| 标题 | 热网监控系统的硬件与软件设计 |
| 范文 | 曹宇+田思庆+郑家风 摘要：该论文针对当今北方城市的发展，从热网监控系统出发，研究系统的硬件和软件的应用问题。通过研究发现，热网监控系统硬件选择合理，软件设计也相当规范，根据热网的实际情况，在有手动和自动控制的情况下，在自动控制中创新性地加入了循环定时热网控制。该系统具有硬件成本低、软件可操作性强等特点，非常具有实用前景。 关键词：热网监控系统；硬件；软件 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）25-0034-02 Abstract： In this paper， the development of northern cities， starting from the heating network monitoring system， research hardware and software applications of the system. The study found that the reasonable selection of the monitoring system of network hardware， software design is quite standardized， according to the actual situation in the network， with manual and automatic control， automatic control on the innovative adding control loop timing system. The system has the characteristics of low hardware cost and strong operability of the software， so it has a very practical prospect. Key words： Heating network remote monitoring system； hardware； software 随着社会的发展进步，城市建筑面积逐渐增加，城市供暖的压力也越来越大，热网监控就是伴随着城市的发展而逐渐发展起来的。通过对相关技术的不断更新，热网监控系统呈现出非常良好的发展态势，非常适合大城市的供暖。作为该系统密不可分的两个组成部分，系统的硬件和软件也都在不断进行改进创新，下面根据实际情况，对热网监控系统的硬件、软件做一个详细的介绍[1]。 1 热网监控系统 本文热网监控系统，主要是为了满足热网用户对于室内温度的需求，同时能够实现节约资源，降低损耗，实现城市热网总体监控。如图1则为热网监控系统的流程图。 热网监控系统主要是由一个供热源及多个换热站组成。在供热系统中，由热源、一次管网和换热站组成了热网的供热区和温控区，换热站、二次管网和热网用户组成相应的供热区，在同一个集中供热区域中，只可以存在一个监控区域。在供热系统中，热量的转换是在换热站部分实现的，热量的转换通常由热交换设备完成，如汽—水加热器，水—水加热器等，这样的设备称为换热器。集中供热系统的运行过程是，在热源处形成高温热水，经一次管网送至各换热站，高温热水再经过换热站的换热器形成供热热水，最后由二次管网送至各热网用户。 2 热网监控系统硬件设计 热网监控系统电气接线图如图2所示。 根据热网监控系统电气接线图，可以很明显得看出，热网监控系统主要由补水阀、变压器、比例电磁阀、Siemens1200PLC等组成。下面简单介绍几个硬件的作用及功能。 热网变频器主要采用水泵专用变频器。变频器必须能够在平均温度15℃，最高温度不超过40℃的环境温度下运行，不能出现过流、过热、过载保护，且能保持以变频器的额定容量输出，具有管网末端流量补偿功能和干泵保护功能，以防止管网流量和供热温度不均匀和水泵空转，造成能源浪费。变频器要求具有自动能量优化功能，以达到最佳的节能效果。变频器可以通过接收到的传感器信号，按照规定值直接在操作便面板上直接显示温度、压力等单位，非常方便控制。 热网补水泵主要采用变频调速控制。将二次侧回水管路上的压力传感器测得的压力信号，和控制器二次回水压力设定值进行比较，然后输出一个控制信号控制器，由控制器来控制补水泵的开启，以实现二次管网回水自动补给功能。回水压力设定值由中央监控系统进行远程设定[2]。 