城市热网综合监控系统的总体设计★

曹 宇 田思庆,2* 郑家风

(1.佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007)

城市热网综合监控系统的总体设计★

曹 宇1田思庆1,2*郑家风1

(1.佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007)

采用基于PLC的监控终端，对热力站的二次侧管道出水温度与压力进行实时监控，并通过GPRS无线通信传输至首站的中央控制室，由计算机经过数据处理，模糊控制发出控制命令，对热力站一次侧进水电动调节阀进行调整，从而保证热力站的温度保持在一定范围内，保证热网的稳定运行。

集中供热，城市热网，监控系统，GPRS

集中供热已是现代城市发展的主流趋势，它能很好的解决传统小型锅炉供热所造成的空气污染的缺点。从根本上来讲，集中供热早已超出它自身的应用范围，达到了一个新的社会高度，其价值是不能用精确的度量单位衡量的，具有一定意义的经济效益及社会效益。目前，热网监控基本上是为了对热网系统进行集中、分区域控制，并都已采用计算机技术进行监控管理。对热网现代化管理关键部件之一的热网监控系统来说，通过与计算机结合所构成的热网控制系统，可以大大增强城市供热实施集中、分区域控制的监管，可以在较大程度上提升供热网安全、高效运行。

1 城市集中供热系统的研究

1.1 城市热网的总体结构

城市热网控制系统主要由中央控制室、锅炉热水供热源、热力站和热网用户四部分组成，中央控制室就相当于命令发布者，它对热网用户进行直接或者间接领导，对供热结果有很大的影响。作为城市集中供热的锅炉热水供热源来说，它的作用就是将烧开升温的热水用循环泵送到供热源的首站，然后经过首站的水—水热换器处理后送至一次管网，即供热管网。热力站作为给热网用户提供热水的直接部门，只有当热水的进出口温度、热水流量、压力达到预先设定的工程值后，才可以经过板式热交换器将热力站的热水调成合适热网用户的热水温度，然后由二次管网将其送至各个采暖建筑，送进千家网户。如图1所示为城市热网系统概图。

1.2 首站及各换热站的地理位置

首站与各换热站的地理位置如表1所示。

表1 首站与各换热站的距离 m

由表1可知，换热站与首站距离相对较远，所以我们有必要对热网系统的运行情况进行全方位的远程监控，同时也为了保证热网系统稳定、流畅、经济和安全的运行操作，且能及时发现问题解决问题，故我们有必要对热网传统方式进行改进。

2 城市热网综合监控系统的总体设计

2.1 系统设计的总体原则

热网主要是由热网首站、集中供热工程热源、首站、一次管网、二次管网、热力站和用户组成。而热网首站为了便于操作、运行和监控人员对热网进行监控和调试工作，跟各个热力站的比例电磁阀、热水系统控制装置，循环泵等必要的就地装置建立了一定的联系。为了让所有设置的控制和操作都掌握在热网控制系统里，把所谓的就地控制装备连接其所必须的通信接口和硬接线，跟热网控制系统相连接，使热网控制系统起主导作用的效果。这样就可以实现热网控制系统的自动化控制，通过热网首站和各个热力站控制系统与热网监控控制室的计算机进行通信网络的相连接，可以大大提高热网的运行效率，减少经济运行成本，方便群众，方便自己。

