热电厂热网无线计量监控方案

        摘要
        本方案介绍了热网远程计量监控系统的硬件构成、软件架构、功能、优势等。系统采用威控科技RTU-2600智能远程测控终端作为监控系统硬件核心，采用基于Microsoft SQL数据库和(暂不可见)开发的热网监控管理信息系统实现监控中心的信息管理和操作。系统利用中国移动的GPRS网络实现了远程流量、温度、压力的计量、采集与传输，使工作人员和用户能够不到现场即可实时查看监测点的计量数据，并对突发情况（流量及温度不稳定，漏气等）及时做出相应的处理。同时，本系统还提供了GSM短消息汇报的功能，智能远程测控终端能够及时将信息以短消息的方式发送到工作人员随身佩带的移动电话上，从而将监控网络拓扑到城市的每一个角落。

        项目背景 
        原有热网系统隶属于热电厂，该网拥有30个监测点，目前都已经安装了流量计量仪表、流量显示仪表和相应的现场传感装置。
现拟采用无线方式将流量、温度、压力等数据采集，现场显示；并能够传输到远程监控中心，同时利用手机短信息的方式实现随时随地突发情况报警功能。

        热网监控系统设计 
        根据项目需求情况整个系统被分成三大部分，一部分是现场数据采集显示装置，实时将现场的流量、压力、温度等数据采集到智能远程测控终端内，根据实时数据实现采集点现场的自动报警，防止事故的发生；并且由智能远程测控终端将数据采用主动或被动的方式发送到监控中心；第二部分是监控中心，它实现对数据的接收、存储、显示、数据请求以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况的监控中心预警以及通过客户端软件方便地访问实时和历史数据；最后一部分是短信息预警系统，该短信息预警硬件仍以现场智能远程测控终端为基础，通过编程，可实现在系统检测到不良状态时，自动以手机短信息的方式将报警信息发送到管理人员的移动电话上，使管理人员及时了解到现场的不良状况，从而为安全生产作业提供信息保证。 
        现场流量、温度、压力等数据的实时采集和发送都通过智能远程测控终端RTU-2600来完成，将现场传感器连接RTU-2600的模拟量采集接口，实现数据的采集。数据采集到RTU-2600中后，经过数据打包，再利用RTU-2600的GPRS无线通讯模块将数据发送到远端的监控中心服务器上，监控中心服务器须采用独立IP地址上网，以便测控终端准确的将数据传输到指定的固定IP上，且服务器上装有热网监控服务器端软件及数据库，对接收的数据进行存储、分析、显示。上位机信息管理系统采用B/S结构，出于对信息安全、科学管理的需要，给有数据访问需求的部门或人员配置热网监控数据访问帐号，通过用户验证访问的方式实时查看并配置监测到的现场数据。另一方面，现场检测的数据通过RTU-2600内部的程序设定可以直接发送到相关管理人员的移动电话上，通过这种主动的方式实现随时随地汇报现场不良情况的目的。

        热网监控系统的组成与结构 
        1．现场单元
        （1）RTU-2600无线远程测控终端
RTU-2600智能远程监控终端将采集、控制、通讯三种功能合为一体，实现对数据的采集和传输，它是整个系统的前端核心。利用自身所具有的开关量和模拟量数据采集接口采集数据，并通过自身所配备的GPRS无线通讯模块将数据发送至远端监控中心。由于此智能终端提供了方便的二次开发C语言平台，可以开发各种复杂的算法并且可与组态软件的无缝连接。我们通过智能终端内部的编程可以将传感器或智能仪表传输上来的数据进行一些处理再发送至远端管理中心，并且实现间歇性数据传输，降低数据传输的流量资费。

        功能特点
 具有Internet各种接入方式，内置以太网或者GSM/GPRS/CDMA专用通信模块；
 内置大容量非易失性存储器，实现现场数据掉电保存；
 内置汉字字库，可发中文短信息；
 系统支持标准的Modbus/RTU, Modbus/ASCII, 以及Modbus/TCP协议，用户也可以定制非标准的协议；
 全隔离电路设计；
 标准通信接口（RS485/ RS232/并口）、标准数字量输入输出或标准模拟量输入输出接口资源；

