热网监控系统

热网监控系统技术方案1、概述随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高，社会对环境的要求越来越高。近年来国家大力提倡城镇集中供热，改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染，由城市外围的一个或者多个热电厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给用户供热。因此建立一套完善的热网生产调度系统，对热网进行监测和有效的调节，以降低能源消耗和提高供热质量成为供热管理的迫切需要。热网监控系统为供热管理人员提供集中供热系统的运行状况，帮助工作人员选择合适的运行方式，进行优化生产和运行。监控系统提供的数据实时、准确，使热网的调控有了可靠的依据。系统的投入不仅明显改善了供热效果，还节约了大量的能源，既能保证热量充足时减少热能的消耗，又能保证热量不足时热量的均摊，对保证供热质量、节约能源起到了积极作用。为了实现热源控制一体化，热网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均及锅炉冷凝水的问题，达到整个系统的节能目的；提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。为此我们集中公司中的科研力量开发了具有自主品牌的——“‘耐威科’城市供热管网集中控制管理平台”（以下简称：耐威科管理平台），该平台是集现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的。整个耐威科管理平台分为用户计量与控制系统、‘耐威科’无人值守换热站控制系统（以下简称：控制系统）和集中控制监控管理中心（以下简称管理中心）三个部分。2、热网监控系统的组成及特点整个热网监控系统分为三个部分：集中控制监控管理中心、‘耐威科’无人值守换热控制系统和室内无线通讯计量与控制系统。2.1集中控制监控管理中心2.1.1集中控制监控管理中心组成集中控制监控管理中心由上位机、服务器、上位管理软件、交换机、GPRS解析终端等设备组成。它可以宏观掌握整个供热系统运行状况、运行质量。保证供热系统的运行参数。对热网的水力工况和热力工况进行全自动调节，解决各换热站的耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效果。同时他可以监控整个供热区域内的所有用户的用热情况，并根据实际情况对用户的用热情况进行调节。2.1.2集中控制监控管理中心特点◇超大系统容量。可以同时容纳上万个I/O点，10万个以上监测数据采集点；◇超长时间数据存储。由于管理中心采用了专用的数据库存储系统。数据存储时间可达50年上。存储数据可达T级。◇全面系统冗余处理。包括数据库冗余，系统冗余，通讯冗余等。◇全面的热网系统管理。根据热网系统的特点，可以把系统分为许多小的管理单位；◇灵活定制各级管理员及管理权限；◇数据自动报警显示。包括声光提示等；◇大分辨率显示器和投影仪支持；◇同时支持B/S，C/S结构网络访问；◇固定客户端，移动客户端同时支持；◇支持历时数据导入，导出，支持历时数据后补添加；◇直观，灵活定制的趋势图，曲线，报表等；◇方便，迅速，灵活的历时数据定制查询，打印，报表生成等；2.1.3集中控制监控管理中心优势安全可靠稳定。在系统建设过程中，将系统的安全、可靠、稳定性作为设计的首选原则。终端应具备较强的抗干扰能力。终端应实现故障自诊断功能和自恢复功能，当出现故障的时候能自动重启而不需要人为的切断电源。严格全面的权限管理；详细的操作日志功能。只有安全可靠的系统才能达到令人满意的结果。在方案设计时，首先应考虑选用稳定可靠的产品和技术，使其具有必要的冗余容错能力，为用户提供高可用服务。要求系统在硬件配置、操作系统、以及系统管理等环节采取严格的安全措施，保证系统不受侵害。先进性原则系统采用先进成熟的具有当今国内先进水平的监测控制技术、控制器及应用软件，并具有完整的技术文档资料。而且系统具有可扩展行。