全自动无人值守换热机组和热网监控系统

全自动无人值守换热机组和热网监控系统（共4篇）

全自动无人值守换热机组和热网监控系统 篇1

全自动无人值守换热机组和热网监控系统

全自动无人值守换热机组和热网监控系统

邯郸市热力总公司

【摘 要】本文对全自动无人值守换热机组和热网监控系统的原理和实现进行了探讨，并结合工程实例对换热机组的自动控制部分和热网监控系统的设计进行了说明，介绍了现场调试的一些经验。

【关键词】集中供热 换热机组 热网监控

一、概述

当今能源问题已经成为全世界普遍关注的热点话题，各国对能源都普遍关注。我国建筑能耗与发达国家相比明显过高，因此采用新型供热方式、设备和系统，节能减排，是解决我国相对能源紧张和环境污染的有效途径。目前供热已成为一种特殊形式的商品（服务），供热的成本关系到热力公司的效益，供热的品质关系到广大用户的利益，如何通过技术手段达到既降低能耗又为用户提供满足标准的服务是我们要探讨的课题。

在国家大力倡导下城镇供热方式已发生了很大地变化，由原来各单位分散的锅炉供热，发展为一个城市由一个或几个热电厂提供热源，市内各小区由换热站集中供热形式，从热源的角度来看降低了燃煤、减少了污染。

全自动无人值守换热机组是新型的换热设备，一般采用高效的板式换热器，设备采用计算机、触摸屏、变频器、可编程控制器、现场总线等现代先进技术，实现了智能化全自动控制。可编程控制器通过对一次网电动调节阀的调节，二次网循环泵、补水泵变频器的控制，实现了多种供热模式的自动运行。供热的调节模式有改变二次网供水温度的质调节，改变二次网供水流量的量调节，改变温度和流量的联合调节几种模式。通过调节一次网电动调节阀改变二次网供水温度，供水温度可根据室外温度自动调节再复合时间修正，也可设置固定的数值。通过调节循环泵变频器改变二次网供水流量，变频器可由供水压力设置也可由供回水压差设置。换热机组的全自动控制提高了热量的利用率，提高了供热质量，通过变频器的使用也节省了电能。

热网的集中监控是集中供热发展的必然趋势，是提高供热质量和热量利用效率的重要手段，通过热网集中监控系统的实施也可达到节能的目的。当对某个换热站热能供应充分时，通过机组的现场自动控制系统，可以达到较理想的控制效果。当供热负荷增加，热源可能不能供给用户需要的全部热量，区域一次热网同时存在水力失调时，热量会被热源近端的用户消耗掉，热源远端的用户得到的热量急剧减少，室温大幅度下降，使用户难以接受。通过热网集中监控系统，可以适当降低热源近端用户获取的热量，改善热源远端用户的供热质量。

热网集中监控系统由三个层次设备构成，最底层是现场控制系统，实现换热机组的本地控制；中间层是通信系统，用于现场控制系统和中央控制室的通信；顶层

为中央控制室，是热网的监控中心，用于整个热网的状态监视和控制，可以显示系统的运行参数，并能对热网进行控制。热网集中监控系统如图一所示。

二、现场控制系统的基本原理

我公司生产的全自动无人值守换热机组现场控制系统基本原理是：现场控制系统以西门子供热行业专用可编程控制器ACX32为核心，在换热器的一次、二次侧分别安装了压力传感器和温度传感器，并在蓄水箱里安装了液位传感器，室外安装了温度传感器。将所有压力、温度和液位信号都输入到电控柜的控制器，控制器将检测到的数据通过串行通信口送入计算机（触摸屏），实现现场的数据监控，并可以加装通信卡实现对换热站的远程监控。

控制器通过采集二次侧回水压力对补水泵起停进行控制，实现变频定压；根据二次侧供回水压力或二次供回水压差来控制循环泵变频运行；通过控制一次侧供水管路中的电动调节阀的开度，来控制二次供水的温度值。可根据室外温度与供水温度的经验曲线调节供水温度。现场控制系统的原理图如图二所示。

三、通信系统

通信系统是多个换热站和监控中心数据传输的通道，根据集中供热工程对监控系统的技术要求和投资规模、当地通信基础设施情况，以及通信费用情况综合考虑选择通信方式。通信方式可分为有线专网、电话网、宽带网、GPRS网，下面就这几种通信方式进行分析比较。1． 有线专网

1）敷设专用通信光缆，是稳定可靠的通信方式，通信速率高，通信效果好。2）前期一次性投入大，没有通信资费，但维护维修费用也较多，在资金不是很雄厚的情况下一般不采用。2． 电话网

