簡介： 以STEC2000熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)為平臺，介紹了熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的各部分組成，著重分析了計量收費后對熱網(wǎng)控制系統(tǒng)提出新的軟硬件功能需求。
關(guān)鍵字：集中供熱網(wǎng) 計算機控制 計量收費
0 概述
在供收費后，熱網(wǎng)由過去的定流量運行變?yōu)樽兞髁窟\行，如果熱網(wǎng)運行不進行相應(yīng)的技術(shù)改造、向計算機監(jiān)控系統(tǒng)靠攏，則熱網(wǎng)為了保障充足的資用壓頭，只能用高揚程泵運行，造成運行電耗上升、控制系統(tǒng)難以保障正常工作。因此，供收費后熱網(wǎng)運行必須逐漸實現(xiàn)計算機監(jiān)控。供收費后計算機監(jiān)控系統(tǒng)的控制原則及策略，已有文獻闡述，本文僅就如何實現(xiàn)這種控制策略、如何搭建控制系統(tǒng)做簡單介紹。為了更清楚地描述，這里以碩人時代STEC2000熱網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)為例進行說明。
該熱網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)是一整套軟件和硬件平臺。上位監(jiān)控中心是熱網(wǎng)運行和管理軟件HOMS2.0，現(xiàn)場控制設(shè)備為嵌入式控制器。該控制系統(tǒng)能可靠的完成對熱源、熱網(wǎng)及熱力站的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控。該熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即分散控制、集中管理。監(jiān)控中心與熱力站控制相互獨立，互相協(xié)調(diào)。熱力站控制完成現(xiàn)場控制所需的全部功能：包括采集、分析計算、控制輸出、報警、顯示操作等。監(jiān)控中心進行集中監(jiān)測，重要事件報警處理、調(diào)度指令發(fā)布，為各熱力站的現(xiàn)場控制提供參考。概括起來也可以叫做：“中央監(jiān)測，統(tǒng)一調(diào)度，現(xiàn)場控制”。這種控制模式經(jīng)過多年的實際工程經(jīng)驗積累，從現(xiàn)場控制硬件設(shè)備和控制軟件到中央監(jiān)控軟件已經(jīng)非常成熟，是適合中國國情的熱網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)運行模式之一。在物理層面上它主要由三部分組成：監(jiān)控中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備；在軟件層面上主要包括三部分：現(xiàn)場控制軟件、通訊軟件和中央監(jiān)控調(diào)度軟件。
1 監(jiān)控中心
熱網(wǎng)的中央監(jiān)控系統(tǒng)安裝在作為監(jiān)控中心的服務(wù)器上，該服務(wù)器將采集現(xiàn)場控制器的數(shù)據(jù)，監(jiān)測現(xiàn)場控制器的運行情況并指導(dǎo)操作員進行操作。服務(wù)器實時地從現(xiàn)場控制器采集數(shù)據(jù)以保證其數(shù)據(jù)庫不斷更新。服務(wù)器還向現(xiàn)場控制器發(fā)送控制和參數(shù)設(shè)置指令。操作員從控制中心通過該系統(tǒng)能夠方便地得到熱力站運行的數(shù)據(jù)并向熱力站下達指令。
熱網(wǎng)監(jiān)控中心主要由服務(wù)器、管理工作站組成。對于系統(tǒng)規(guī)模較大的熱力企業(yè)來說，如果熱力站規(guī)模超過20個以上，建議采用專用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通訊服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，運行管理人員主要通過工作站完成各自的工作。典型的監(jiān)控中心方案見圖1。
