一 、項目概述

　　1、除塵器遠程監控項目立項背景：

　　長(cháng)期以來(lái)，除塵器運行情況及運行參數的遠程實(shí)時(shí)采集、監控一直是控制系統薄弱環(huán)節之一。售后服務(wù)人員僅靠用戶(hù)的運行記錄及售后服務(wù)人員的巡檢發(fā)現除塵器運行問(wèn)題。導致除塵器發(fā)生運行不正常情況時(shí)不能及早地發(fā)現和及時(shí)處理，使得除塵器處于帶病運行，故障范圍不斷擴大，最終進(jìn)行維護時(shí)所花費的人力、資金都大大增加。據不完全統計，我公司僅對除塵器售后服務(wù)費用就達1000多萬(wàn)，如采用除塵器遠程計算機監控，則可在公司的除塵器遠程監控計算機上就能充分反映除塵器運行情況，經(jīng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員分析確定故障現象和原因，就能及時(shí)組織相關(guān)人員進(jìn)行故障排除，以免故障進(jìn)一步擴大使維修成本增加

　　利用除塵器遠程計算機數據存儲功能，技術(shù)人員可以隨時(shí)調用除塵器的歷史工作參數，大大提高技術(shù)人員改進(jìn)、優(yōu)化除塵器設計參數，提高除塵器的質(zhì)量。

　　查閱大量有關(guān)除塵器控制方面的資料，目前除塵器遠程監控應用在國內除塵器行業(yè)還是屬空白領(lǐng)域。

　　2、除塵器遠程監控的技術(shù)基礎

　　目前比較適合于遠程實(shí)時(shí)監控要求的通訊方案有以下三種：

　?、?公用電話(huà)交換網(wǎng)方案;

　?、?無(wú)線(xiàn)數據傳輸電臺方案;

　?、?GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)）方案。

　　其中⑴、⑶兩種方案屬于公網(wǎng)，⑵方案屬于用戶(hù)自建的專(zhuān)用網(wǎng)。

　　2.1 公用電話(huà)交換網(wǎng)方案

　　公用電話(huà)交換網(wǎng)應用相當普及，有人工作和居住的地方就有公用電話(huà)交換網(wǎng)，公用電話(huà)交換網(wǎng)不僅可以用于通話(huà)還可以用于數據傳輸，但公用電話(huà)交換網(wǎng)方案存在以下缺點(diǎn)：

　?、?需要布專(zhuān)用電話(huà)線(xiàn)，向電信公司交納裝機費、每月的月租費和使用費;

　?、?非透明數據傳輸，MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時(shí)限。

　　2.2 無(wú)線(xiàn)數據傳輸電臺方案

　　無(wú)線(xiàn)數傳電臺適用于通訊點(diǎn)分散的數據監控，其具有專(zhuān)用的數傳頻段，工作頻率：220MHz～240MHz。無(wú)線(xiàn)數傳電臺方案存在以下缺點(diǎn)：

　?、?初次開(kāi)通需要向當地的無(wú)線(xiàn)電管理委員會(huì )交納一定費用，每年再交一定的頻率占用費，組網(wǎng)費用高;

　?、?通訊距離有一定的限制（平原地帶最遠為50km），且受建筑物、山體的影響較大;

　?、?需要專(zhuān)業(yè)人員維護管理，建設、維護費用很高。

　　2.3 GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)）方案

　　基于除塵器安裝比較分散的特點(diǎn)和以上兩種通訊組網(wǎng)方式的缺點(diǎn)，GPRS數據通訊方案的提出使一系列問(wèn)題迎刃而解，科學(xué)、有效的解決了除塵器遠程實(shí)時(shí)監控的通訊組網(wǎng)難題。

　　GPRS是在GSM基礎上發(fā)展起來(lái)的一種分組交換的數據承載和傳輸網(wǎng)絡(luò )，它采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)分組技術(shù)，可以為水力、電力、交通、銀行等行業(yè)提供豐富的無(wú)線(xiàn)接入手段，GPRS方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、?采用透明雙向數據傳輸，鏈路自動(dòng)維護;

　?、?只需要向移動(dòng)公司開(kāi)戶(hù)SIM卡，費用可以采用包月方式使用，運行成本低;

　?、?永遠在線(xiàn) ，只要激活GPRS后，將永遠保持在線(xiàn)，不存在掉線(xiàn)問(wèn)題，只有在產(chǎn)生數據流量時(shí)才計費;

　?、?快速登錄，全新的分組服務(wù)，無(wú)需長(cháng)時(shí)間的撥號連接過(guò)程;

