一、引言

    我國現行的熱力站運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：缺少全面的參數測量手段，無(wú)法對運行工況進(jìn)行系統的分析判斷；系統運行工況失調難以消除，造成用戶(hù)冷熱不均；供熱參數未能在最佳工況下運行，供熱量與需熱量不匹配；運行數據不全，難以實(shí)現量化管理。

    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優(yōu)質(zhì)供熱、安全運行、經(jīng)濟節能、環(huán)境保護具有十分重要的作用。

二、組成結構

三、主要技術(shù)原理：

1．GPRS數據通信技術(shù)概述

    GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現有GSM系統上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的數據業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無(wú)線(xiàn)調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話(huà)音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)從一開(kāi)始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，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(wú)線(xiàn)分組數據業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實(shí)際應用帶寬大約在40~100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。GPRS是一種新的移動(dòng)數據通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶(hù)和數據網(wǎng)絡(luò )之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一無(wú)線(xiàn)信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，資源被有效的利用，數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術(shù)實(shí)現數據分組發(fā)送和接收，用戶(hù)永遠在線(xiàn)且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。

    常見(jiàn)的組網(wǎng)結構如下：

2．力控組態(tài)軟件：

    * 強大的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，因此當在Internet上遠程訪(fǎng)問(wèn)監控畫(huà)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(kāi)發(fā)工具構建B/S系統結構，并可以直接訪(fǎng)問(wèn)單窗口。 

    * 國內領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò )體系構架，支持B/S和C/S訪(fǎng)問(wèn)方式，支持多層次網(wǎng)絡(luò )冗余及故障切換。提供多重冗余結構，支持IO設備冗余、網(wǎng)絡(luò )冗余、數據庫冗余等；

    * 全面支持電臺、撥號（輪巡）、無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)、GPRS、CDMA和GSM短信等方式對遠程數據進(jìn)行采集和報警；

    * 率先通過(guò)國內各主流的GPRS DTU產(chǎn)品實(shí)現與控制設備如PLC、儀表和模塊等通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互連；

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

    * 通過(guò)GSM手機短信報警管理系統方便管理報警信息；

    * 適用于各種管網(wǎng)（如熱、水、電、油、煤氣等）、礦山、水文、交通、環(huán)保等系統進(jìn)行遠程監控

四、系統功能詳解

    數據采集和處理功能
    通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式（GPRS）把各個(gè)換熱站的運行數據采集到調度站，在調度站上進(jìn)行顯示，運算，處理。

    畫(huà)面顯示功能
    主畫(huà)面顯示整個(gè)主網(wǎng)的干線(xiàn)動(dòng)態(tài)工藝流程圖，流程圖上標有各個(gè)換熱站的實(shí)際位置，并顯示換熱站的主要參數。換熱站傳輸上來(lái)的數據也可以表格或者棒圖的方式進(jìn)行顯示。在主畫(huà)面通過(guò)按鈕可以切換到任一個(gè)換熱站，查看換熱站的詳細信息。

    設備報警功能
    當換熱站的設備出現運行故障時(shí)，自動(dòng)把故障信息傳輸到調度站，及時(shí)提醒操作人員。

    CRT屏幕顯示故障區域流程圖,事故設備圖形變色。報警窗口會(huì )彈出報警信息，報告報警種類(lèi)，時(shí)間，報警值，是否恢復等信息。報警系統發(fā)出聲音報告事故情況。

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

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

    歷史數據查詢(xún)
    總調度站把各個(gè)換熱站傳輸上來(lái)的數據存入歷史數據庫，可以通過(guò)查詢(xún)歷史數據曲線(xiàn)查詢(xún)某一段時(shí)間的運行數據。

    報表打印功能
　　按換熱站把數據進(jìn)行歸納，分類(lèi)。調度站的打印機可以把這些數據進(jìn)行輸出，形成日報表，月報表，實(shí)時(shí)報表。
　　
　　生產(chǎn)調度功能
　　調度站的值班人員可以根據換熱站的實(shí)際運行狀況給操作人員下達調度指令。

五、系統控制原理

    1．數據中心：
    數據中心采用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運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。其中，數據中心采用公網(wǎng)固定IP的方式，監控點(diǎn)直接向中心發(fā)起連接，運行相對可靠、穩定。 計算機監控系統的基本結構如主圖所示。系統中的測量傳感器（溫度，壓力，液位，流量等）對被控對象進(jìn)行檢測，把被控量轉變成統一的電信號，經(jīng)模/數轉換器轉變成數字信號送入過(guò)程控制器（工控機或PLC）內。計算機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/模轉換器將數字信號轉換成電信號，通過(guò)執行機構控制被控對象，達到預期的控制目標。換熱站的數據通過(guò)GPRS DTU與數據中心調度站交換數據。

    計算機監控系統作為監督、管理系統，它除了實(shí)現現場(chǎng)參數的顯示、記錄、打印和報警功能外，還可以對供水溫度進(jìn)行最優(yōu)化計算，用來(lái)指揮直接控制系統，以此去自動(dòng)調整給定值，從而使供熱過(guò)程處于最優(yōu)狀態(tài)。

    2．換熱站：
    各換熱站通過(guò)PLC控制器對站內供熱運行的溫度、壓力、流量、熱量等參數的檢測，直接將數據通過(guò)GPRS DTU發(fā)送到數據中心的力控軟件中；數據中心將收到的數據處理后保存，將處理結果用控制指令發(fā)送到各換熱站，真正達到了無(wú)人職守。

    在所有的自控系統中，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是最常用的網(wǎng)絡(luò )，但對于熱網(wǎng)系統來(lái)說(shuō)，由于多在市區內，而且距離較遠，敷設通訊電纜非常困難，一般較少采用。

六、總結

    1．提高了采暖收費工作的工作效率及準確度，保證收費工作高效、穩定運行

    2．提高了工程設計水平及技術(shù)檔案管理水平，公司熱力設施的基礎數據全部使用地理信息系統進(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(xún)到公司熱力設施的基礎數據，方便了供熱運行。

    3．提高熱網(wǎng)運行調度水平，提高供熱服務(wù)質(zhì)量，熱網(wǎng)投入自動(dòng)運行后，換熱站二級管網(wǎng)的供回水溫度始終在規定的范圍內運行，同時(shí)熱網(wǎng)自動(dòng)運行可以快速跟蹤室外溫度的變化，當室外溫度出現大的變化時(shí)，二級管網(wǎng)供回水溫度同時(shí)也跟著(zhù)變化，保證采暖用戶(hù)的室內溫度始終比較均衡，避免了熱網(wǎng)溫度滯后現象，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，這樣就可以節約大量的熱量和電量，減少了熱網(wǎng)運行成本。

    4．遠程訪(fǎng)問(wèn)，遠程控制。如主圖所示，供熱公司的調度者，通過(guò)登陸Internet（無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)），進(jìn)入數據中心的力控服務(wù)器。獲得權限以后，可以隨時(shí)調節熱網(wǎng)運行參數，在節假日可以人為提高供熱運行參數，保證了用戶(hù)室內溫度，得到了用戶(hù)的好評，為熱力公司樹(shù)立了良好的企業(yè)形象。

    以上由哈爾濱天翔自動(dòng)化設計并實(shí)施，此系統對整個(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，提高了供熱服務(wù)質(zhì)量，為供熱公司節約大量的熱量及電量，取得良好的經(jīng)濟效益。