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一、引言

    我國現(xiàn)行的熱力站運(yùn)行管理仍處于手工操作階段，影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：缺少全面的參數(shù)測量手段，無法對運(yùn)行工況進(jìn)行系統(tǒng)的分析判斷；系統(tǒng)運(yùn)行工況失調(diào)難以消除，造成用戶冷熱不均；供熱參數(shù)未能在最佳工況下運(yùn)行，供熱量與需熱量不匹配；運(yùn)行數(shù)據(jù)不全，難以實(shí)現(xiàn)量化管理。

    搞好城市集中供熱工程，必須要全面提高供熱技術(shù)水平。一是要提高供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平，另一點(diǎn)就是要提高供熱行業(yè)的管理水平。供熱工程中的自動(dòng)控制對于保證供熱系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)供熱、安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、環(huán)境保護(hù)具有十分重要的作用。

二、組成結(jié)構(gòu)

三、主要技術(shù)原理：

1．GPRS數(shù)據(jù)通信技術(shù)概述

    GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40~100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。

    常見的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下：

2．力控組態(tài)軟件：

    * 強(qiáng)大的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，直接支持多文檔。WWW功能全部用VC++實(shí)現(xiàn)，因此當(dāng)在Internet上遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控畫面時(shí)，具有更好的實(shí)時(shí)性。同時(shí)易于使用ASP等快速開發(fā)工具構(gòu)建B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可以直接訪問單窗口。 

    * 國內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，支持B/S和C/S訪問方式，支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換。提供多重冗余結(jié)構(gòu)，支持IO設(shè)備冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、數(shù)據(jù)庫冗余等；

    * 全面支持電臺(tái)、撥號（輪巡）、無線以太網(wǎng)、GPRS、CDMA和GSM短信等方式對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和報(bào)警；

    * 率先通過國內(nèi)各主流的GPRS DTU產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)與控制設(shè)備如PLC、儀表和模塊等通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連；

    * 可同時(shí)連接多個(gè)不同廠家的GPRS終端與控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊；

    * 通過GSM手機(jī)短信報(bào)警管理系統(tǒng)方便管理報(bào)警信息；

    * 適用于各種管網(wǎng)（如熱、水、電、油、煤氣等）、礦山、水文、交通、環(huán)保等系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控

四、系統(tǒng)功能詳解

    數(shù)據(jù)采集和處理功能
    通過無線方式（GPRS）把各個(gè)換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集到調(diào)度站，在調(diào)度站上進(jìn)行顯示，運(yùn)算，處理。

    畫面顯示功能
    主畫面顯示整個(gè)主網(wǎng)的干線動(dòng)態(tài)工藝流程圖，流程圖上標(biāo)有各個(gè)換熱站的實(shí)際位置，并顯示換熱站的主要參數(shù)。換熱站傳輸上來的數(shù)據(jù)也可以表格或者棒圖的方式進(jìn)行顯示。在主畫面通過按鈕可以切換到任一個(gè)換熱站，查看換熱站的詳細(xì)信息。

    設(shè)備報(bào)警功能
    當(dāng)換熱站的設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，自動(dòng)把故障信息傳輸?shù)秸{(diào)度站，及時(shí)提醒操作人員。

    CRT屏幕顯示故障區(qū)域流程圖,事故設(shè)備圖形變色。報(bào)警窗口會(huì)彈出報(bào)警信息，報(bào)告報(bào)警種類，時(shí)間，報(bào)警值，是否恢復(fù)等信息。報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出聲音報(bào)告事故情況。

    通訊自診斷功能
    在畫面上顯示通訊站號，通訊速率，通訊口信息，當(dāng)和某一換熱站通訊出現(xiàn)故障時(shí)，畫面上會(huì)出現(xiàn)信息提示。

    管理功能
    通過內(nèi)部運(yùn)算，可以運(yùn)算出換熱效率，一二次網(wǎng)失水率，熱量平衡關(guān)系。

    歷史數(shù)據(jù)查詢
    總調(diào)度站把各個(gè)換熱站傳輸上來的數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，可以通過查詢歷史數(shù)據(jù)曲線查詢某一段時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