1）有线通信，网络覆盖面广，信号稳定，由电信部门负责维护。2）进行数据通信时要通过调制解调器拨号建立连接，点对点通信，通信速率低，通信资费和在线时间有关。3． 宽带网

1）ADSL宽带，有线通信，网络覆盖面广，信号稳定，由电信部门负责维护。2）永远在线：用户可随时与网络保持联系。

3）传输速率高：采用了分组交换技术，数据传输率高。4． GPRS网

1）覆盖面广：是在GSM网络上增加的数据通信业务。2）传输速率高：数据传输速率最高可达到171.2kb/s。3）永远在线：用户可随时与网络保持联系。

4）按流量计费：按照用户收发数据包的数量来收费，没有流量传输不收费。根据目前通信网络的应用情况看，有线网络ADSL宽带网应用的普遍，无线网络GPRS网络应用的较广泛。

四、热网监控中心

热网监控中心通过换热机组现场控制系统对换热站参数进行实时的采集，综合分析热网工况，根据热网运行工况对热网进行优化调度，向换热机组发出控制命令，分配各换热机组所需的热量，平衡全网供热需求，保证全网安全经济运行。同时对采集的参数存储、打印。

热网监控中心硬件配置有工程师站、数据库服务器、大屏幕投影仪、打印机等设备。软件配置有工控组态软件，如西门子热网专用组态软件DESIGO INSIGHT、工业组态软件Win CC、国产软件组态王等，这些软件所实现的功能基本相同。其基本功能有：

1.热网系统画面的组态：可以在系统画面上实时显示热网系统的参数，并可通过系统画面直接操作控制各控制元素。

2.趋势图显示：组态软件可记录各参数的值，并以趋势图的形式显示出来。3.报警设置：可设置监控参数报警的上下限，当参数超限时触发报警信号。

五、全自动无人值守换热机组的实现

以供暖面积5万平米的全自动无人值守换热机组为例说明，该机组循环泵和补水泵采用的是上海新沪GP160-32-22-4NY和GP6.3-32-2.2-2NY，控制部分的设备配置如下：

控制器：西门子ACX32.000/ALG 触摸屏：西门子TP177B 供水温度传感器：西门子QAE2120.010，温度测量范围-30~ +130℃ 室外温度传感器：西门子QAC22 液位变送器：昆仑海岸 量程0～3m，输出4～20mA 压力传感器：丹佛斯MBS3000 060G1125 压力测量范围 0-10Bar 电动调节阀：西门子VVF45.91 电动执行器：西门子SKC62 变频器：EV2000-4T0300P，额定功率30kW，用于循环泵；EV1000-4T0037P，额定功率3.7kW，用于补水泵

1、控制器

ACX32控制器是西门子专为供热行业开发的专用控制器，该控制器稳定可靠，采用图形化的编程语言，编程灵活。与该控制器配套的SAPRO编程软件和SCOPE调试软件具有现场仿真在线调试功能，为工程实施人员现场调试提供了极大的方便。

在本例中，循环泵、补水泵的变频和工频启动，泄压阀的开启关闭，用控制器的DO端子，循环泵和补水泵的运行状态和故障信号送入控制器的DI，循环泵、补水泵的频率给定和电动执行器的给定用AO口来输出，其余频率反馈信号，一二次供回水温度，供回水压力信号，液位，室外温度信号都送入了控制器的通用口UI。连接图如图三。

2、变频器

通过变频器适时适量地控制循环泵的转速可以调节循环泵的输出流量，满足供暖负荷要求，使电机在整个负荷变化过程中的能量消耗降到最小程度。本例中使用的是爱默生EV2000/1000系列变频器，该变频器与控制器和外围信号的连接图如图四。

图中，R、S、T端通过真空断路器连接至三相电源的进线端，U、V、W端接循环泵和补水泵，COM端是变频器的公共端，FWD是正转运行命令控制端子，用接触器的一个辅助常开触点控制，X是多功能输入端，通过对变频器设置，可方便的对X1~X8端子的功能进行定义。AO是变频器的频率反馈端子，将其与控制器相连，可实时把水泵的运行频率反馈给控制器，而CCI端是频率给定端子，控制器根据当前压力将适当的频率送入变频器。各路信号是选用电压信号还是电流信号，可通过控制板上的跳线方便的选择。另外，变频器本身也可对起停方式，加减速时间，运行频率上下限等一系列参数进行设置，还可实现过程闭环控制，功能十分强大，用户使用起来方便灵活。

