淺談換熱站集中監控無人值守系統方案

王瑋川

摘 要：隨著現代社會科技的發展與進步，煤礦安全生產工作的核心還是科技創新，在煤炭效益不太好的大環境下，我們更需要在煤炭行業的各個領域深入實施“機械化換人、自動化減人”措施。目前換熱站系統已經廣泛的應用在熱水鍋爐系統、熱交換系統、工業供熱系統及其他換熱系統中。在對換熱站的管理中，利用網路技術實現換熱站本地控制器與監控中心之間的信號傳輸，研製了一種新型換熱站遠端監控系統。它改變了以前分散管理的模式，能夠對換熱站實行遠端智慧監控和集中化管理，為了滿足監測音視訊訊號的編碼和解碼需求，本系統採用專用多媒體的雙核架構實現換熱站本地控制器，節約人力、物力和財力。本文對換熱站遠端監控系統的結構、功能和應用進行了分析和探究。

关键词：換熱站;遠程監控;系統結構

一、換熱站遠端監控系統的結構

換熱站遠端監控系統的結構主要是由本地控制器、信號傳輸網路和監控中心三者構成。

1.1本地控制器

每一個換熱站內都有本地控制器，由控制單元、音訊處理單元和電源管理單元組成，主要作用是即時採集和處理對各個換熱站本地熱力及水力工況運行狀態資訊、現場即時控制、音視頻監測故障報警和診斷等。

1.2監控中心

監控中心位於供熱企業的主控制室內，構成設備包括監控主機、資料庫伺服器和工作站等，主要負責建立系統網路資料連結，接收、發送、存儲資料，在對資料進行分析處理後，可給各地換熱站的控制器發佈命令進行遠端控制和調度，保證供熱系統的水力工況和熱力之間的平衡。

二、換熱站遠端監控系統的詳細功能

2.1網站管理功能

該系統可以對換熱站網站進行任意的添加、修改和刪除程式，系統在這些方面的設計參數非常全面，功能十分強大。修改任意的網站參數也不會對系統造成任何不好的影響，用戶可以直觀流覽網站中的各種參數，如網站的IP地址、地理位置、當前網站歸屬、當前控制策略模式等等。

2.2遠端查詢功能

換熱站遠端控制系統可以遠端查詢各種資料，如報警參數、報警設置日誌、各種量程範圍參數、自控策略及相關參數等等。

2.3故障報警功能

換熱站遠端控制系統能夠及時對超溫、超壓、欠壓、斷電等故障進行報警、診斷和檢修，保證供熱系統安全正常運行，避免事故和損失。

2.4管理和控制功能

管理功能主要是指系統對熱網和換熱站的系統運行狀況用資料製成報表進行統計、分析和處理，實現供熱系統管理安全化、科學化。控制功能是指根據熱網和換熱站的運行情況對現場執行機構進行遠端控制。

三、系統設計——實際案例分析

某地區現有3個換熱站。容積式換熱機組迴圈泵2臺，採用變頻1拖1控制，補水泵2台，採用變頻1拖1控制。換熱站內系統參數（回水溫度、壓力、補水流量、水箱水位等）都是通過PLC控制器進行即時採集和處理並進行檢測。迴圈泵和補水泵全部為盤櫃就地啟停。

3.1系統結構

經現場考察，3號換熱站可以作為集中控制室使用，控制室設上位監控系統1套，由集中操作臺、工控機、顯示器、印表機、網路交換機及UPS電源組成。可以集中監控3個換熱站的過程參數、設備運行狀態。每個換熱站配置RTU監測終端，對換熱站內系統資料進行採集運算，並上傳至集中控制室。由於控制室設在3號換熱站，所以3號換熱站可以直接通過RJ45網線上傳至控制室交換機。1、2號換熱站距控制室都比較遠，必須通過光纖傳輸，所以在1、2號換熱站監測終端配置光端機，通過光纖以TCP/IP協定將資料上傳至控制室，如圖1所示。為了提高換熱站無人值守的安全可靠性，對每個換熱站內配置2台高清攝像儀，用來即時監控換熱站內水泵及配電櫃的工作狀態。

3.2系統監測終端

在每個換熱站配置RTU檢測終端。監測終端由1套西門子S7200PLC組成，並配置乙太網模組，在1、2號RTU分別配置1台交換機和1台光端機，通過光纖將資料及視頻上傳至集中控制室。其中監控資料包括對類比量和數位量的採集。如圖1所示：

四、系統功能

4.1上位機功能

（1）資料獲取，通過標準通訊協定，實現與控制系統的資料雙向通信。（2）人機操作介面，通過各種形式的資料顯示方式，實現對現場重要工況資料的監控。（3）資料的記錄、檢索與分析，通過資料包表、歷史趨勢、報警和資料列印等形式，對系統運行狀況進行統計和記錄。（4）視頻監控，上位機安裝視頻監控軟體即時監視現場情況。

4.2監測終端功能

通過加裝溫度、壓力、流量、液位感測器，即時檢測供回水溫度、壓力、補水流量、水箱水位。在換熱器一次側進口處安裝1台調節閥，監測閥位開度。同時檢測迴圈泵、補水泵運行頻率、電流及狀態。

五、設備控制

5.1迴圈泵的控制

3號站迴圈泵是變頻控制，可根據回水溫度及時調節變頻頻率，保證供水溫度達到預期值。1號換熱站迴圈泵為工頻直起運行，可在換熱器一次側進口處加裝電動調節閥，同樣根據回水溫度及時調節閥門開度，以此調節供水溫度。5.2補水泵的控制3個換熱站補水泵均為變頻控制，可根據回水壓力及時調節變頻頻率，保證管網壓力恒定。

5.3自動巡檢

迴圈泵和補水泵均為1用1備，為了防止1台設備長期運行，另1台長期閒置，系統設置自動巡檢功能，在上位機可以設定執行時間，到時自動倒泵。

5.4自動調節

換熱站的調節系統採用PID調節控制，通過設定運行參數，控制一次網電動調節閥的開度，實現調節過程，保證使用者室內溫度達到規定;完成迴圈水泵進行自動控制，補水泵進行自動控制;水箱水位自動控制;系統停電控制;停水控制。對其故障實現即時報警和連鎖啟停開關。

5.5系統效果

在控制室可對3個站所有設備進行集中監控，在上位機設置“遠端/就地”轉換開關，如果系統出現故障，還可以通過就地盤櫃控制設備，不會影響供暖需求。通過視頻系統可以即時監視換熱站現場情況，最終達到無人值守，起到減人增效的效果。

六、結論

目前，換熱站遠端控制系統已經得到了比較廣泛的應用。但是在實際運用中還是存在一些不足，如換熱站本地控制器和監控中心之間資料傳輸比較慢，可靠性也不是很高，換熱站的本地控制策略比較簡單、演算法單一、效果比較差，不能有效實現根據需要均勻供熱、節約能源的目的。所以要注重把現今的科學技術運用到系統當中，不斷改善系統，使系統效果達到最好。

參考文獻

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