淺談?chuàng)Q熱站集中監(jiān)控?zé)o人值守系統(tǒng)方案

王瑋川

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)科技的發(fā)展與進(jìn)步，煤礦安全生產(chǎn)工作的核心還是科技創(chuàng)新，在煤炭效益不太好的大環(huán)境下，我們更需要在煤炭行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域深入實(shí)施“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”措施。目前換熱站系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在熱水鍋爐系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、工業(yè)供熱系統(tǒng)及其他換熱系統(tǒng)中。在對(duì)換熱站的管理中，利用網(wǎng)路技術(shù)實(shí)現(xiàn)換熱站本地控制器與監(jiān)控中心之間的信號(hào)傳輸，研製了一種新型換熱站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)。它改變了以前分散管理的模式，能夠?qū)Q熱站實(shí)行遠(yuǎn)端智慧監(jiān)控和集中化管理，為了滿足監(jiān)測(cè)音視訊訊號(hào)的編碼和解碼需求，本系統(tǒng)採(cǎi)用專用多媒體的雙核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)換熱站本地控制器，節(jié)約人力、物力和財(cái)力。本文對(duì)換熱站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用進(jìn)行了分析和探究。

關(guān)鍵詞：換熱站;遠(yuǎn)程監(jiān)控;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一、換熱站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

換熱站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是由本地控制器、信號(hào)傳輸網(wǎng)路和監(jiān)控中心三者構(gòu)成。

1.1本地控制器

每一個(gè)換熱站內(nèi)都有本地控制器，由控制單元、音訊處理單元和電源管理單元組成，主要作用是即時(shí)採(cǎi)集和處理對(duì)各個(gè)換熱站本地?zé)崃八r運(yùn)行狀態(tài)資訊、現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)控制、音視頻監(jiān)測(cè)故障報(bào)警和診斷等。

1.2監(jiān)控中心

監(jiān)控中心位於供熱企業(yè)的主控制室內(nèi)，構(gòu)成設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)、資料庫(kù)伺服器和工作站等，主要負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)網(wǎng)路資料連結(jié)，接收、發(fā)送、存儲(chǔ)資料，在對(duì)資料進(jìn)行分析處理後，可給各地?fù)Q熱站的控制器發(fā)佈命令進(jìn)行遠(yuǎn)端控制和調(diào)度，保證供熱系統(tǒng)的水力工況和熱力之間的平衡。

二、換熱站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)功能

2.1網(wǎng)站管理功能

該系統(tǒng)可以對(duì)換熱站網(wǎng)站進(jìn)行任意的添加、修改和刪除程式，系統(tǒng)在這些方面的設(shè)計(jì)參數(shù)非常全面，功能十分強(qiáng)大。修改任意的網(wǎng)站參數(shù)也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成任何不好的影響，用戶可以直觀流覽網(wǎng)站中的各種參數(shù)，如網(wǎng)站的IP地址、地理位置、當(dāng)前網(wǎng)站歸屬、當(dāng)前控制策略模式等等。

2.2遠(yuǎn)端查詢功能

換熱站遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)可以遠(yuǎn)端查詢各種資料，如報(bào)警參數(shù)、報(bào)警設(shè)置日誌、各種量程範(fàn)圍參數(shù)、自控策略及相關(guān)參數(shù)等等。

2.3故障報(bào)警功能

換熱站遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)超溫、超壓、欠壓、斷電等故障進(jìn)行報(bào)警、診斷和檢修，保證供熱系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，避免事故和損失。

2.4管理和控制功能

管理功能主要是指系統(tǒng)對(duì)熱網(wǎng)和換熱站的系統(tǒng)運(yùn)行狀況用資料製成報(bào)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和處理，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)管理安全化、科學(xué)化?？刂乒δ苁侵父鶕?jù)熱網(wǎng)和換熱站的運(yùn)行情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)——實(shí)際案例分析

某地區(qū)現(xiàn)有3個(gè)換熱站。容積式換熱機(jī)組迴圈泵2臺(tái)，採(cǎi)用變頻1拖1控制，補(bǔ)水泵2臺(tái)，採(cǎi)用變頻1拖1控制。換熱站內(nèi)系統(tǒng)參數(shù)（回水溫度、壓力、補(bǔ)水流量、水箱水位等）都是通過(guò)PLC控制器進(jìn)行即時(shí)採(cǎi)集和處理並進(jìn)行檢測(cè)。迴圈泵和補(bǔ)水泵全部為盤櫃就地啟停。