实用性原则系统需要本着能够解决热网运行中存在的实际问题，进行整体规划，无论是网络体系、通信系统、硬件平台及软件功能，必须能够满足整个热网管理的需求。力求完善化、科学化；用户界面设计友好，易于理解、易于掌握、便于操作。可扩充性原则应用软件的设计应逻辑结构清晰、易读。在功能的划分和设计时，尽可能相对独立、减少相关性，以易于扩充、维护和修改。采集控制器应充分考虑其独立性和扩展性，使设备配置和系统扩展有更大的自由度和灵活性。为热用户的日益增长，预留较大的扩展空间。系统不但要能满足现阶段的业务要求，而且要能满足将来业务的增长和新技术发展的要求，要在原有设备继续发挥作用的基础上，保证用户能方便地增加或调整设备，改善系统功能和性能，支持将来系统不断更新和便于升级，从而保护原有投资。主机系统应具有良好的可扩展能力，满足不同规模计算环境的要求，并且能提供多种升级途径，给业务的不断发展创造条件。缩放性是企业网结构要求中最重要的一个方面。企业业务的快速变化，用户不可预测的需求都要求系统结构能适应这种情况。这就意味着我们在最初设计中，投资重点要放在一个可缩放的结构上以及支持它的相关的软硬件。兼容性原则底层系统、数据库、采集控制器、通讯方法、网络协议都采用国际标准或统一标准，使得系统的兼容性大大提高，只要遵循统一标准，任何厂家的设备都可以接入该系统。经济性原则在满足系统需求的基础上，力争用最少的资金，获得最大的经济效益和社会效益。经济性原则不仅体现在设计过程中，而且要为系统今后的维护降低成本打下基础。权限设置监控系统对运行人员、维护人员、管理人员赋予不同的权限，不同的人员具有不同的操作权限，从而避免了操作不当所造成的系统故障。而这些权限的设置均由集中控制监控管理中心来完成。功能强大的站点管理，添加，删除，修改，浏览等管理中心可以任意进行站点的添加，删除，修改等。添加删除等站点管理设计参数全面，功能强大。可以任意删除站点，可以任意添加站点。可以对现有站点进行任意修改，修改任意站点参数对系统不会造成影响。可知直观浏览现有站点的各个参数，包括：站点IP地址；站点名称；站点地理位置；自控周期，室外计算/下发周期；当前控制策略模式；当前报警开关，电流回传功能开关，DTU在线与否等；当前站点归属，支路号，管井，供热面积等；清晰，直观，超大字体的实时数据显示；管理中心为了便于用户长时间监测实时数据的需要。设计实时数据显示时，采用隔行错色的视觉显示方式，便于用户长时间监视而不会引起视觉疲劳。同时为了更便于人员查看。采用了超大计算机字体，并加强了字体处理效果；实时数据显示内容如下：一次温度、压力、流量；二次温度、压力，流量；瞬时流量；瞬时热量；累计流量；累计热量；当前室外温度，调节阀阀门开度；当前数据接收时间；地图数据直观显示直接引入管网地理信息平面图。直观表明各个换热站的地理位置，管径，距离中心供热点的距离。并且实时显示该站点的温度，压力，流量等数据。供用户比较沿线管损，温度变化趋势，压力变化趋势等。热交换站各种数据模拟画面显示实际模拟换热站的工作流程。显示各个关键部位的实时数据。2.1.4集中控制监控管理中心通讯通讯网络承担集中控制监控管理中心与各个换热站以及用户计量与控制系统的数据传输，数据交换，是整个监控项目的桥梁，是保证热网监测系统正常运行的关键。监控系统采用的通讯方式有多种形式。应依据项目的实际情况决定采取何种通讯方式。从通讯方式可以分为：市话网、宽带网、专用网和GPRS网。a、市话网通讯方式的特点：①供热管网存在一定的滞后性，无须实时在线。所以，通讯方式采用拨号方式也不失一种好方法。②有线通信时，要先拨号以后才能通信，速度比较慢。运行费用较低。③维护均由电信部门负责。④系统具有双向数据传输功能，从而实现远程控制，无人职守。⑤覆盖面广，信号稳定。b、宽带网通讯的特点：①用于已完供热管网，无须土方开挖。②申请ADSL方式通讯，只须按月交纳一定的费用，即可实现网上通讯，无自维护量。③永远在线：用户随时都与网络保持着联系，即使没有数据传输时，用户也仍然附着在网上与网络保持着联系。④每次登录Internet只需要一个激活的过程，一般仅需要1到3秒钟。⑤高速传输：由于ADSL采用了先进的分组交换技术，数据传输快。