除了監(jiān)控中心的硬件配置以外，熱網(wǎng)的運行管理軟件可以說更為重要，能否提供一套適合熱力企業(yè)的運行管理軟件是選擇整個熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。對于已經(jīng)跨入21世紀的熱力企業(yè)來說，任何系統(tǒng)管理軟件所不可缺少的功能就是網(wǎng)絡(luò)化。對于熱力而言，運行管理系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要功能：B/S結(jié)構(gòu)，直接采用IE瀏覽器技術(shù)，支持網(wǎng)絡(luò)控制與操作；基于地圖的瀏覽查找、檢索方式，輕松定位各熱力站的位置；采集所有熱力站的歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)，建立大型歷史數(shù)據(jù)庫；先進的報警管理功能，可以隨時接收來自各熱力站的故障報警，發(fā)出報警信息；優(yōu)秀的圖形化人機交互界面，用戶使用更加方便；輸出生產(chǎn)報表、管理報表，如日報、周報、月報、年報以及小時平均報表等；專業(yè)化的分析、統(tǒng)計、比較功能，方便運行專家分析系統(tǒng)運行狀況；完全開發(fā)的數(shù)據(jù)庫接口，方便二次開發(fā)，并實現(xiàn)與企業(yè)信息管理系統(tǒng)的融合；其它常用控制軟件的趨勢曲線、報警記錄、權(quán)限管理等。
2 通訊網(wǎng)絡(luò)
通訊是整個熱網(wǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的樞紐，各個熱力站、熱源、管道監(jiān)控節(jié)點和泵站通過通訊系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一的整體。為了實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點的通訊網(wǎng)絡(luò)。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種虛擬寬帶技術(shù)越來越成熟，從最初的ISDN到ADSL、VPN（虛擬專用網(wǎng)）、VPDN（虛擬撥號專用網(wǎng)），用戶選擇的空間越來越大，而且各個地方由于電信部門提供的服務(wù)在價格和技術(shù)上差異較大，對于通訊方式的選擇應(yīng)該結(jié)合實際情況進行仔細分析和比較，最終選擇最適合自己的通訊方式。
該熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊部分可以分為上位計算機、現(xiàn)場控制器和通訊網(wǎng)絡(luò)三個部分，其中各部分實現(xiàn)的功能如下：
2.1 上位計算機
1）實時數(shù)據(jù)采集功能：快速掃描各換熱站的最新數(shù)據(jù)，同時用戶可以自己指定對哪些下位機進行數(shù)據(jù)采集，其中采集順序可以靈活設(shè)定。
2）單站采集，即由用戶指定采集某一個站的數(shù)據(jù)，單站采集中又分為采集單站的實時數(shù)據(jù)和采集單站的歷史數(shù)據(jù)兩種。
3）控制功能：可通過通訊程序來實現(xiàn)遠程控制現(xiàn)場的目的。
4）接收下位機上傳的故障：當下位機判斷現(xiàn)場有故障時，比如回水壓力過低了，或現(xiàn)場斷電了（此種功能必須在UPS支持下才可以成功）會立刻給出報警信息并通知上位機。
2.2 現(xiàn)場控制器
現(xiàn)場控制器采用STEC2000嵌入式控制器，該控制器具備豐富的通訊接口。如電話接口（支持PSTN、VPDN等）、接工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)卡接口（支持ADSL等）、接工業(yè)總線的RS485等硬件接口，同時具備HTTP、FTP、PPP、TCP/IP等多種計算機通用軟件協(xié)議?？梢詫崿F(xiàn)：
1）自動響應(yīng)中央站呼叫，接收上位通訊調(diào)度軟件的各種控制指令。
2）主動將報警信息發(fā)往監(jiān)控中心報警點。
3）按要求給上位機提供各種數(shù)據(jù)等服務(wù)。
由于控制器采用了66MHZ的CPU以及嵌入式Linux操作系統(tǒng)，使得控制器本身如同一臺功能強大的微型計算機，可以采用通常的以太網(wǎng)通訊協(xié)議和任何計算機進行通訊，如TCP/IP，PPP，HTTP，F(xiàn)TP。
2.3 通訊網(wǎng)絡(luò)
通訊網(wǎng)絡(luò)相當于一個郵政系統(tǒng)，把每個人發(fā)送的信件及時準確地傳送到目的地，對于用戶而言，通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是“透明”的，即用戶只需要關(guān)心自己要發(fā)送什么信件，而不必關(guān)心郵局是如何組織的。目前可供用戶選擇通訊網(wǎng)絡(luò)時主要有如下四種方案：
1）公用電話網(wǎng)：直接采用調(diào)制解調(diào)器撥號、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、ADSL等各種寬帶技術(shù)。
