熱力管網監控方案
2005/11/24 23:10:00
1. 系統設計說明 北方城市,由于冬天氣溫很低,需要集中供暖。如果供暖的管網出現問題,小則影響一個小區,大則影響一個城區,和居民的生活密切相關。而且管網分布面積很大,一般在幾十平方公里以上,長度一般超過5公里。簡單靠人工循檢,已經無法滿足城市規模越來越大,人口越來越多,要求越來越高的需要。 熱力管網監控實質是SCADA系統,主要由監控主站、通信系統和遠程終端構成。監控主站由通信管理單元和監控工作站監控,對于要求高的,可能還需要數據庫服務器,對于需要遠程瀏覽的還需要WEB服務器。通信系統差別很大,可以是電話線,雙絞線,數傳電臺,GPRS電臺等。遠程終端簡稱RTU,是負責遠方數據采集和控制的設備,因為其工作環境一般在室外,環境比較惡劣,對可靠性和抗干擾能力要求較高。 熱力管網遠方監控還需要大量的儀表,如溫度變送器、壓力變送器、流量計等。 1.1. 現狀綜述 全國各地已不同程度地進行了熱力管網監控的試點工作,目前參與的廠商數量比較多,水平參差不齊,各個廠家都是在做試點工作,也有個別廠家開始規模推廣。也暴露出很多的問題,主要表現在現場設備可靠性差,可維護性差,不能承受現場惡劣的工作環境(包括高溫、低溫、潮濕和沙塵)。數據開放性不夠,往往是各個廠家互不兼容,軟件數據不能共享,呈現一個個的自動化孤島。 1.2. 設計思想 目的: 熱力管網遠程監控系統主要是通過對熱力站、管網參數的實時檢測,采用輪詢-應答的通信方式,將檢測到的熱力站,熱力管網狀態,通過各種通信方式傳送給實時數據庫服務器,并以C/S或B/S模式,使各個部門能夠及時熱力站,熱力管網工作狀態,能實時監控熱網的運行情況,如監視熱網最不利壓差,協調控制熱源的供給以適合熱網負荷的變化,保證熱網安全、可靠、高效的運行。 原則: 開放性原則,通信協議采用業界較為通用的MODBUS協議。軟件采用組態軟件,用戶可以自行開發,自行維護,RTU采用具有標準協議的產品。現場儀表變送器盡可能選用24V供電的,輸出4~20mA的設備。 整個系統構成如下: 
方案說明: 監控主站采用工控計算機,保證7×24運行。通信方式考慮建設的復雜度,一般推薦采用GPRS或者數傳電臺,架設速度快。監控裝置選用易控微網公司的STC-1、STC-2 微型RTU設備。 2. RTU系統 RTU英文名稱Remote Terminal Unit,IEC現在給的名稱TeleControl。 是一種遠方數據采集和控制的設備。易控微網公司的STC-1是一種合乎IEC要求的一種微型RTU設備,其型號STC為Small TeleControl的縮寫。STC-2是一種可以直接完成交流電量采集的微型RTU設備,主要用于泵站的監控。 2.1. 功能 STC-1 微型RTU設備的功能。 ● 8路開關量輸出,可以作為遙控、跳閘或者告警。 ● 8路開關量輸入,也可以作為脈沖量輸入。 ● 8路直流采樣,可以接各種變送器。 ● 1個標準485通信口,1個RS485/232接口,支持MODBUS或其它規約,擴展更加容易。 ● 貼片安裝,無外部總線,可靠性高,抗干擾能力強。 ● 卡式導軌或螺絲固定,現場安裝更加便 STC-1主要用于測溫點,測壓點和流量的監控。 STC-2設備主要功能: ● 三表法測量準確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數、零序電流等電參量, 可以測量變頻器輸出。 ● 具有3路獨立的開關量輸出,可以作為遙控、跳閘或者告警 ● 6路開關量輸入,也可以作為脈沖量輸入 ● 2路直流采樣,可以接各種變送器 ● 兩路通信接口,支持MODBUS規約,支持主站端的熱備用 ● FFT算法,可計算1-7次諧波 STC-2 主要用于泵站的監控。 2.2. 現場安裝 每個檢測點需要安裝一個監測箱,監測箱要求合乎IPC55防護等級要求。在監測箱內安裝1臺或者多臺STC-1、STC-2微型RTU,采用24V供電。箱內配一個220V/24VD或者12V的開關電源,給RTU和電臺、變送器供電。 溫度變送器選用PT100的溫度變送器,輸入為3線制,輸出為2線制。 壓力變送器選用2線制的設備,由24V供電。 流量計可以選用電磁流量計或者渦輪流量計,輸出可以是4~20mA或者是頻率信號。頻率信號可以接STC-1的開關量輸入,可以計算單位時間流量,還可以計算總流量。 STC-1的繼電器輸出可以控制閥門,應用非常方便。 對于熱力泵,供水泵,STC-2可以監控其工作電壓電流,出口溫度,出口壓力,流量計頻率信號可以接STC-2的開關量輸入,可以計算單位時間流量,還可以計算總流量。STC-2需要安裝三個電流互感器。 對于熱力站可能需要多個STC-1或者STC-2,安裝時可以把他們的RS485接口通過雙絞線構成一個RS485網絡,然后通過1臺SCM-1通信模塊進行數據轉發。 