http://www.paper.edu.cn基于GPRS无线通信的供热节能监控系统1张祖辉，齐维贵，陈烈哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨（150001）E-mail:arhui7803@163.com摘要：为了改善供热效果，提高系统的热能利用率，本文给出基于GPRS(GeneralPacketRadioService)的供热控制系统设计方案，实现监测、控制、管理等功能。根据供热对象特点制定供热控制系统的总体方案，分别从硬件和软件两方面详细阐述系统的构成，通过在某热力站进行试运，得到该节能监控系统投入运行后的节能率，验证其节能效果。关键词：集中供热；供热监控系统；供热节能；GPRS无线通信中图分类号：TM921.21.引言近年来，我国一些区域供热系统中已安装自动控制设备，可实现自动控制[1]。但由于我国供热系统管理运行跟不上供热规模的发展，许多供热系统仍处于手工操作阶段，从而影响了集中供热优越性的充分发挥[2]。为了改善供热效果，提高系统的热能利用率，实施供热系统自动控制是必然的发展趋势[3]。但是，目前集中供热中热网自控系统设计中还存在一定的问题，大部分热力站控制系统主要采用DCS控制系统，未实现全分布式结构[4]。随着供热行业的发展，对供热控制系统的控制精度、实时性和可靠性等有了进一步的要求，必然引入全分布数字系统。而热力站又是热源与热用户的连接场所，其作用是将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户分配热量以满足用户需求。开发先进热力站节能监控系统对提高供热系统的管理水平、节约能源和提高供热质量具有重要意义。基于供热系统自动控制的发展趋势以及开发先进热力站节能监控系统的重要性，本文给出了供热监控系统的硬件总体方案。根据系统设计要求，采用典型三层网络结构：现场控制层、上位监控管理层和远程监控层。然后分别对这三层结构进行功能规划和软硬件设计，以实现供热监控系统监测、控制、管理等功能。2.供热监控系统的硬件设计方案2.1系统设计原则系统设计遵循“先进性、实用性、可靠性和可扩展性”的基本原则，以提高自动化管理水平和节能增效为目的，采用模块化结构设计，便于系统增容、扩展、运行及维护[5]。2.2供热监控系统的结构分析根据系统设计要求，整个供热监控系统采用典型三层结构：现场控制层、上位监控管理层和远程监控层。其中现场控制层与上位监控管理层通过GPRS无线通信方式连接，上位监控管理层和远程监控层通过Ethernet和Internet网络连接而成。各层网络结构与功能规划如下：(1)PLC作为监控系统的现场智能节点，内置控制程序，可从现场仪表接收采样信号和向执行器发送控制信号，并通过与GPRSRTU向上位监控管理层进行无线通信。(2)上位监控管理层是由作为服务器的监控中心主控机和局域网内其他若干台PC组成。1本课题得到国家“十一五”科技支撑计划重大项目“建筑节能关键技术研究与示范”（项目编号：2006BAJ01A04）资助。-1-http://www.paper.edu.cn实现监测供热数据和向下发送控制参数设置、供热调度等指令，完成现场工况显示、历史数据保存、报表打印及控制系统的管理等功能。(3)远程控制级基于Client/Server/Database三层结构系统，使现场采集的数据通过主控机服务器向远程用户PC机上发布。客户端在对现场的各个参数的进行实时监测的同时，也可在线地修改参数，实现远程控制。供热监控系统的结构如图1所示。图1监控系统硬件结构图Fig.1Monitoringandcontrolsystemhardwarestructure3.热力站PLC控制器的设计3.1PLC与热力站现场设备硬件连接本系统中热力站现场控制器主要由艾默生EC20系列PLC，液晶触摸屏等构成。PLC的I/O端口与热力站现场温度、压力、流量变送器，电动调节阀，变频器相连。该控制器对热力站运行工况进行实时监控，并对一级网供水阀门、二级网循环水泵变频器、补水箱阀门等进行控制。热力站控制器与现场设备连接如图2所示。图2热力站控制器与现场设备连接结构图Fig.2Connectionstructureofheatingstationcontrollerandfielddevices-2-http://www.paper.edu.cn3.2PLC与热力站现场设备硬件连接热力站PLC控制器基本功能详细规划如下：(1)供热工况监测。对换热站一、二级网供回水温度、供回水压力、流量，室外温度进行实时检测、显示。(2)数据通讯功能。向调度室监控中心发送检测到的各项数据，并接受监控中心下达的各项指令。