GPRS无线热力监控系统解决方案

    田海川

    

    摘 要：热力站调度部门需要对不同地理位置的换热站进行实时监控，实时监控的目的主要是记录换热站的温度、压力等参数，并根据各个换热站监测得出的参数数据，对换热站运行情况进行调节，保证冬季供暖工作正常运行。文章对GPRS技术作了简单介绍，根据热力企业监控系统的特点，提出了基于GPRS无线热力监控系统解决方案。

    关键词：GPRS；热力站；数据监控；热力监控系统

    目前我国热力站在管理和运行方面大多还处于传统方式的手工操作阶段，传统的手工操作阶段对参数测量监控技术缺乏，不能系统的对热力企业生产运行情况作出分析，监控系统在工作运行期间发生失调的情况，将很难被消除，这样将会导致用户供热不均。传统的手工操作阶段不能在最佳工作情况下运行供热参数，供热量和需热量之间不能达到匹配，这样在热力企业中要实现量化管理将会有一定的困难。改变传统热力站的手工操作方式，加快城市乡镇集中供热工程的建设，适应热力站供热发展趋势需要，要引入先进的科学技术和科学工具，促进热力站供热技术水平的全面提高。应用现代科学技术手段对热力站现场数据进行实时采集，保证热力站调度室和各地换热站时间实现数据的实时通信，使热力站的自动化控制水平得到提高，进而提高热力企业的管理水平。自动控制在供热工程中可以保证供热系统安全可靠的运行，并且在经济上达到节能的目的。供热系统是一个庞大并且复杂的循环系统，由热源、热网和用户3个部分组成。城市供热管网发展快速，管网规模和基础设备数量逐年增加，从传统的单一热源到现在的多热源管网，供热系统所服务的用户数量也在大规模增加。供热系统的管理和建设是现在研究的一个重要的课题，要加强对供热系统设备的管理，在节约能源的同时提高供热系统的运行效率，为用户服务使用户满意。

    根据通信介质的不同，最初的自动监控连接方案有两种，分别是电话拨号方案和GPRS在线方案。在电话拨号方案中，每个热力站需要申请一个普通电话线作为自己专线，每条电话线可以控制10个换热站，通过电话线连接到监控中心，并且申请一条用来报警的专用电话线路。电话拨号方案在投资上资金少，价格低，在运行上费用少，工程建设简单容易，缺点是实时性和扩展性比较差，电话拨号方案在通讯方案中是可行的。GPRS在线方案是在电话拨号方案的发展基础上进行改进的，GPRS在线方案采用虚拟专用网技术和通信系统技术两种技术相结合在一起，GPRS在线方案的结构是在每个热力站上安装一个GPRS通信控制器，通过GPRS控制器完成对热力站的远程自动控制，监控中心和热力站之间的通信是通过GPRS无线网进行连接。GPRS在线方案可以保证供热系统数据监控的实时性。

    1 GPRS无线热力监控系统分析

    1.1 建设周期短

    GPRS无线热力监控系统在建设上周期比较短，而且在投资成本上比较低。GPRS无线网络是一种高效的通信网络技术，可以达到信号在一定范围内的全覆盖，是基于卫星微波的一种无线传输技术，在热力监控系统中作为通信传输的手段可以得到很好的应用。中国移动GPRS无线网在广域网中采用无线IP技术作为网络连接的手段，供热工程的热力监控系统以移动通信公司GPRS业务作为平台，在热力站的实时监控的数据做到无线传输和交换。GPRS无线热力监控系统具有较低的建设成本，对基础设备的安装和设备维护方面都比较方便，GPRS无线热力监控系统在建设上可以利用现有的GPRS无线网络进行组建，所以建设周期相对来说要缩短很多。

    1.2 自控系统实时性强

    GPRS无线热力监控系统实时性比较强，GPRS无线网具有实时在线的特点，GPRS无线网在数据和信号的传输上时间延迟低，这样系统在工作的时候几乎没有时间上的延迟，并且对现场数据监控都是实时在线的，对所有现场采集的数据在接收和处理上都是同步进行的，热力监控系统在对数据进行采集和对数据进行传输的时候要保证实时性，基于GPRS无线技术的热力监控系统恰恰满足这一点。

    1.3 实现远程连接和控制

    GPRS无线热力监控系统对热力站进行远程连接控制，GPRS无线网络技术具有双向通信方式特点，调度中心和现场设备通过GPRS无线网络进行连接，通过中心站计算机人机交互软件实现对换热站现场设备的远程连接和控制，对现场设备的参数进行实时调整设置，通过远程控制对设备进行启动和关闭等控制操作。