系统在数据传输过程中可申请加密机制，数据可以在公网上安全地传输。⑥系统具有双向数据传输功能，从而实现远程控制，无人职守。⑦系统依托相应的软件，可以灵活实现点～点、点～多点、中心～多点的对等数据传输。c、专用线路的特点：①敷设专用通讯光缆，特别适用于新建供热管网，可与供热管道一同敷设，减少土方开挖量，可以大大降低运行费用，但维护量大，维修费用多。②用户随时都与网络保持着联系，即使没有数据传输时，用户也仍然附着在网上与网络保持着联系。③系统具有双向数据传输功能，从而实现远程控制，无人职守。d、GPRS无线通信的特点①永远在线：通信时，不需要象PSTN那样要先拨号以后才能通信。用户随时都与网络保持着联系，即使没有数据传输时，用户也仍然附着在网上与网络保持着联系。②快速登录：GPRS无线终端一开机，即已经与GPRS网络建立了连接。每次登录Internet只需要一个激活的过程，一般仅需要1到3秒钟。③高速传输：由于GPRS采用了先进的分组交换技术，数据传输的最高理论值可达171.2kb/s。④按量计费：GPRS网络按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用。没有数据流量传输时，用户即使在线，也不收费。⑤覆盖面广：目前，GPRS网络已基本覆盖了所有GSM网络，偏远地区不再是数据传输的盲区。⑥可移动性：企业对系统所有设备有自主权，无需与运营商交涉，可以自由分配。⑦可靠性强：系统具有纠错、重发机制，从而确保数据的完整性和正确性。其次，系统具有自动恢复功能，在GPRS网络状态不稳定的情况下，保证系统稳定工作，而无需人工干预。⑧安全性高：系统在数据传输过程中加入了加密机制，数据可以在公网上安全地传输。⑨无人职守：系统具有双向数据传输功能，从而实现远程控制，无人职守。⑩灵活方便：系统依托相应的软件，可以灵活实现点～点、点～多点、中心～多点的对等数据传输。2.2‘耐威科’无人值守换热站控制系统PLC控制器、触摸屏、传感器、执行机构及通讯模块组成热网监控系统的远程终端站即—‘耐威科’无人值守换热站控制系统，PLC通过与其相连的仪表和执行机构完成对热网换热子站和其它现场设备的数据采集和控制功能。PLC控制器同时与机组电气控制柜及工艺配合实现热力站的全自动控制，安全启停机组，达到无人值守。2.2.1控制原理通过调节二次网供回水温度，实现热网平衡，换热站控制系统可以根据二次网供水温度、回水温度、供回水平均温度三种控制方式，控制电动调节阀门，保证温度恒定和热网平衡。尤以根据供回水平均温度的设定值调节阀门的方式最科学，最合理。2.2.2控制目的①宏观掌握供热系统运行状况、运行质量。②保证供热系统的运行参数。对热网的水力工况和热力工况进行全自动调节，解决各换热站的耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效果。③以节省总供热量为目标，在满足热网用户基本采暖要求的前提下尽量减少总供热量，从而达到提高经济效益的目的。④更好地进行供热系统设备的维护及管理。及时检测报告供热系统故障，作到防微杜渐，防患未然。⑤为热网如何经济高效运行提供分析基础和分析依据。通过记录的热网运行历史数据，在一个采暖期结束后与前期数据进行比较分析，查出主要能耗来源，为今后的节能挖潜改造提供条件。2.2.3系统特点a、监测界面直观、简洁，可方便操作、性能稳定，功能可按需二次开发，数据传输率高；b、下位机操作采用触摸屏方式，技术先进、操作简单、数据显示简洁明了c、监控系统对运行人员、维护人员、管理人员赋予不同的权限，不同的人员具有不同的操作权限，从而避免了操作不当所造成的系统故障；d、监控中心软件具备报警管理功能，每条报警信息应该包含报警站点、报警发生时间、报警参数及当前值等详细信息；e、操作人员可通过上位机控制底层设备，无须去现场操作，可靠性高，节省人力物力。2.2.4系统功能a、参数测量显示功能主要完成热网现场过程的模拟量（如温度、压力、流量、热量等）、状态量（如泵的状态、水位高低状态等）及脉冲量的测量、并完成相应的物理量的上下限比较、PID运算、逻辑运算等。同时主要完成如下参数的测量和显示