3、触摸屏

触摸屏是一种很直观的操作设备，只要用手触摸屏幕上的图形对象，便会执行相应的操作，使现场操作变的简单，直接，不但节省空间而且坚固耐用，所以成为了人机界面发展的主流方向，本例中使用的是西门子公司的TP177B触摸屏，通过运用WinCC flexible组态软件，可以方便的对其进行组态。

4、控制器与触摸屏的通信

TP177B通过RS485/RS422 与ACX32控制器进行通信，ACX32的通信方式既可采用扩展通信卡，也可通过控制器本身的RS485或RS232接口进行通信，本例中采用的是控制器自带的RS485接口，通信协议为Modbus协议，采用的模式为RTU。控制器作为从站，TP177B作为主站，在SAPRO的应用程序中只需要使用两个功能模块，使用非常方便。

5、机组的现场调试与运行

机组现场控制系统的调试主要是对几种核心控制环节的调试，如：电动调节阀、循环泵、补水泵；另外就是对一些关键的保护措施的调试，例如二次供回水的压力保护，水箱液位的低限保护。利用泄压阀来实现二次回水的压力保护，当回水压力过高（超过设定值）时，控制器通过数字输出继电器将其开启，达到泄压的目的，避免管网因压力过高出现问题。水箱液位的低限保护是将液位传感器的液位信号送入控制器，与设定的低限液位比较，当比设定值还小时，启动自保护，将补水泵的起停信号关闭，报警指示灯亮，从而避免了补水泵的空载运行。循环泵、补水泵、电动调节阀三个闭环调节回路都采用了PID的控制算法，PID控制即比例，积分，微分控制，PID控制器的参数整定对控制系统的稳定性影响很大，需要根据现场的情况认真整定。P值过大会出现振幅超调，系统达到稳定时间长；I大了响应速度慢，反之则快；一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。参数整定的合适与否，直接关系到系统运行的稳定性和系统的响应速度，在实际的应用中，我们采用工程整定法，针对电动调节阀是对温度的控制，根据经验选定P的值在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。现场通过观察电动调节阀的动作，适当在此范围内进行调整。循环泵和补水泵的控制同样采用PID控制，变频器将频率信号反馈给控制器，控制器再根据二次供回水压差将实时的频率信号送出，由于控制器控制的是压力信号，根据经验选择P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。

在实际控制系统中，由于变频器的引入，我们不得不考虑到高次谐波的干扰，当不采取任何措施时，电动调节阀会受到很大干扰，运行不正常，无法实现定温运行更无法固定开度，同时电阻型的温度传感器传回的数值也与实际不符。所以在控制系统的设计中，我们采取了一系列的抗干扰措施。

1）变频器的PE端要与控制柜及电机的外壳相连，要可靠接地；

2）在变频器交流输出侧安装电抗器，它能补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗，起到保护变频器，减小设备噪声的作用； 3）所有传感器的信号线都采用屏蔽线，并在控制柜里将所有的屏蔽层一同接地； 4）电机的电源线和传感器的控制线要分开布置，二者必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部，避免平行走线，这是因为谐波在传导过程中，与此电源线平行敷设的导线又会产生电磁耦合，形成感应干扰； 5）传感器尽量采用电流型，电流信号在传输过程中比电压信号的抗干扰能力强。

六、结语

全自动无人值守换热机组是新型高效的换热设备，它能节省能源，提高劳动生产

率，降低工人的劳动强度，选型安装方便，占地面积小，具有突出的优点，已在集中供暖中得到了广泛的应用。热网集中监控系统是集中供热发展到一定阶段的必然产物，代表着集中供热的发展方向，它在提高热能的利用率，平衡热网方面有着不可替代的作用。

全自动无人值守换热机组和热网监控系统 篇2

随着科学技术的进步, 自动化技术、信息技术的发展及变频技术的日渐成熟, “无人值守换热站、热网监控系统”已在许多热力公司得到应用。我公司自2011年至今已陆续建成30座“无人值守”二级换热站, 不但降低了能源消耗量而且在供暖效果上也有较大提高。

