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RTU熱網(wǎng)供應(yīng)無線解決方案
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摘要：本文提供了一種基于GPRS RTU采集加傳輸網(wǎng)絡(luò)的城市熱網(wǎng)供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了RTU技術(shù)的基本知識，描述了RTU無線采集傳輸應(yīng)用于城市熱網(wǎng)供應(yīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：GPRS；RTU；Internet；熱網(wǎng)監(jiān)控；
- 概述：
我國北方地區(qū)冬季目前普遍采用集中供暖方式進行供熱。熱電廠通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區(qū)、企業(yè)中的換熱站。在換熱站，高溫管道（以下簡稱一次網(wǎng)）中的熱水與進居室暖氣片（以下簡稱二次網(wǎng)）的熱水通過換熱器交換熱量。經(jīng)過換熱后，二次網(wǎng)中熱水流入各居室中。
在以上過程中，供熱調(diào)度部門需要對分散在不同地理位置換熱站中溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)集中實時監(jiān)視，控制換熱站中各設(shè)備的運行。同時，根據(jù)從現(xiàn)場監(jiān)測到的各換熱站運行參數(shù)，調(diào)節(jié)熱電廠運行工況，保證冬季整個供暖的穩(wěn)定運行。
二、 項目需求
將下屬的眾多分站的數(shù)據(jù)傳送到熱網(wǎng)控制中心，由于各站之間與熱網(wǎng)控制中心距離很遠，因此針對本項目，采用RTU無線遠傳網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通訊是zuiju性價比的方式。同時，由于系統(tǒng)以后需要根據(jù)需求擴展，要求對系統(tǒng)的開放性、可維護性和擴展性給予充分考慮。
三、 系統(tǒng)設(shè)計方案
根據(jù)項目需求情況整個系統(tǒng)可分成三大部分，一部分是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置，實時將現(xiàn)場的流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)采集到智能遠程測控終端內(nèi)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集點現(xiàn)場的自動報警，防止事故的發(fā)生；并且由智能遠程測控終端將數(shù)據(jù)采用主動或被動的方式發(fā)送到監(jiān)控中心；第二部分是監(jiān)控中心，它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示、數(shù)據(jù)請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警以及通過客戶端軟件方便地訪問實時和歷史數(shù)據(jù)；后一部分是短信息預(yù)警系統(tǒng)，該短信息預(yù)警硬件仍以現(xiàn)場智能遠程測控終端為基礎(chǔ)，通過編程，可實現(xiàn)在系統(tǒng)檢測到不良狀態(tài)時，自動以手機短信息的方式將報警信息發(fā)送到管理人員的yidongdianhua上，使管理人員及時了解到現(xiàn)場的不良狀況，從而為安全生產(chǎn)作業(yè)提供信息保證。
現(xiàn)場流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)的實時采集和發(fā)送都通過智能遠程測控終端CM550-52G RTU來完成，將現(xiàn)場傳感器連接CM550-52G RTU的模擬量采集接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集到CM550-52G RTU中后，經(jīng)過數(shù)據(jù)打包，再利用CM550-52G RTU的GPRS無線通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端的監(jiān)控中心服務(wù)器上，監(jiān)控中心服務(wù)器須采用獨立IP地址上網(wǎng)，以便測控終端準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降墓潭↖P上，且服務(wù)器上裝有熱網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器端軟件及數(shù)據(jù)庫，對接收的數(shù)據(jù)進行存儲、分析、顯示。上位機信息管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，出于對信息安全、科學(xué)管理的需要，給有數(shù)據(jù)訪問需求的部門或人員配置熱網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)訪問帳號，通過用戶驗證訪問的方式實時查看并配置監(jiān)測到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)通過CM310短信報警模塊內(nèi)部的程序設(shè)定可以直接發(fā)送到相關(guān)管理人員的yidongdianhua上，通過這種主動的方式實現(xiàn)隨時隨地匯報現(xiàn)場不良情況的目的。
- 應(yīng)用方案：
城市供熱系統(tǒng)主要由控制中心、供熱站（傳感器和RTU）、加熱站（包括泵和RTU）無線采集傳輸設(shè)備、調(diào)度中心短信告警模塊（CM310）,亞控/力控中心端軟件組成的。
系統(tǒng)拓撲圖
系統(tǒng)應(yīng)用于城市集中供熱，主要解決供熱廠、熱交換站及熱網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測，及時有效地獲取城市供熱、輸熱、管網(wǎng)末端的實際運行數(shù)據(jù)，為供熱管網(wǎng)的質(zhì)調(diào)和量調(diào)提供可靠
的依據(jù)。 
系統(tǒng)主要可由中心監(jiān)控軟件(力控/亞控組態(tài)軟件)、傳感器、壓力變送器、廈門才茂CM550-52G構(gòu)成，這種方式的主要特點是結(jié)構(gòu)分散、開放性好、穩(wěn)定性強、性價比高并且擴展容易。
主要工作方式：
力控軟件主要負責(zé)數(shù)據(jù)采集、通訊處理、人機界面和WEB發(fā)布等工作；
傳感器、壓力變送器、CM550-52G主要是安裝在供熱站中，用來控制現(xiàn)場溫度、壓力、流量、液位信號的采集；現(xiàn)場各調(diào)節(jié)閥的控制。
廈門才茂通信技術(shù)有限公司CM550-52G無線通信模塊主要將從現(xiàn)場的傳感器，壓力變送器采集到的各個供熱站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為無線通訊，并將數(shù)據(jù)通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳遞給力控軟件，同時負責(zé)加熱站的現(xiàn)場儀表和設(shè)備的通訊及數(shù)據(jù)采集和控制。
加熱站：
