压、供回水温度的监测点，及时了解、掌握管网的运行状态，并以此作为调度的目标依据是保证供热管网正常运行的有效方法；也是确保服务质量最简便的办法。

二、课题的研究内容

1、系统的整体结构

整个系统由两大部分：MTU/RTU数据采集传输系统和SEVER/CLIENT数据管理系统。RTU负责将温度、压力传感器的模拟信号通过AD转换变成数字信号输入CPU，由CPU进行数据处理，并为通讯做准备。然后由CPU将数据传给MAX232（通讯芯片），再传给无线通讯设备将数据发射给MTU。MTU则负责接收数据，把由无线通讯设备接收的数据，进行整理出给SEVER（数据服务器）。SEVER将由COM口接收的数据进行整理存人数据库，以供CLIENT（客户端）使用。CLIENT使用SEVER的数据进行事实监控，对数据进行整理，做出日报表、日曲线、周曲线、月曲线，为调度提供可靠的依据。

2、MTU/RTU设备研制

MTU/RTU都是采用单片机来设计。因为单片机有可靠性好、易扩展、控制功能强大、价格便宜等特点。而且单片机一般用专用的汇编语言开发，用相应的仿真软件及仿真器进行调试，可软件仿真，也可硬件仿真，调试非常方便。

RTU系统包括了供回水温度测量元件、压力测量元件、放大器模数转换器、CPU、键盘与显示、串行通讯接口、MODEM（调制解调器）、发射机以及电源部分组成。测量元件传来的数据经过放大器放大后在由模数转换器转化为数字信号供CPU调用，CPU每隔一秒钟采一次数，并供显示用。当发射机接收到同频段信号时，将进行一次的辨别，如果是该系统的信号，便将接收得到信息经由调制解调器转换为数字信号送到CPU。CPU将接收的数据放入缓存中，先取第一个字节进行判断，再判断结束符，最后进行奇偶校验、和校验，经过几步校验以后，如果符合设定，才能进行数据处理。因为在无线数据传输中，信号的干扰特别多，如果处理不好，将会导致系统的死机、数据不准等现象。对数据分析后，取出主站发来的命令，根据命令做出相应的回复。一般主站发的命令请求现场的数据，这时CPU就将供回水温度和水压的数据加上起始位、命令字、地址码、终止位、校验和、奇偶校验位，然后发送给主站。由于本系统的主要功能就是传递供回水温度和水压三个数据，每个数据经过CPU的处理以后都变成定字节的数据，所以本系统采用定字长的通讯方式，而且处理简单，可靠性好。当进行其他命令的通讯时会浪费一些字节数，但是其他命令的运行一般是在调试或维护的时候才用。所以采用定字长的通讯方式是合理可行的。

MTU系统包括了CPU、键盘与显示、串行通讯接口、MODEM（调制解调器）、发射机以及电源部分组成。MTU系统的工作原理是：CPU不停的检测时间，判断是否到达采集周期，一般15分钟采集一次数据。每15分钟CPU向多个RTU依次发送要数的指令，然后接收数据，对接收的数据进行判断处理后，通过串行通行接口发给SEVER。如果等待接收数据的时间超过了设定时间，CPU将再次向同一台RTU发送要数指令，如果连续向同一台RTU发送三次要数指令，还返不回数据，CPU将向SEVER发送某地址的RTU故障的信息，然后向下一台RTU发送要数指令。

3、数据采集管理系统的开发

根据研究内容与功能要求，本课题所研制的软件具有的主要功能有：

1、查询功能

根据用户输入的各种查询条件，查询出满足这些条件的记录；如满足这些条件的记录不存在，则显示相应信息。本软件可查询日报表、月报表、日曲线、周曲线、月曲线，及时数据等。

2、浏览功能

此功能让用户能随时查看某个数据库的全部内容，但不包括修改记录。而且在主街面上可让用户监测所有点的实时数据。

3、报表功能

根据某种要求，从某个（或多个）数据库中整理出有关记录，并以报表的形式显示（或打印）。主要是日报表和月报表。

4、帮助

为用户提供各种操作上的帮助。

本系统数据库主要包括各点的实时数据表和由各点综合的表组成，每个点都对应一个数据表（AddressI，I对应相应RTU的地址），Addressl都包括采集时间、供水温度、回水温度和水压四各自段。由各点综合的表（standAddress）包括各点每小时的供回水温度、压力的最大值、最小值、平均值组成。

三、研究的结论

1、压力检测远传点RTU可根据预先的约定，连续实时地监测位置点的供水压力，当主站循呼至此时，将循呼的供回水温度、压力值传输给主站；

2、系统主站点MTU在计算机的支持下工作，24小时连续将各遥测远传终端的信息（水压、流量值）接收并存入系统的数据库中；

3、在CLIENT屏幕上可监测各采样点最新的供回水温度和压力数据；

4、系统可监测各采样点发射装置的运行情况，如有故障及时报警

5、主站点计算机在数据采集管理系统（研制的软件）的支持下，对城市供热管网遥测远传终端采集的大量技术数据进行综合分析利用，做到随时按要求进行存、取、查、改及统计汇总等；

6、可浏览各采样点的水压日报表，日曲线，周曲线，月曲线；

7、可打印各采样点的水压日报表，日曲线；

8、为供热管网的日常调度提供可靠详实的数据依据；

9、监测管网的运行情况，为供热管网的运行调度提供可靠翔实的依据，并为管网故障的抢修提供及时可靠的信息。

参考文献

[1]供热工程，北京，中国建筑工业出版社。1985

[2]MCS 51系列单片机实用接口技术，北京，北京航天大学出版社。1993

[3]智能控制，王俊普编著，中国科学技术大学出版社，1996

[4]visual Basic 5 Client/Server How to，Noel Jerke等著，机械工业出版社，1197.8