集中供熱管網(wǎng)遙測(cè)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)研究

孫延剛　王君紅　馬振華

【摘要】隨著計(jì)量供熱的推廣，供熱管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性成為一個(gè)極其復(fù)雜的問題。本文提出采用遙測(cè)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)來采集供回水溫度和水壓，為供熱管網(wǎng)的鍋爐房和泵站的調(diào)節(jié)提供可靠有效的數(shù)據(jù)。本文重點(diǎn)對(duì)遙測(cè)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)RTU和MTU的工作原理，控制電路，以及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研制進(jìn)行了一些敘述，對(duì)同類的遙測(cè)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的研制工作有一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)遙測(cè)、供熱管網(wǎng)、供回水溫度、水壓

【中圖分類號(hào)】TU995.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0087-01

一、課題的提出

城市供熱管網(wǎng)是極其重要而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于它在整個(gè)集中供熱系統(tǒng)中所占的地位以及在城鄉(xiāng)生產(chǎn)建設(shè)和人民生活中所起的作用，其安全可靠的運(yùn)行和正確有效的管理具有重大的意義。

在我國，傳統(tǒng)的城市集中供熱系統(tǒng)中，對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)的了解僅靠鍋爐房、泵站出口的就地式儀表測(cè)量參數(shù)、提供信息。這些信息在時(shí)間上、空間上是相互孤立的，即沒有完整的技術(shù)渠道將這些分離的信息連接起來。這就在計(jì)量供熱系統(tǒng)中產(chǎn)生了問題，如果用戶供熱量進(jìn)行了調(diào)整，而鍋爐房和泵站的運(yùn)行沒有得到相應(yīng)的調(diào)整，那么節(jié)能的目的就得不到實(shí)現(xiàn)，而且還容易出現(xiàn)供回水溫度過熱、管網(wǎng)壓力過高甚至有管道破裂等的危險(xiǎn)。在管網(wǎng)中設(shè)置一定數(shù)量的水壓、供回水溫度的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)了解、掌握管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并以此作為調(diào)度的目標(biāo)依據(jù)是保證供熱管網(wǎng)正常運(yùn)行的有效方法；也是確保服務(wù)質(zhì)量最簡(jiǎn)便的辦法。

二、課題的研究?jī)?nèi)容

1、系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分：MTU/RTU數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)和SEVER/CLIENT數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。RTU負(fù)責(zé)將溫度、壓力傳感器的模擬信號(hào)通過AD轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)輸入CPU，由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并為通訊做準(zhǔn)備。然后由CPU將數(shù)據(jù)傳給MAX232（通訊芯片），再傳給無線通訊設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)射給MTU。MTU則負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，把由無線通訊設(shè)備接收的數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理出給SEVER（數(shù)據(jù)服務(wù)器）。SEVER將由COM口接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理存人數(shù)據(jù)庫，以供CLIENT（客戶端）使用。CLIENT使用SEVER的數(shù)據(jù)進(jìn)行事實(shí)監(jiān)控，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，做出日?qǐng)?bào)表、日曲線、周曲線、月曲線，為調(diào)度提供可靠的依據(jù)。

2、MTU/RTU設(shè)備研制

MTU/RTU都是采用單片機(jī)來設(shè)計(jì)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)有可靠性好、易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)大、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。而且單片機(jī)一般用專用的匯編語言開發(fā)，用相應(yīng)的仿真軟件及仿真器進(jìn)行調(diào)試，可軟件仿真，也可硬件仿真，調(diào)試非常方便。

RTU系統(tǒng)包括了供回水溫度測(cè)量元件、壓力測(cè)量元件、放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器、CPU、鍵盤與顯示、串行通訊接口、MODEM（調(diào)制解調(diào)器）、發(fā)射機(jī)以及電源部分組成。測(cè)量元件傳來的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大器放大后在由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)供CPU調(diào)用，CPU每隔一秒鐘采一次數(shù)，并供顯示用。當(dāng)發(fā)射機(jī)接收到同頻段信號(hào)時(shí)，將進(jìn)行一次的辨別，如果是該系統(tǒng)的信號(hào)，便將接收得到信息經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到CPU。CPU將接收的數(shù)據(jù)放入緩存中，先取第一個(gè)字節(jié)進(jìn)行判斷，再判斷結(jié)束符，最后進(jìn)行奇偶校驗(yàn)、和校驗(yàn)，經(jīng)過幾步校驗(yàn)以后，如果符合設(shè)定，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因?yàn)樵跓o線數(shù)據(jù)傳輸中，信號(hào)的干擾特別多，如果處理不好，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的死機(jī)、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等現(xiàn)象。對(duì)數(shù)據(jù)分析后，取出主站發(fā)來的命令，根據(jù)命令做出相應(yīng)的回復(fù)。一般主站發(fā)的命令請(qǐng)求現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，這時(shí)CPU就將供回水溫度和水壓的數(shù)據(jù)加上起始位、命令字、地址碼、終止位、校驗(yàn)和、奇偶校驗(yàn)位，然后發(fā)送給主站。由于本系統(tǒng)的主要功能就是傳遞供回水溫度和水壓三個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過CPU的處理以后都變成定字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以本系統(tǒng)采用定字長(zhǎng)的通訊方式，而且處理簡(jiǎn)單，可靠性好。當(dāng)進(jìn)行其他命令的通訊時(shí)會(huì)浪費(fèi)一些字節(jié)數(shù)，但是其他命令的運(yùn)行一般是在調(diào)試或維護(hù)的時(shí)候才用。所以采用定字長(zhǎng)的通訊方式是合理可行的。