　?、?高速傳輸，GPRS最高理論傳輸速度171.2kbps，平均帶寬40kbps;

　?、?支持點(diǎn)對點(diǎn)、中心對多點(diǎn)及多點(diǎn)間的實(shí)時(shí)、對等數據傳輸，組網(wǎng)靈活，不受通訊距離和區域的限制，中心對多點(diǎn)的傳輸方式是除塵器實(shí)時(shí)監控最適用的應用模式;

　?、?可靠性高，一般數據包傳輸的成功率在99.9%以上。

　　二 、應用領(lǐng)域

　　GPRS是利用移動(dòng)公司或聯(lián)通公司的信號傳輸網(wǎng)絡(luò )平臺進(jìn)行信號傳輸。是當前工業(yè)企業(yè)進(jìn)行遠程監控的一種比較先進(jìn)的信號傳輸模式。具有傳輸距離遠、傳輸速度快、傳輸數據可靠性高、不用維護、資金投入少等優(yōu)點(diǎn)。

　　除塵器遠程監控系統不但在除塵器產(chǎn)品中可以應用。并且可推廣到供水廠(chǎng)工程和污水處理工程中使用。遠程監控系統的應用能使我公司產(chǎn)品的電控技術(shù)水平更上一個(gè)臺階，也對提升我公司產(chǎn)品的特點(diǎn)與先進(jìn)性都會(huì )產(chǎn)生積極的作用。同時(shí)利用先進(jìn)的遠程數據傳輸技術(shù)進(jìn)一步提升和發(fā)展整個(gè)行業(yè)的技術(shù)和管理水平。

　　三、 技術(shù)方案及原理

　　本方案的監控系統應用數據監測技術(shù)、數字電路、微處理器組成除塵器終端數據傳輸單元（DTU）。通過(guò)發(fā)射數據GPRS信號流的方式發(fā)送到移動(dòng)或聯(lián)通公司在當地的網(wǎng)絡(luò )基站，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送到數據中心（寬帶網(wǎng)絡(luò )代理商的主站），再通過(guò)寬帶網(wǎng)傳送到我公司遠程監控計算機（工作站）。使工作站的遠程監控計算機通過(guò)實(shí)時(shí)監測除塵器運行狀態(tài)及參數，及時(shí)發(fā)現故障、處理故障。為工程技術(shù)人員及專(zhuān)業(yè)維護人員提供準確的除塵器運行信息。并可以使維護人員通過(guò)電話(huà)遙控指揮現場(chǎng)維護人員進(jìn)行故障處理。從而達到快速、省錢(qián)的維護目的。

　　除塵器遠程監控系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“監控系統”）通過(guò)在各除塵器控制系統安裝終端數據傳輸單元（DTU），對除塵器數據進(jìn)行采集、轉換，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)方式傳送實(shí)時(shí)數據到遠方監控中心站，遠方監控中心站定時(shí)或實(shí)時(shí)調取各除塵器的數據，自動(dòng)保存到相應的數據庫并進(jìn)行數據管理，實(shí)現對各除塵器工作情況的實(shí)時(shí)監控和管理。監控系統組成框圖見(jiàn)圖1。

圖1 監控系統組成框圖

　　1、系統結構

　　除塵器遠程監控系統由數據采集系統、指令發(fā)射系統、數據傳輸系統、數據存儲系統和數據管理系統組成。

　　數據采集系統的主要功能是通過(guò)除塵器控制系統的PLC對除塵器數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采集的數據主要有各閥門(mén)的開(kāi)閉信號，各電動(dòng)機工作/停止信號，除塵器差壓和溫度信號，除塵器清灰形式控制信號等;

　　指令發(fā)射系統的主要功能是通過(guò)短信MODEM將遠程監控中心要呼叫上線(xiàn)的指令以短信形式通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到對應除塵器的DTU中。以建立除塵器與遠程監控中心的網(wǎng)絡(luò )連接。

　　數據傳輸系統主要功能是將PLC采集的數據通過(guò)與PLC的標準通信串口連接的DTU把數據傳輸到GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商，再進(jìn)入到遠程管理中心的除塵器遠程監控計算機;

　　數據存儲系統的主要功能是以簡(jiǎn)潔、有效的數據庫格式將從各除塵器采集的數據實(shí)時(shí)地、安全地存儲起來(lái)，并對歷史數據進(jìn)行有效的管理;