    報(bào)表打印功能
　　按換熱站把數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，分類。調(diào)度站的打印機(jī)可以把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，形成日報(bào)表，月報(bào)表，實(shí)時(shí)報(bào)表。
　　
　　生產(chǎn)調(diào)度功能
　　調(diào)度站的值班人員可以根據(jù)換熱站的實(shí)際運(yùn)行狀況給操作人員下達(dá)調(diào)度指令。

五、系統(tǒng)控制原理

    1．?dāng)?shù)據(jù)中心：
    數(shù)據(jù)中心采用ADSL方式與INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP或域名。此種方案需要先在INTERNET運(yùn)營商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。其中，數(shù)據(jù)中心采用公網(wǎng)固定IP的方式，監(jiān)控點(diǎn)直接向中心發(fā)起連接，運(yùn)行相對可靠、穩(wěn)定。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如主圖所示。系統(tǒng)中的測量傳感器（溫度，壓力，液位，流量等）對被控對象進(jìn)行檢測，把被控量轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的電信號，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號送入過程控制器（工控機(jī)或PLC）內(nèi)。計(jì)算機(jī)將此測量值與給定值進(jìn)行比較，按一定的控制算法，產(chǎn)生控制指令，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制被控對象，達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。換熱站的數(shù)據(jù)通過GPRS DTU與數(shù)據(jù)中心調(diào)度站交換數(shù)據(jù)。

    計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為監(jiān)督、管理系統(tǒng)，它除了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)的顯示、記錄、打印和報(bào)警功能外，還可以對供水溫度進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算，用來指揮直接控制系統(tǒng)，以此去自動(dòng)調(diào)整給定值，從而使供熱過程處于最優(yōu)狀態(tài)。

    2．換熱站：
    各換熱站通過PLC控制器對站內(nèi)供熱運(yùn)行的溫度、壓力、流量、熱量等參數(shù)的檢測，直接將數(shù)據(jù)通過GPRS DTU發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的力控軟件中；數(shù)據(jù)中心將收到的數(shù)據(jù)處理后保存，將處理結(jié)果用控制指令發(fā)送到各換熱站，真正達(dá)到了無人職守。

    在所有的自控系統(tǒng)中，有線網(wǎng)絡(luò)是最常用的網(wǎng)絡(luò)，但對于熱網(wǎng)系統(tǒng)來說，由于多在市區(qū)內(nèi)，而且距離較遠(yuǎn)，敷設(shè)通訊電纜非常困難，一般較少采用。

六、總結(jié)

    1．提高了采暖收費(fèi)工作的工作效率及準(zhǔn)確度，保證收費(fèi)工作高效、穩(wěn)定運(yùn)行

    2．提高了工程設(shè)計(jì)水平及技術(shù)檔案管理水平，公司熱力設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全部使用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行管理，使得公司所有的技術(shù)人員都可以在辦公網(wǎng)絡(luò)上查詢到公司熱力設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，方便了供熱運(yùn)行。

    3．提高熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度水平，提高供熱服務(wù)質(zhì)量，熱網(wǎng)投入自動(dòng)運(yùn)行后，換熱站二級管網(wǎng)的供回水溫度始終在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)熱網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行可以快速跟蹤室外溫度的變化，當(dāng)室外溫度出現(xiàn)大的變化時(shí)，二級管網(wǎng)供回水溫度同時(shí)也跟著變化，保證采暖用戶的室內(nèi)溫度始終比較均衡，避免了熱網(wǎng)溫度滯后現(xiàn)象，大大提高了供熱服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)在白天室外氣溫較高時(shí)減少了供熱量，這樣就可以節(jié)約大量的熱量和電量，減少了熱網(wǎng)運(yùn)行成本。

    4．遠(yuǎn)程訪問，遠(yuǎn)程控制。如主圖所示，供熱公司的調(diào)度者，通過登陸Internet（無線或有線），進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的力控服務(wù)器。獲得權(quán)限以后，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，在節(jié)假日可以人為提高供熱運(yùn)行參數(shù)，保證了用戶室內(nèi)溫度，得到了用戶的好評，為熱力公司樹立了良好的企業(yè)形象。

    以上由哈爾濱天翔自動(dòng)化設(shè)計(jì)并實(shí)施，此系統(tǒng)對整個(gè)供熱公司的工作效率和管理水平起到巨大的提高和推動(dòng)效應(yīng)，提高了供熱服務(wù)質(zhì)量，為供熱公司節(jié)約大量的熱量及電量，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。