電臺也安裝在控制箱內,通過50歐姆饋線輸出。電臺的通信接口接STC-1、SCT-2或者SCM-1的RS232接口。 3. 通信 SCADA系統的通信方式可以多種多樣,考慮系統的可靠性,有可能還要有備用通道。通信的方式總體說來分為兩種,一種是自己架設的專線系統,一種是架設在公網上的系統。 自己架設的系統:自成系統,不需要別人參與,運行費用低,架設成本高,需要用戶自己維護。包括,自架的電話線,雙絞線,光纜,載波,微波,電臺等。 公網系統:電話線,專線,ISDN,幀中繼,衛星線路,GPRS等。架設費用低,不需要用戶維護,運行費用高。 用戶選擇時需要自己根據各種利益和費用考慮。 考慮熱力管網分散,和建設的速度,我們推薦采用無線方式。 自行架設可以采用數傳電臺,相關手續:到無線電管理委員會申請頻點,登記,購買數傳電臺。費用:頻點占用費,電臺費用,饋線,天線費用,架設費用。 參考價格:頻點 1500元/年 電臺 2000元左右 天線饋線 500元 公網GPRS或者CDMA,需要和當地的中國移動或者中國聯通洽談計費方式(可以包月或者按照流量計費),費用包括GPRS/CDMA收費,GPRS電臺費用。 參考價格:包月 100元左右 電臺 2000元左右。 參考數傳電臺: 數傳電臺可以選擇深圳固迪GD230V型25W/8W功率穩定超強型無線數傳電臺,具有如下特點: ● 高性能、高穩定、高可靠 ● 適合于各種惡劣的工作環境; ● 精密壓鑄鋁結構配合精良的電路設計,抗干擾能力更強; ● 采用溫補頻率基準源,確保高穩定收發頻率; ● 專業的散熱設計適合于長期不間斷工作; ● 有效通信距離遠; ● 采用頻率合成技術,通過計算機靈活方便地設置頻點; ● 全部設置通過設置軟件完成,操作簡便; ● 點對點、點對多點,靈活組網; ● 提供外置調制解調器接口; ● 提供模擬通道,方便進行話音通信; ● 可選配手咪喇叭配件,直接對講,方便工程施工; ● 電源工作指示燈、空中收發指示燈及數據收發指示燈使工作狀態一目了然; ● 采用超大規模集成電路,低功耗設計,SMT生產工藝; ● 工業級產品設計,溫度范圍寬。 ● 集收發數據、話音通信于一體,功能強大。 1. 總體指標: ● 頻率范圍:VHF/UHF ● 頻率穩定度:1.5ppm ● 信道間隔:25KHz/12.5KHz ● 調制方式:MSK ● 數據接口:RS-232(標準配置) RS-485(選配) ● 接口速率:9600/4800/2400/1200bps(可設置) ● 接口校驗:無校驗/奇校驗/偶校驗 (可設置) ● 信道速率:2400/1200bps (可設置) ● 信道總數:16 (可擴充) ● 天線阻抗:50Ω ● 電源電壓:DC 13.8V (12—15V) ● 電源消耗:接收時<100mA,滿功率發射時<5.5A ● 體積:長×寬×高=149mm×109mm×50mm 2.接收機指標: ● 接收靈敏度:≤0.25μV(12dB信納比) ● 雜散及鏡頻干擾:≥70dB ● 鄰道選擇性:≥70dB ● 接收失真:≤3% 3.發射機指標: ● 輸出功率:25W (5-25W連續可調) ● 最大頻偏:5Kc ● 鄰道抑制比:≥70dB ● 雜散發射比:≥70dB ● 發射啟動時間:≤40ms 參考GPRS GPRS MODEM 可以選擇深圳市泰達鑫通信技術有限公司開發的TGM8800 GPRS無線數傳系統,具有如下特點: 
4. 主站端 選用計算機硬件軟件的原則為夠用,一定時間內不落后。選用油井控制器的原則價格合理,可靠性高。 4.1. 硬件 根據實現情況配置個人計算機和服務器,包括監控工作站、通信服務器和數據庫服務器。 監控工作站選用流行的個人計算機或者工控機。P4 2.0GHz ,512M RAM,80G 硬盤,20英寸顯示器或者17英寸LCD顯示器,鍵盤、鼠標和多媒體套件。配備打印機一臺。 通信服務可以選擇工控機,對機器要求不是非常高,可以靈活配置。 數據庫服務器選擇小型工作組服務器即可。 4.2. 軟件 軟件選用組態軟件,可以選用的產品:國內的 開務2000,組態王等,國外的INTOUCH,FIX等。 參考價格:國內不限點版本 報價 5萬元左右,可以有折扣。 國外軟件可以向代理商咨詢,也有國外的盜版軟件可用。 系統集成工作:包括實時數據庫建立,數據命名,畫面設計,畫面制作,畫面數據與實時數據鏈接。數據庫服務器安裝,配置。WEB服務安裝,配置,WEB頁面制作等。 完成功能: 監控中心采集現場過程數據進行分析計算處理,對運行人員提供操作指導,實現對熱網的監測控制、



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