　　數據管理系統的主要功能是實(shí)現操作人員對數據庫中的數據進(jìn)行查詢(xún)、顯示、編輯、打印以及接受數據和發(fā)送指令、用戶(hù)管理等。

　　2系統設計原則

　　1） 先進(jìn)性：

　　系統將使用當前國內較為先進(jìn)的數據采集技術(shù)、實(shí)時(shí)數據傳輸技術(shù)、數據庫技術(shù)、管理信息系統技術(shù)。使該項目的應用將在技術(shù)上達到國內除塵器控制行業(yè)領(lǐng)先水平，填補除塵器控制技術(shù)的國內空白。

　　2） 實(shí)時(shí)可靠性

　　首先是數據實(shí)時(shí)傳輸的可靠性。其次是指整個(gè)軟件系統的可靠性，整個(gè)監控系統的開(kāi)發(fā)將嚴格按照軟件開(kāi)發(fā)工程的原則、應采用先進(jìn)的面向對象開(kāi)發(fā)技術(shù)，真正達到整個(gè)軟件的可維護性、可擴展性和高可靠性。

　　3） 運行經(jīng)濟性

　　整個(gè)系統的運行經(jīng)濟性是系統運行成敗的重要方面。應充分利用GPRS公網(wǎng)的現有資源，達到系統經(jīng)濟運行的目的。

　　4） 適應性

　　通常除塵器安裝現場(chǎng)離遠程監控計算機中心站較遠，有的甚至跨省。系統應可以方便地監控各除塵器運行工作情況，而又避免時(shí)間上的不必要浪費，監控系統應最大地適應時(shí)間和空間距離的變化。

　　5）可擴展性

　　系統采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量，為將來(lái)增加監測點(diǎn)及系統的擴充打下基礎。

　　3、系統設計目標

　　能夠遠程監測各除塵器的運行狀態(tài)和各項運行參數信息;

　　運行費用合理，采集數據迅速、準確、可靠，能夠滿(mǎn)足除塵器運行參數變化頻率。具有隨時(shí)呼叫上線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能和定時(shí)自動(dòng)上線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能;

　　能夠自動(dòng)生成各種類(lèi)型的實(shí)時(shí)數據報表和歷史數據報表，各種數據曲線(xiàn)圖和除塵器工藝模擬圖;

　　具備針對不同管理者設置管理權限的功能。具備友好的人機操作界面，滿(mǎn)足數據調用、報表打印的管理功能。

　　四、依蘭氣化廠(chǎng)4#機除塵器系統

　　1、試點(diǎn)選擇條件

　　根據公司資金撥付情況及監控系統研發(fā)的性質(zhì)，需要先期選擇一至兩個(gè)有代表性的已投入使用的除塵器作為試點(diǎn)，建立監控系統，搭建系統框架。待試點(diǎn)可靠運行后，繼而以點(diǎn)帶面逐步進(jìn)行推廣，再完善、充實(shí)到所有除塵器工程項目中。

　　依蘭4#機除塵器投入運行以來(lái)工作一直比較穩定，除塵器電控系統能夠滿(mǎn)足遠程監控的條件，不需額外增加PLC通訊模塊，并且地點(diǎn)也比較近，便于人員去現場(chǎng)調試。

　　2、設備安裝情況

　　根據“除塵器遠程監控系統立項報告”的要求。在依蘭氣化廠(chǎng)4#機除塵器上安裝1臺終端數據傳輸裝置（DTU）。 利用除塵器控制系統原有的PLC裝置（日本歐姆龍公司型號C200HE CPU42）作為除塵器數據采集裝置。CPU的RS232串口與數據傳輸裝置（DTU）的RS232串口直接相連接。DTU的電源由除塵器控制系統的220VAC經(jīng)濾波處理后的電源供電。公司遠程監控計算機暫用辦公電腦代替，應用軟件采用北京三維力控6.0版組態(tài)軟件及數據庫集成系統。

　　3、遠程監控系統的工作原理

　　通過(guò)數據傳輸裝置DTU的通信接口RS232與現有除塵器控制設備PLC的通信接口RS232對接。把PLC內已采集到的除塵器運行數據傳輸到DTU監控終端裝置，再經(jīng)DTU數據傳輸裝置發(fā)送到移動(dòng)公司或聯(lián)通公司通信網(wǎng)絡(luò )，再經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)供應商的服務(wù)器經(jīng)寬帶網(wǎng)進(jìn)入公司氣中心專(zhuān)用遠程監控計算機，最后在專(zhuān)用監控計算機屏幕上以WEB網(wǎng)頁(yè)形式顯示動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的除塵器運行數據。