        （2）现场数据显示、操作终端——-HMI-3800
        HMI-3800主要完成现场数据的显示，工作人员现场参数的设置等工作，它具有3.8寸蓝底黄字醒目液晶屏幕显示，面板上12个操作按键。其作用为方便现场操作人员对设备进行一些参数的设置和调整。包括数据传输间隔、查询当前和累计的流量等等。
        （3）现场蜂鸣告警装置
        如现场出现特殊情况，RTU-2600通过开关量输出接口控制蜂鸣器的起停，在现场闪烁指示灯并发出声音提示管理人员注意。
        （4）密封电器箱

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    系统网络拓扑示意图

    2． 远程监控中心
    监控中心需配置信息管理软件，其主要作用在于接收、存储、显示现场终端发来的数据，并实现一些数据分析功能，同时，能够根据接受的数据，自动分析完成自动预警的功能。
    软件采用B/S结构，其特点在于采用Web Enable技术利用Internet广域网将信息共享网络拓展到最大范围，使领导或工作人员，在家里或使用笔记本在外地无线上网时也能方便的查询到现场工作信息。
    远程测控系统软件是数据采集中心的核心，主要用于接收各检测站点发来的数据并进行整理、保存，可随时对历史数据进行查询、统计并生成报表。同时提供对站点的配置功能（如添加、删除、修改等）。通过它，可以及时地了解各检测点的状况及变化趋势，为相关部门提供可靠的数据。软件特色：
    ◆通用性强，能适用于GMS、GPRS、无线专网等不同通讯方式的数据远程测控系统；
    ◆功能齐全，集用户管理、站点配置、数据采集、存储、查询、统计、打印等功能于一体；

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    ◆界面友好，采用电子地图配合动态站点图标、加之动画渲染，使得界面生动、形象。数据查询或统计同时提供了数据表格和风格多样的曲线，清晰、直观；
    ◆配置灵活，系统支持多地区、多单位、多站点，用户可以根据需要自行添加、删除或更换电子地图，自行添加/删除/修改地区、单位、站点；
    ◆网络共享，系统基于B/S结构开发，采用SQL Server数据库系统，每个部门均可以通过客户端程序对数据进行查询、统计、打印等；
    ◆安全性强，采用“操作员”、“管理员”、“维护员”三级权限，并分别配以密码，不同的权限对系统有不同的操作范围；
    ◆易学易用，软件设计以人为本，充分为用户考虑。人性化的界面便于理解，分门别类的菜单、方便快捷的工具条和无处不在的提示，使得新用户也能很快掌握软件的使用；
    系统软件功能
    ◆实时在线数据传输，传输方式分为主动上传和被动上传；
    ◆本地参数的设置和报警显示；
    ◆远程控制和远程参数的设置；
    ◆数据的备份和查询；
    ◆直观的电子地图功能；
    ◆生成历史曲线和报表；
    ◆远程报警功能；
    ◆多用户登陆和密码管理；

    热网计算机监控管理系统的功能
    热网远程计量监控系统按照功能可分为二部分：监控中心（MCC）、本地站（LCM）。监控中心（MCC）相对于热网管理站，本地站（LCM）相对于热交换站。监控中心（MCC）与本地站（LCM）之间采用GPRS/CDMA无线组网方式进行数据传输。
    1、监控中心（MCC）的主要功能：
    a、全网监视 ：在线监视全网运行工况和具体参数，数据与现场保持同步，并用数字、趋势图、表格、棒图等方式显示数据。
    b.报警：对各类故障、事故、参数超限提供报警。
    c.数据存储：对实时数据、报警信息进行存储，数据每隔5分钟存入历史数据库，可随时调用、检索、查询、打印以供分析参考。
    d.报表打印：可打印班、日、月、年生产报表、运行趋势图。
    系统的特点
    ◆实现远程抄表，提高员工工作效率，降低劳动强度
    ◆现场采集终端获取流量及天然浓度等现场生产数据后，通过GPRS通信方式及时将数据发送到中控室监控主机，实现了远程抄表，无需人工现场抄表，极大地提高了员工工作效率，降低了劳动强度。