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察，3號(hào)換熱站可以作為集中控制室使用，控制室設(shè)上位監(jiān)控系統(tǒng)1套，由集中操作臺(tái)、工控機(jī)、顯示器、印表機(jī)、網(wǎng)路交換機(jī)及UPS電源組成?？梢约斜O(jiān)控3個(gè)換熱站的過(guò)程參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。每個(gè)換熱站配置RTU監(jiān)測(cè)終端，對(duì)換熱站內(nèi)系統(tǒng)資料進(jìn)行採(cǎi)集運(yùn)算，並上傳至集中控制室。由於控制室設(shè)在3號(hào)換熱站，所以3號(hào)換熱站可以直接通過(guò)RJ45網(wǎng)線上傳至控制室交換機(jī)。1、2號(hào)換熱站距控制室都比較遠(yuǎn)，必須通過(guò)光纖傳輸，所以在1、2號(hào)換熱站監(jiān)測(cè)終端配置光端機(jī)，通過(guò)光纖以TCP/IP協(xié)定將資料上傳至控制室，如圖1所示。為了提高換熱站無(wú)人值守的安全可靠性，對(duì)每個(gè)換熱站內(nèi)配置2臺(tái)高清攝像儀，用來(lái)即時(shí)監(jiān)控?fù)Q熱站內(nèi)水泵及配電櫃的工作狀態(tài)。

3.2系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端

在每個(gè)換熱站配置RTU檢測(cè)終端。監(jiān)測(cè)終端由1套西門子S7200PLC組成，並配置乙太網(wǎng)模組，在1、2號(hào)RTU分別配置1臺(tái)交換機(jī)和1臺(tái)光端機(jī)，通過(guò)光纖將資料及視頻上傳至集中控制室。其中監(jiān)控資料包括對(duì)類比量和數(shù)位量的採(cǎi)集。如圖1所示：

四、系統(tǒng)功能

4.1上位機(jī)功能

（1）資料獲取，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)定，實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)的資料雙向通信。（2）人機(jī)操作介面，通過(guò)各種形式的資料顯示方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要工況資料的監(jiān)控。（3）資料的記錄、檢索與分析，通過(guò)資料包表、歷史趨勢(shì)、報(bào)警和資料列印等形式，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和記錄。（4）視頻監(jiān)控，上位機(jī)安裝視頻監(jiān)控軟體即時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)情況。

4.2監(jiān)測(cè)終端功能

通過(guò)加裝溫度、壓力、流量、液位感測(cè)器，即時(shí)檢測(cè)供回水溫度、壓力、補(bǔ)水流量、水箱水位。在換熱器一次側(cè)進(jìn)口處安裝1臺(tái)調(diào)節(jié)閥，監(jiān)測(cè)閥位開度。同時(shí)檢測(cè)迴圈泵、補(bǔ)水泵運(yùn)行頻率、電流及狀態(tài)。

五、設(shè)備控制

5.1迴圈泵的控制

3號(hào)站迴圈泵是變頻控制，可根據(jù)回水溫度及時(shí)調(diào)節(jié)變頻頻率，保證供水溫度達(dá)到預(yù)期值。1號(hào)換熱站迴圈泵為工頻直起運(yùn)行，可在換熱器一次側(cè)進(jìn)口處加裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，同樣根據(jù)回水溫度及時(shí)調(diào)節(jié)閥門開度，以此調(diào)節(jié)供水溫度。5.2補(bǔ)水泵的控制3個(gè)換熱站補(bǔ)水泵均為變頻控制，可根據(jù)回水壓力及時(shí)調(diào)節(jié)變頻頻率，保證管網(wǎng)壓力恒定。

5.3自動(dòng)巡檢

迴圈泵和補(bǔ)水泵均為1用1備，為了防止1臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，另1臺(tái)長(zhǎng)期閒置，系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)巡檢功能，在上位機(jī)可以設(shè)定執(zhí)行時(shí)間，到時(shí)自動(dòng)倒泵。

5.4自動(dòng)調(diào)節(jié)

換熱站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)採(cǎi)用PID調(diào)節(jié)控制，通過(guò)設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)過(guò)程，保證使用者室內(nèi)溫度達(dá)到規(guī)定;完成迴圈水泵進(jìn)行自動(dòng)控制，補(bǔ)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制;水箱水位自動(dòng)控制;系統(tǒng)停電控制;停水控制。對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)即時(shí)報(bào)警和連鎖啟停開關(guān)。

5.5系統(tǒng)效果

在控制室可對(duì)3個(gè)站所有設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，在上位機(jī)設(shè)置“遠(yuǎn)端/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，還可以通過(guò)就地盤櫃控制設(shè)備，不會(huì)影響供暖需求。通過(guò)視頻系統(tǒng)可以即時(shí)監(jiān)視換熱站現(xiàn)場(chǎng)情況，最終達(dá)到無(wú)人值守，起到減人增效的效果。

六、結(jié)論

目前，換熱站遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用。但是在實(shí)際運(yùn)用中還是存在一些不足，如換熱站本地控制器和監(jiān)控中心之間資料傳輸比較慢，可靠性也不是很高，換熱站的本地控制策略比較簡(jiǎn)單、演算法單一、效果比較差，不能有效實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要均勻供熱、節(jié)約能源的目的。所以要注重把現(xiàn)今的科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到系統(tǒng)當(dāng)中，不斷改善系統(tǒng)，使系統(tǒng)效果達(dá)到最好。

參考文獻(xiàn)

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