MTU系統(tǒng)包括了CPU、鍵盤與顯示、串行通訊接口、MODEM（調(diào)制解調(diào)器）、發(fā)射機(jī)以及電源部分組成。MTU系統(tǒng)的工作原理是：CPU不停的檢測(cè)時(shí)間，判斷是否到達(dá)采集周期，一般15分鐘采集一次數(shù)據(jù)。每15分鐘CPU向多個(gè)RTU依次發(fā)送要數(shù)的指令，然后接收數(shù)據(jù)，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理后，通過串行通行接口發(fā)給SEVER。如果等待接收數(shù)據(jù)的時(shí)間超過了設(shè)定時(shí)間，CPU將再次向同一臺(tái)RTU發(fā)送要數(shù)指令，如果連續(xù)向同一臺(tái)RTU發(fā)送三次要數(shù)指令，還返不回?cái)?shù)據(jù)，CPU將向SEVER發(fā)送某地址的RTU故障的信息，然后向下一臺(tái)RTU發(fā)送要數(shù)指令。

3、數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的開發(fā)

根據(jù)研究?jī)?nèi)容與功能要求，本課題所研制的軟件具有的主要功能有：

1、查詢功能

根據(jù)用戶輸入的各種查詢條件，查詢出滿足這些條件的記錄；如滿足這些條件的記錄不存在，則顯示相應(yīng)信息。本軟件可查詢?nèi)請(qǐng)?bào)表、月報(bào)表、日曲線、周曲線、月曲線，及時(shí)數(shù)據(jù)等。

2、瀏覽功能

此功能讓用戶能隨時(shí)查看某個(gè)數(shù)據(jù)庫的全部?jī)?nèi)容，但不包括修改記錄。而且在主街面上可讓用戶監(jiān)測(cè)所有點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3、報(bào)表功能

根據(jù)某種要求，從某個(gè)（或多個(gè)）數(shù)據(jù)庫中整理出有關(guān)記錄，并以報(bào)表的形式顯示（或打?。Ｖ饕侨?qǐng)?bào)表和月報(bào)表。

4、幫助

為用戶提供各種操作上的幫助。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括各點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表和由各點(diǎn)綜合的表組成，每個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)表（AddressI，I對(duì)應(yīng)相應(yīng)RTU的地址），Addressl都包括采集時(shí)間、供水溫度、回水溫度和水壓四各自段。由各點(diǎn)綜合的表（standAddress）包括各點(diǎn)每小時(shí)的供回水溫度、壓力的最大值、最小值、平均值組成。

三、研究的結(jié)論

1、壓力檢測(cè)遠(yuǎn)傳點(diǎn)RTU可根據(jù)預(yù)先的約定，連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)位置點(diǎn)的供水壓力，當(dāng)主站循呼至此時(shí)，將循呼的供回水溫度、壓力值傳輸給主站；

2、系統(tǒng)主站點(diǎn)MTU在計(jì)算機(jī)的支持下工作，24小時(shí)連續(xù)將各遙測(cè)遠(yuǎn)傳終端的信息（水壓、流量值）接收并存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中；

3、在CLIENT屏幕上可監(jiān)測(cè)各采樣點(diǎn)最新的供回水溫度和壓力數(shù)據(jù)；

4、系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)各采樣點(diǎn)發(fā)射裝置的運(yùn)行情況，如有故障及時(shí)報(bào)警

5、主站點(diǎn)計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)（研制的軟件）的支持下，對(duì)城市供熱管網(wǎng)遙測(cè)遠(yuǎn)傳終端采集的大量技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析利用，做到隨時(shí)按要求進(jìn)行存、取、查、改及統(tǒng)計(jì)匯總等；

6、可瀏覽各采樣點(diǎn)的水壓日?qǐng)?bào)表，日曲線，周曲線，月曲線；

7、可打印各采樣點(diǎn)的水壓日?qǐng)?bào)表，日曲線；

8、為供熱管網(wǎng)的日常調(diào)度提供可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)；

9、監(jiān)測(cè)管網(wǎng)的運(yùn)行情況，為供熱管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度提供可靠翔實(shí)的依據(jù)，并為管網(wǎng)故障的搶修提供及時(shí)可靠的信息。

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