    输差实时监测与管理
    通过对数据进行分析与处理，可以及时了解公司的输差情况，及时发现输差异常，减少公司经济损失。

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    用户用气量异常分析功能
    通过对用户用气量的历史数据进行分析与对比，可以及时发现用户用气量发生异常，第一时间发现盗气、漏气、仪表损坏等情况,减少经济损失。图八为用户用气量异常分析界面。
    2、本地站（LCM）的主要功能
    LCM是指热交换站。LCM是自主的、功能完善的智能单元，是由RTU-2600智能远程测控终端和现场显示设备、数据采集传感器及仪表组成，这些单元安装在不同类型的热力站内。
    LCM的功能如下：
    a. 现场数据采集、数据处理、数据显示、流量累计计算。可对温度、压力、流量、热负荷变化等参数实现就地监视控制。
    b.独立完成本地调节，闭环监控。例如可以就地利用采集的室外温度控制供水温度或任意设置供水温度。
    c. 独立完成开环控制，联锁控制。可以随意设置电动调节阀的开度来控制热输送温度。
    d. 配备必要的软硬件及人机接口，可现场设定、修改参数,可以最大限度地提高换热站的自控水平。
    e. 设置各种报警参数、报警处理及报警确认。
    f. 数据通过GPRS方式上传监控中心计算机并接受监控中心计算机指令，完成控制任务
    g.通过GSM短信息的方式向管理人员主动汇报现场实时流量，达到不良情况及时预警的目的。

    热网计算机监控管理系统技术参数
    1.数据通讯
    通讯是整个系统联系的枢纽，监控中心（MCC）与本地站（LCM）通过通讯系统连成一个整体。通讯网络可根据现场具体情况的不同而不同。本系统可为用户提供无线数据通信网或综合的有无线数据通信网。采用多项先进的通信技术确保本系统数据传输的可靠性。
    无线通讯采用中国移动GPRS无线方式
    GPRS采用先进的无线分组技术,将无线通信与因特网紧密结合，带您跨入无线互联网的崭新时代。
    GPRS在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，与原有的GSM相比，具有时尚前卫，令人耳目一新的优势：

    （1）.永远在线：只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，不存在掉线问题；类似于一种无线专线网络。

    （2）.按量计费：虽然可以保持永远在线，但不必担心费用问题；因为只有产生通信流量时才计费。是一种面向使用的计费，计费方式更加科学合理。

    （3）.快速登录：全新的分组服务，无需以往长时间的拨号建立连接过程。

    （4）.高速传输：GPRS最高理论传输速度为171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的传输速率。
    （5）.支持行业应用扩展：GPRS为您提供的无线接入手段可以扩充电力、水利、交通、热网、港口等丰富的行业应用。

    2．现场智能远程测控终端无线通讯模块特性
    RTU-2600内嵌德国西门子的GPRS无线通讯模块
    3.现场智能远程测控终端输入/输出通道特性
    a. 输入/输出模块支持带电插拔
    b. 用户可以采用不同I/O点数的模块，最大支持32点/块 I/O
    c. 光电隔离和数字滤波可减少信号干扰
    d. 数字量I/O模块覆盖了从10V～265VAC以及10V～146VDC的范围
    e. 模拟量信号的电压范围包括标准的模拟量输入和输出，以及直接的热电偶及RTD温度、压力、流量输入信号

    关于系统整体可执行性和安全性的描述
    系统现场数据采集传输设备均选用达到工业级标准且适合热网监控安全作业规范的硬件产品，在电器外部加套密封电器箱，到达工业防护的作用。
上位机管理软件采用MICROSOFT 具有悠久历史的SQL数据库和(暂不可见)基于Net的可视化编程软件来设计、构架。
    系统运行由于采用GPRS无线数传的方式，需要向中国移动交纳GPRS信息流量费用。根据系统运行情况和数据传输的情况现列无线运行费用如下：
GPRS月基本数据费 5 元，流量 10MB ；超过按 0.01 元 /KB 计收。

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