    1.4 数据传输容量大

    GPRS无线热力监控系统的数据传输量比较大，热力站的调度中心计算机数据中心和每一个现场换热站数据采集点都是通过GPRS无线网相连接，和热力站相连接的现场数据才几点数量比较多，在传输介质中的传输数据和信号的量比较大，对突发性数据传输要保证，GPRS无线热力监控系统可以满足用户对突发性数据的传输的要求。

    1.5 数据传输速度快

    GPRS无线热力监控系统数据和信号传输速度快，GPRS无线网络在理论上，数据传输速率可以达到172kbps，但是实际上GPRS无线网络的传输速率可以达到40kbps。热力站中的调度中心和现场数据采集点之间的数据传输速率是10kbps，从数据上分析GPRS无线网络传输速率要远远大于热力站采集点的数据传输速率，GPRS无线网可以满足热力监控系统的数据传输的要求。

    1.6 易扩展性和易维护性

    GPRS无线热力监控系统在平时的维护上比较简单，而且扩展性强。GPRS无线网络技术的工作原理是数据分组通信网络，数据分组通信网络是依据IP地址，所以在数据分组通信网络系统中，对监控中心的计算机要配有自己的静态IP地址，静态IP地址必须是固定的，或者给监控中心的计算机分配固定的域名。在热力站现场的数据采集点设备安装GPRS模块，在对监控中心主机进行访问的时候，要通过主机固定的IP地址或者固定的域名进行访问，这样才可以登录到主机进行数据通信交换。

    2 GPRS无线热力监控系统组成

    GPRS无线热力监控系统结构拓扑图如图1所示。GPRS无线热力监控系统采用分布式体系结构，结构组成有监控中心计算机、GPRS无线通信网和现场监控设备等。采用中央和本地分别进行数据监控的方式，在调度中心的中央控制设备负责热力监控系统全网的数据参数监控监测、本地换热站设备供热量和循环量的自动控制。本地换热站主要是按照中央计算机发出的控制指令对现场采集点进行自动控制监控。

    2.1 监控中心计算机

    热力站监控中心计算机以GPRS无线热力监控系统作为软件应用平台，完成对本地换热站的连接和控制，经合法授权的管理计算机可以实时对现场的数据进行查询和查看现场的工作情况，并发出控制指令。监控中心的管理计算机全天候实时对现场数据进行采集和处理，对现场进行监控，并根据工作情况对现场发出控制指令。

    2.2 GPRS无线通信网络

    GPRS无线通信网络负责整个热力监控系统中各热力站、换热站、管道节点等结构的连接，保证整个系统的通信传输，确保建立一个完整的通信网络。

    2.3 现场监控设备

    在热力控制系统中，现场监控设备是控制系统的终端，是可以独立工作的设备。现场控制系统是独立的控制单元，有传感器、执行器和被控设备组成。现场控制系统主要负责现场数据参数的监测、现场数据的存储、与中央控制中心计算机通信连接等。

    GPRS无线热力监控系统的信息交换主要是把GPRS网络和GPRS传输终端采用相关技术结合到一起，GPRS无线热力监控系统提供一个强大的监控系统功能，保证热力监控系统的高效和实时性（见图1）。

    3 结语

    总之，GPRS无线网络技术应用到热力站的监控系统中，是热力企业自动化控制发展的一个趋势，GPRS无线热力监控系统很好地解决了热网监控的问题。

    [参考文献]

    [1]洪自成.基于GPRS的无线传感器网络汇聚节点的软件设计[D].成都：电子科技大学，2010.

    [2]马福昌，彭海莉，王才.基于GSM和Internet相结合的远程监控系统的开发[J].太原理工大学学报，2005（4）：78-80.

    [3]孙艳萍.热电厂热网GPRS无线数据监控系统的设计与实现[C]//天津市电视技术研究会2012年年会论文集，2012.

    GPRS Wireless Thermal Monitoring System Solutions

    Tian Haichuan（College of Energy and Environmental Engineering， Hebei University of Architecture， Zhangjiakou 075000， China）

    Abstract： Thermal station dispatching department needs for different geographical location of the heat exchange station real-time monitoring， the purpose of real-time monitoring is primarily to record the parameters such as temperature， pressure， heat exchanger station， and according to the heat exchange station monitoring data， it is concluded that the parameters adjusted heat exchange station operation， ensure the normal operation of the winter heating work. This paper made a brief introduction of GPRS technology， describes the GPRS wireless technology play an important role in thermal monitoring system， puts forward the solution based on GPRS wireless thermal monitoring system.

    Key words： GPRS； thermal station； data monitoring； thermal monitoring system