力控/亞控組態(tài)軟件設(shè)在*數(shù)據(jù)中心，采用典型的C/S和B/S結(jié)構(gòu)，B/S方式是作為WEB服務(wù)器，將實時數(shù)據(jù)和畫面通過WEB進行發(fā)布，遠端用戶經(jīng)過*，無須安裝任何插件，使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器通過固定IP或域名綁定進行訪問即可在遠程進行監(jiān)視。C/S方式是力控軟件作為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器端與各分站
多個客戶端（通過力控/亞控NETSERVER通訊組件）進行通訊?？蛻舳送ㄟ^局域網(wǎng)的IP地址訪問采集站的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，在非本地中控室的其他控制室就可實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，各儀表和執(zhí)行器的下置控制。
供熱站：
力控/亞控組態(tài)軟件同樣設(shè)置在中控室內(nèi)，現(xiàn)場66個供熱站點分散在一定的區(qū)域內(nèi)。
在每個供熱站需要有一組相應(yīng)的采集設(shè)備，采集供熱站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，上位的力控/亞控軟件在進入運行后，通過因特網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議與各個分供熱站的RTU進行通訊，采集每個供熱站現(xiàn)場的開關(guān)量、模擬量。同時還可以通過對力控/亞控HMI（人機界面）上一些參數(shù)的設(shè)定來控制現(xiàn)場電動執(zhí)行器或者一些閥門的啟?；蜷_度，來達到根據(jù)現(xiàn)場的實際情況調(diào)整供暖的溫度。真正做到了在線的遠程監(jiān)控。
為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和便利的管理方式，人性化的操作。該供熱站系統(tǒng)的RTU全部采用自動呼叫，斷線智能重新連接的方式。這樣在現(xiàn)場一旦停電或出現(xiàn)dianhua線信號不穩(wěn)定甚至斷線的情況下，不需要現(xiàn)場再去重新對RTU進行重新的配置。節(jié)省了維護成本，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，并保證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
四、通信方式
（1）現(xiàn)場發(fā)起通訊（下位機主動連接，上位機采用帶公網(wǎng)IP的有線網(wǎng)絡(luò)），如下圖所示：
上位機的終端軟件是控制中心與數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備RTU之間通訊的樞紐，上位機終端軟件掌握著數(shù)據(jù)采集傳輸RTU通訊協(xié)議的控制命令。定時上傳數(shù)據(jù)前， GPRS RTU通訊設(shè)備先從下位機設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)并存儲，然后再向控制中心傳輸已取到的數(shù)據(jù)。
五、CM550-52G RTU功能與特點
1、功能
該供暖監(jiān)控系統(tǒng)（GPRS RTU遠程監(jiān)控）主要完成對工藝流程的監(jiān)測、控制以及數(shù)據(jù)的處理、存儲、分析以及報表打印等任務(wù)。
工藝流程顯示各換熱站工藝流程，包括溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)、所有設(shè)備運行狀態(tài)以及各控制回路的詳細參數(shù)等；
調(diào)節(jié)回路顯示包括所有調(diào)節(jié)回路，可修改設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等，并有實時趨勢圖便于進行PID 回路整定；
設(shè)定值顯示包括所有必需參數(shù)的設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)以及其它聯(lián)鎖值、報警值等；
報表顯示和打印
采用了DDE 技術(shù)，從而使用戶能夠直接使用Excel 編制報表，借助Excel 的強大功能，用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報表；
歷史數(shù)據(jù)的存儲與檢索對重要的數(shù)據(jù)進行在線存儲，數(shù)據(jù)的存儲時間長為10 年。可以通過歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù)；
控制在監(jiān)控計算機上可以進行遠程手動控制，使用鼠標(biāo)、鍵盤控制RTU 來啟動和停止現(xiàn)場的設(shè)備；
安全管理
對重要設(shè)備的操作、重要參數(shù)的修改均會自動記錄，包括登錄的操作員、對設(shè)備進行的操作
2、特點
(1) *性
CM550-52G無線RTU內(nèi)置繼電器，可對輸入變量如:電流、 電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等 可自動感應(yīng)；對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”進行控 制執(zhí)行；與其他電器一起，組成程序控制線路，實現(xiàn) 遙測、監(jiān)測、遙控等自動化運行。
（2）穩(wěn)定可靠
現(xiàn)場控制站的RTU 能夠在惡劣的環(huán)境中*可靠運行，并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅固、抗腐蝕、適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。
(3) 強大的功能
1. 支持6路計數(shù)器輸入
2. 支持8路開關(guān)輸入量
3. 支持8路模擬輸入量
4. 支持4路數(shù)字輸出量
5. 支持2路PWM輸出
6. 支持4路繼電器輸出。
7. 支持1路串口RS232通信
8. 支持1路RS485通信
9. 支持1路以太網(wǎng)VPDN/AP
10. 支持GPS/北斗定位(非標(biāo)配)
11. 支持ZIGBEE 低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊（非標(biāo)配）
12. 支持WEB遠程配置，遠程控制，遠程升級。
13. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)。
工程截圖
六、結(jié)束語
該方案實現(xiàn)了對換熱站運行參數(shù)的集中監(jiān)視、控制，與老系統(tǒng)相比，可以大量的減少維護人員，部分供熱站還實現(xiàn)了無人值守，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。該方案具備更好的抗干擾性（尤其是在城市中）、數(shù)據(jù)傳輸安全性。相信這種遠程監(jiān)控方案將在城市管網(wǎng)、熱網(wǎng)、石油、地震檢測、電力等一些無線遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中得到更大范圍應(yīng)用。