　　在數據傳輸裝置DTU內設定專(zhuān)用遠程監控計算機的TCP/IP地址或域名，在公司專(zhuān)用遠程監控計算機設定除塵器的數據傳輸裝置DTU的ID地址（手機號），使其雙方確立了唯一的通信地址。原理如圖2所示：

圖2

　　遠程監控計算機檢測的數據類(lèi)型（以下現場(chǎng)信號已采集到PLC內）：

　　——- 除塵器每個(gè)通道當前差壓值信號

　　——- 除塵器每個(gè)通道當前溫度值信號

　　——- 除塵器每個(gè)反吹回轉機構工作信號

　　——- 反吹風(fēng)機工作信號

　　——- 各種閥門(mén)開(kāi)、閉位置信號

　　——- 除塵器清灰方式信號（自動(dòng)、手動(dòng)）

　　——- 除塵器每個(gè)通道隔離檢修信號

　　——- 除塵器清灰間隔時(shí)間

　　——- 除塵器運行故障信號

　　4 遠程監控計算機的主要功能

　　4.1 除塵器主工藝圖

　　主工藝圖主要描述除塵器上的各電氣設備及儀器儀表的配置，比較形象化的指示設備的外形屬性。并且各設備或各設備的局部區域按除塵器現場(chǎng)工況情況的改變而顯示不同的顏色變化。如圖3所示.

圖3 除塵器主工藝圖

　　4.2實(shí)時(shí)數據報表

　　實(shí)時(shí)數據是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過(guò)程中，是對當前除塵器工作狀態(tài)及工作參數的實(shí)時(shí)記錄。

　　實(shí)時(shí)數據報表可以和工藝圖對應分析除塵器設備工作情況，及時(shí)查找出除塵器設備的故障原因。每一臺除塵器所檢測的實(shí)時(shí)數據格式和內容都有區別。如圖4所示

圖4 實(shí)時(shí)數據報表

　　4.3歷史數據報表

　　歷史數據是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過(guò)程中，除塵器工作狀態(tài)及工作參數以預設定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)記錄。記錄內容為當前時(shí)間的除塵器工作狀態(tài)及工作參數?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時(shí)查找出除塵器設備的故障原因。如圖5所示。

圖5 歷史數據報表

　　4.4 故障報警查詢(xún)

　　報警查詢(xún)是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過(guò)程中，以軟件預設定的除塵器工作狀態(tài)及工作參數出現異常進(jìn)行自動(dòng)記錄報警?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時(shí)查找出除塵器設備的故障原因。

　　除塵器工作狀態(tài)及工作參數出現故障或異常有三種查詢(xún)方法：第一種為實(shí)時(shí)查詢(xún)，即可對當前時(shí)間出現的故障和異常事件進(jìn)行查詢(xún);第二種為歷史查詢(xún)，即可對過(guò)去時(shí)期內出現的故障和異常事件進(jìn)行連續查詢(xún);第三種為報警查詢(xún)，即可對過(guò)去時(shí)期內某一時(shí)間內出現的故障和異常事件進(jìn)行查詢(xún)。當選擇報警查詢(xún)時(shí)，畫(huà)面彈出“歷史查詢(xún)設置”對話(huà)框，可以設置所要查詢(xún)的“開(kāi)始時(shí)間”和“結束時(shí)間”。如圖6所示

圖6 故障報警查詢(xún)

　　4.5溫度趨勢曲線(xiàn)

　　溫度曲線(xiàn)是一種圖表形式。在數據傳輸過(guò)程中，除塵器進(jìn)口煙氣溫度以設定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄。記錄內容為當前時(shí)間的除塵器進(jìn)口煙氣溫度?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時(shí)查找出除塵器設備的故障原因。當數據不傳輸時(shí)，溫度曲線(xiàn)圖不記錄煙氣溫度，因此溫度曲線(xiàn)圖可能是斷續的折線(xiàn)。如圖7所示

圖7 溫度趨勢曲線(xiàn)

　　4.6差壓趨勢曲線(xiàn)

　　差壓曲線(xiàn)是一種圖表形式。在數據傳輸過(guò)程中，除塵器每個(gè)通道的除塵器差壓以設定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄。記錄內容為當前時(shí)間的除塵器差壓?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時(shí)查找出除塵器設備的故障原因。當數據不傳輸時(shí)，差壓曲線(xiàn)圖不記錄差壓值。因此差壓曲線(xiàn)圖可能是斷續的折線(xiàn)。