热网综合监控系统为了能在规定的情况下自动的维持系统正常运转，具体包括以下几个方面：

1)数据实时采集。

热网综合监控系统主要是通过通信网络进行连接，然后实时采集全网的信息并及时更新，如各个热力站的各种运行参数，各个设备的运行情况等等。

2)自动监控系统。

自动监控系统可以根据实时监控的数据和系统反馈情况，根据预先设定好的参数，自动调整设备的一系列参数及自动控制装置的启动停止。

3)远程控制装置。

监控站的操作人员根据计算机界面的一些实时信息，通过鼠标或者键盘根据相应的设备参数，及时自动或者手动控制装置进行加减停。

4)系统报警装置。

当热网监控系统出现设备异常或者是参数超标等情况时，危险报警灯会及时发出报警信号信息，及时通知工作人员进行维修。

5)电机保护。

在热网监控系统里有循环泵的启动失败及报警界面，一旦电机出现问题，系统会自动运行循环泵过载保护及报警。

6)系统操作问题。

热网监控系统具有手动和自动两种形式，可根据环境外部情况及热网用户的实际温度进行选择手动还是自动。

2.2 热网监控系统的总体结构

热网监控的整体结构如图2所示。

热网监控系统硬件由热网监控中心服务中心、GPRS网络、DTU装置、传感器、温湿度采集装置等组成。

1)热网监控调度中心主要是为了满足热网用户的需求，通过及时收集各个换热站运行参数，历史数据和网络发布等情况，主要是为了调度信息，由各不相同的服务器和工作站组成。

2)根据需要，现场设备主要由换热站内部的控制器、PCI数据采集卡、液晶显示屏、无线采集设备、现场一次元件热电阻、压力变送器等组成。

3)通讯网络全权由GPRS网络提供。

而软件则主要由调度中心监控软件，换热站组态软件及通讯软件组成。

1)调度中心的监控软件主要是基于B/S结构，用Internet或者是内部局域网来远程访问的，如果没有安装客户端，则需要打开IE浏览器即可进行数据查询。监控软件主要安装在监控中心的服务器上，通过监控各个换热站的热网运行情况，并根据各个站运行参数，例如压力，热水流量，室内外温度等，及时向现场设备发送实时参数设置指令，便于进一步控制热网温度。且服务器具有保存功能，每间隔一段时间就会将换热站的数据存入历史数据库，及时保存，及时操作。

2)调度中心通讯软件主要的任务是为了完成快速扫描各个换热站的最新数据，也可以随机抽取任意一个换热站进行数据采集，采集的数据可以作为实施数据也可以作为历史数据当做参考，

而作为通讯软件的另一个部分的现场控制器或无线采集装置来说，其作用主要是自动响应监控中心软件的呼叫，随时接收上位机的指令，按照要求提供各种数据支持服务。

3)换热站组态软件通过对现场压力、流量、温度等一次元件的数据采集，然后进行删选剔除一些不良数据，并迅速将采集到的运行数据存储到本地的数据库中，存储时间，采集周期可以自行进行设定，并将运行参数以图画的形式显示在每一个换热站的现场，然后隔一段时间将数据传输到监控中心，随时进行备份。

3 城市热网集中监控系统的整体作用

城市热网集中监控系统主要是一套面向城市集中供热领域进行开发的控制系统，通过将通讯网络与监控中心、热力站、热源相连接，然后把各个热力站和热源看做一个整体进行调控，这样整个热网监控系统就成为一个相互连接的整体，达到统一控制、集中监控，从根本上提高了城市集中供热的自动化程度，节约资源、节约成本。

通过采用监控中心与热力站监控部分分工协作，监控中心负责全系统的参数及供热负荷预测，根据各个热力站发出的控制参数及指令，及时控制，以便实现全网的控制。各个热力站也可根据自己检测的参数和指令对自己的热力站进行控制，在情况异常的条件下，及时反馈信息到监控中心，并采取强有力的措施进行控制。通过监控中心的统一调度，各个热力站互不干扰，独立完成各自的工作，即使某一热力站出现问题，也不会影响其他热力站，并通过监控中心及时解决。

4 结语

本文通过全面介绍热网远程换热站监控系统的数据采集和监控的实现过程，通过对硬件、软件的分析和总结可以看出，热网远程控制系统具有较好的实用性和操作性，非常适合现代城市的发展要求，值得推广使用。

[1] 张杰琼,郭智辉.GPRS 技术与城市热网监控系统的关系[J].信息工程,2014(7):52-53.

[2] 李宝山.无线远传测温装置在供热系统中的应用[J].区域供热,2015(1):82-85.

[3] 江 杰，赵凤鸣，陈洪翰，等.Ethernet Powerlink调度机制与实时通信剖析[J].自动化仪表，2013，34(2):84-88.

[4] 陈青峰，童 灵，傅铭峰.热力站节能控制系统[J].自动化仪表，2016，43(7):763-767.

[5] 熊 璐.GPRS技术在数据采集与监控系统中的应用[J].数字技术与应用,2014(12):108.

Overall design of distributed urban heating network integrated monitoring★

Cao Yu1Tian Siqing1,2*Zheng Jiafeng1

(1.CollegeofMechanicalEngineering,JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China; 2.CollegeofInformationScienceandElectronicTechnology,JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China)

Namely through the use of PLC-based monitoring terminal of the secondary side of the heat pipe station temperature, pressure real-time monitoring, followed by GPRS wireless communication to the first stop of the central control room by the computer through data processing, fuzzy control issued a control order, the thermal power station on the side of the water to adjust the electrical control valve to ensure that the temperature of the thermal station to maintain a certain range, to ensure the stable operation of the heating network.

central heating, urban heating network, monitoring system, GPRS

1009-6825(2017)02-0125-02

2016-11-10

曹 宇(1991- )，男，在读硕士

田思庆(1965- )，男，硕士生导师，教授

TU995.3

A

★:佳木斯大学应用重点项目(项目编号：12Z2201526)；佳木斯大学研究生科技创新项目(项目编号：LZ2016_002)