热网电气连接图可根据室内外温度的变化和当地热负荷变化的经验参数，决定二次侧的供水温度。系统通过检测二次管网供水温度和室外温度，自动调节一次管网的阀门开度从而达到二次管网的设定供水温度值，从而改变一次侧的流量，实现二次侧供水温度的质调节和一次侧流量的量调节。 3 热网监控系统软件设计 热网监控系统软件设计的控制方式主要由自动控制、手动控制两种方式。其中自动控制方式中融合了循环定时监控方式。 正常状态下，使用自动运行方式，操作人员事先将需要设定的参数设定完成后，选择自动运行模式，点击自动运行开始。系统可以自主执行供回水任务，无需人工监控，可以真正做到解放劳动力，提高劳动效率[3]。 手动模式主要运用于特殊场合，当系统需要进行参数调整，可以由工作人员手动调节测试，调整出最优的监控参数。或者当监控系统某些部件出现损坏时，需要排查故障，可以执行手动操作，去判断故障地点及原因，节省解决故障的时间。 热网监控系统在运行方式上除了设计了常规的自动控制模式和手动控制模式外，还巧妙的添加了循环定时控制，循环定时控制融合在自动控制模式中。 循环定时控制是指工作人员根据不同地域的室外环境等现场条件，根据工作经验，在触摸屏中事先设定好每天的工作起始时间。当系统处于工作时间区域内时，系统进行热网远程操作，当系统判定不处于工作时间范围内，系统将处于待机状态。使用循环定时控制，不仅可以节约热水资源，而且可以节约電力资源，减少系统硬件工作时间，延长系统使用寿命，节约硬件成本[4]。 热网监控系统在运行时，首先判断工作人员选择的是自动模式还是手动模式，如果系统处于手动模式，则系统等待工作人员手动操作。如果选择自动模式，则系统首先判断是否处于工作范围内，如果是则执行系统自动模式程序，如果不是则关闭所有执行机构，停止对热网用户室内温湿度采样，监控器等待满足循环定时监控设置的时间参数，执行自动模式。热网监控系统流程图如图3所示。 当系统处于自动模式工作状态下，在系统正式运行之前判断系统是否处于工作人员设定时间范围内，如果不处于设定时间范围内，则等待至满足时间范围设定再执行程序。当系统处于设定时间区间内后，系统分别对热网用户室外温度进行采样，反馈给监控器，监控器根据传感器的反馈值，判断出室内温度和湿度的情况，并根据监控规则，对热网用户实施供暖。 同时系统还有自检功能，如果系统发生异常，则系统发出报警信息，需要工作人员将故障排除后才继续执行热网远程任务，直到热网用户室内温度满足设定要求。 热网监控系统手动模式，可以对热网监控系统中执行部件进行手动开启或关闭。手动输入热网监控系统二次管网上比例阀的开度，补水泵的转速来调整热网用户室内温度[5]。 如果热网远程系统的水箱缺水时，系统能够实时接送水位超低限、超高限开关信号，连锁停止变频补水泵，并发报警信号。水箱应接入控制器并设有自动和手动补水功能。 下面在简单介绍一些热网监控系统人机界面主界面。有了好的硬件和软件，就需要一个合理安全的监控主界面图，如图4则为热网监控系统人机界面主界面图。 热网监控系统的温度传感器、湿度传感器可以把检测到的室外温度及室内温湿度显示在人机界面的主界面里。同时主界面中也会显示系统设备运行状态，一次管网上比例电磁阀是否开启及其开度情况，循环泵的转速、供水管道的压力、水箱的液位高度、给二次管网加水的电磁阀的开闭状态等。操作人员可以直观的在人机主界面中看到系统的运行狀态，非常方便。 4 结束语 本文通过介绍了热网监控系统的硬件电气图及相关软件流程图，并绘制热网监控人机界面图，从以上可以看出，热网监控系统适应于现今社会城市的高速发展，并根据城市供暖的需求及时进行供暖设备的更新换代。系统具有适应范围广、更新换代快、扩展能力强及维护方便等优点，值得大力推广。 参考文献： [1] 白树雷. 换热站无人值守方案[J]. 商品与质量，2016（28）：312-312，313. [2] 吴雷.城市热网监控系统浅析[J]. 科技创新导报，2012（8）：125-125. [3] 黄戈，樊小朝，王杨等.乌鲁木齐市某换热站监控系统的设计研究[J].应用能源技术，2014（3）：10-15. [4] 张明光，吴明永，杨素娟. 基于GPRS-Internet的换热站无线监控系统[J]. 自动化仪表，2009（9）：46-48. [5] 齐晓军，田海.串级模糊控制器在换热站监控系统中的设计[J].电气传动，2015（1）：58-63. |
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