　　如圖8所示

圖8

　　五、 數據存儲與數據管理功能

　　本系統的數據庫系統采用三維力控FORCECONTROL6.0數據庫軟件。三維力控FORCECONTROL6.0數據庫軟件是一種全新的數據庫管理軟件，專(zhuān)門(mén)用于分布式客戶(hù)/服務(wù)器計算環(huán)境，具有強大的數據處理功能和完善的數據安全保證。系統的數據庫存放在管理中心的服務(wù)器（計算機）上，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對外發(fā)布。

　　本數據庫中主要包括以下功能。監測除塵器的實(shí)時(shí)溫度值和實(shí)時(shí)差壓值、各類(lèi)閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)、各個(gè)反吹回轉電機的工作或停止狀態(tài)、除塵器各通道在線(xiàn)清灰或離線(xiàn)檢修狀態(tài);自動(dòng)生成各除塵器運行狀態(tài)時(shí)的各設備參數的歷史報表，查 詢(xún)某個(gè)開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間段的歷史報表，查詢(xún)某個(gè)時(shí)間段內的溫度值和差壓值;查詢(xún)除塵器故障發(fā)生時(shí)間和故障現象。用戶(hù)可以根據權限通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )或內部局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器數據共享，查詢(xún)各種數據，并打印相應報表，實(shí)現資源共享;

　　六、 操作權限管理

　　在本系統中設定的用戶(hù)主要分為四類(lèi)：管理員級、工程師級、班長(cháng)級和操作工級。四類(lèi)用戶(hù)在本系統中的權限各不相同。管理員級擁有操作本系統所有功能的權限，包括用戶(hù)管理、站點(diǎn)修改、實(shí)時(shí)采集、管理數據、流量報表、流量圖表、站點(diǎn)分布、系統介紹和聯(lián)系方式九項功能。工程師級擁有的權限僅次于管理員，除了用戶(hù)管理和站點(diǎn)修改兩項功能外，工程師級擁有其它如實(shí)時(shí)采集、管理數據等七項功能的操作權限。班長(cháng)級擁有系統介紹、站點(diǎn)分布、流量報表、流量圖表和聯(lián)系方式五項功能的操作權限。操作工級是本系統中權限最小的用戶(hù)，只擁有系統介紹、站點(diǎn)分布和聯(lián)系方式三項功能的操作權限。通過(guò)設置操作權限的安全管理功能，可以防止意外地、非法地進(jìn)入開(kāi)發(fā)系統修改參數及關(guān)閉系統等操作。

　　七 、數據驗證

　　為檢驗數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸以后的準確性，我們于7月9日和8月2日對依蘭4#機除塵器PLC和DTU數據傳輸情況進(jìn)行現場(chǎng)驗收。DTU安裝符合要求，線(xiàn)路連接正確、安全可靠，PLC與DTU工作正常。除塵器數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸后與公司計算機開(kāi)發(fā)的軟件采集的數據相一致，可以證明除塵器遠程監控系統采集的數據的完整性和準確性。

　　八 、系統運行管理與維護

　　系統的運行管理和維護是軟件開(kāi)發(fā)生命周期中的一個(gè)階段，系統的維護主要有糾錯性維護、功能性維護兩種，在本系統的使用過(guò)程中主要的維護類(lèi)型是功能性維護。系統的運行管理與維護主要包括以下幾個(gè)方面的內容：

　　1） 服務(wù)器的管理和維護

　　2） 數據庫的定期備份

　　3） 數據的安全管理

　　4） 保證通訊系統的暢通

　　5） 系統的擴容

　　九 、總結與展望

　　本項目是受公司研發(fā)部委托進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，并得到了公司領(lǐng)導和氣中心各部門(mén)的大力支持。到目前為止已在公司除塵器遠程監控計算機上完成對豐鎮電廠(chǎng)1#機除塵器、豐鎮電廠(chǎng)3#機除塵器、豐鎮電廠(chǎng)5#機除塵器、包頭一電廠(chǎng)7#機除塵器、包頭二電廠(chǎng)7#機除塵器、包頭二電廠(chǎng)8#機除塵器、依蘭氣化廠(chǎng)4#機除塵器遠程監控系統的基本結構框架。并以依蘭氣化廠(chǎng)4#機除塵器為試點(diǎn)，對除塵器運行狀態(tài)各數據的傳輸進(jìn)行了監測。在2個(gè)月的試運行期間，系統各功能全面、運行穩定、采集數據速度快，數據顯示方式多樣，為全面、準確掌握除塵器運行時(shí)的工作狀態(tài)提供了第一手資料。

　　本系統在依蘭氣化廠(chǎng)4#機除塵器的應用，達到了立項報告的各項技術(shù)指標的要求，可以在其它除塵器上進(jìn)行推廣應用。