2）移動通訊網(wǎng)絡(luò)：GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)。
3）無線網(wǎng)絡(luò)：采用公用無線頻段，自建無線發(fā)射、接受站。
4）自建有線網(wǎng)絡(luò)：采用光纖、銅纜自行敷設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)。
對于熱力企業(yè)來說，由于熱力站所處位置地域分散，覆蓋面積大，不管是自行建設(shè)無線網(wǎng)還是有線網(wǎng)，其通訊網(wǎng)絡(luò)造價和維護費用都是相當可觀的。因此采用公用的通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是首選方案。
3 現(xiàn)場控制器
控制器主要由液晶顯示操作終端和主控制器兩部分組成。5寸彩色液晶顯示屏主要完成各種監(jiān)控畫面、采集參數(shù)的顯示，并接受一些參數(shù)設(shè)定的輸入信息，響應(yīng)用戶鍵盤操作。其顯示界面主要由三部分構(gòu)成，如圖2所示。
其中主控制器主要包括核心CPU板以及各種I/O板卡，其主要功能是對熱網(wǎng)各運行參數(shù)（溫度、壓力、流量等）進行實時監(jiān)控及采集，并根據(jù)氣象環(huán)境和負荷的變化按預(yù)先設(shè)定的控制策略對網(wǎng)中的泵和調(diào)節(jié)閥進行自動調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)換熱機組或熱力站的完全自動控制，同時通過VPDN、PSTN、ADSL等多種通訊方式與監(jiān)控中心進行通訊。具體功能如下：
1）參數(shù)檢測：主要完成管網(wǎng)現(xiàn)場過程的模擬量（如溫度、壓力、熱量等）、狀態(tài)量（如泵的狀態(tài)、溫度等）及脈沖量的測量。
2）數(shù)據(jù)存儲：由于熱網(wǎng)運行的大惰性和控制系統(tǒng)的非實時性，要求現(xiàn)場控制設(shè)備能按指定的時間間隔進行參數(shù)存儲，一般情況下這些參數(shù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)定期傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器中。
3）通訊：內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)卡，可采用TCP/IP，PPP，HTTP，F(xiàn)TP協(xié)議支持PSTN、VPDN、ADSL等多種通訊方式。該控制器能夠在主動或被動方式下與監(jiān)控中心通過某種通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信，以便監(jiān)控中心能了解系統(tǒng)的整個運行狀況，做到系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。
4）顯示操作功能：該控制器具備液晶顯示和操作界面，以方便運行人員在現(xiàn)場對運行狀況一目了然，同時可以人工直接控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行工況。
5）報警功能：該控制器能夠識別參數(shù)異常，并做出報警提示、報警上傳等故障處理。
6）控制調(diào)節(jié)功能：該控制器能夠靈活的完成室外溫度補償、自動補水、溫度調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)等自動控制環(huán)節(jié)。如圖3所示：
4 小結(jié)
在采用計量收費后，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)必須做出適當?shù)目刂撇呗哉{(diào)整，概況收費后對監(jiān)控系統(tǒng)的影響，可以得出如下幾個結(jié)論：
1）傳統(tǒng)經(jīng)驗溫度曲線的控制策略應(yīng)該放棄，轉(zhuǎn)為分階段改變供水溫度的力的變頻控制方式；
2）作為變流量控制策略的補充方式，值班采暖等控制策略依然有效；
3）壓力值的設(shè)定算法還需要進一步理論研究；
4）控制中心軟件系統(tǒng)必須適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，而不是將監(jiān)控系統(tǒng)作為一個獨立的信息系統(tǒng)，為企業(yè)最終的全面信息化管理奠定基礎(chǔ)。
參考文獻：
1 狄洪發(fā)等.熱量計量收費后供熱網(wǎng)的運行管理.暖通空調(diào)，30（5）2000
2 原賀新等. 熱網(wǎng)計算機監(jiān)控系統(tǒng). 煤氣與熱力，（2），2000