2 系统组成

本系统由无人值守自动控制系统、各个换热站与监控中心之间的通讯系统、监控中心管理系统三个部分构成系统自动控制部分以PLC为核心, 以触摸屏为人机界面, 加上电动调节阀、变频器、压力、温度变送器、串行通讯转换模块、触摸屏及宽带接口等部件构成。系统首先通过变送器对现场信息进行采集并传送给P L C的A/D模块进行A/D转换, P L C再根据控制中心服务器对给定信号和反馈信号进行比较运算, 运算结果温度作为一路控制信号发送到前端I/O模块, 由I/O模块转换成模拟量去控制电动调节阀动作。压力的运算结果传给变频器, 控制变频器的输出, 从而控制循环泵的转速。同时, 将数据送到触摸屏进行显示控制。也通过Inter网将数据传输到数据中心的服务器上, 由服务器上的供热管理平台对数据进行定时采集、记录, 并可在控制中心的屏幕上直观地显示出来, 运行参数可由本地触摸屏或控制中心设置。

3 无人职守换热站的自动控制系统

其中由补水泵所组成的补水系统、循环水泵多组成的循环水系统以及水-水换热器所组成的换热系统这之间构成的就是换热站。在控制过程中, 对于物理量需要大量采集, 比如, 模拟量的参数 (像流量、温度、压力等) , 这些参数主要是利用P L C控制器来进行处理和采集。换热站PLC控制系统对一次网的电动调节阀、二次网的循环系统、补水系统等控制对象实施自动控制, 即实现换热站系统的全自动控制。

可独立完成本地控制, 也可受控于监控中心。

3.1 换热站数据采集

换热站监控参数包括: (1) 室外温度; (2) 一次网的供/回水压力、温度; (3) 一次网的热量、累积热量; (4) 一次网除污器差压; (5) 二次网除污器差压; (6) 循环泵出口压力; (7) 二次网供/回水温度、压力; (8) 补水流量、累计流量; (9) 水箱液位; (10) 二次供水流量、累积流量; (11) 循环泵电压、电流、频率; (12) 补水泵电压、电流、频率; (13) 一次网电动调节阀阀门开度; (14) 补水电磁阀状态; (15) 循环水泵和补水泵的启停及运行状态等; (16) 运行参数的越限报警。

3.2 换热站系统控制

(1) 温度控制。

(1) 自动 (气候补偿控制选择) :按照各二级站现场所设定的舒适时间表, 在相应的时间段内由各二级站根据室外温度自动对供水温度进行计算和调节。二级站P L C根据上述算法计算出当前时间和当前室外温度下的二次供水温度理论值Tref, 通过PID算法调节一次侧电动调节阀的阀门开度, 使实际的二次供水温度T与Tref一致。

(2) 手动 (恒定温度) :通过中控室对二级站供水温度进行手动设定, 二级站按照所设定的温度运行, 与时间段和室外温度无关。此时的二次供水温度理论值Tref为一个人工设定值, PID调节使实际的二次供水温度T与Tref一致。

(2) 压力控制。

(1) 自动控制:可在现场触摸屏上对各个二级站的供回水压差及补水压力进行修改和设定:二级站P L C通过供回水压差自动控制循环泵变频器的频率输出:通过补水压力控制补水泵变频器的频率输出。

(2) 手动控制:可手动直接设定变频器的频率, 使水泵以一个固定的频率运行。

3.3 电动调节阀控制

除自动控制外, 还能对一次测电动调节阀的阀开度进行手动给定, 以手动调节二次供水温度。也可在中控室进行电动调节阀手动和自动控制状态的转换。

4 通信系统

由监控中心数据传输的通道和多个换热站所组成的为通信系统, 而通信方式的选择主要根据当地通信设施的情况、通信费用的情况以及集中供热工程对监控系统的投资规模和技术的要求来考虑。其方式有GPRS、宽带、有线等网路。

4.1 有线专网

(1) 敷设专用通信光缆, 是稳定可靠的通信方式, 通信速率高, 通信效果好; (2) 前期一次性投入大, 没有通信资费, 但维护维修费用也较多, 在资金不是很雄厚的情况下一般不采用。

4.2 宽带网

(1) ADSL宽带, 有线通信, 网络覆盖面广, 信号稳定, 由电信部门负责维护; (2) 永远在线:用户可随时与网络保持联系; (3) 传输速率高:采用了分组交换技术, 数据传输率高。

4.3 GPRS网

(1) 覆盖面广:是在GSM网络上增加的数据通信业务; (2) 传输速率高:数据传输速率最高可达到171.2 kb/s; (3) 永远在线:用户可随时与网络保持联系; (4) 按流量计费:按照用户收发数据包的数量来收费, 没有流量传输不收费。

根据我公司监控中心距各二级站距离较远及各二级站分布较分散的现状, 我公司采用的是GPRS无线通信。

5 热网监控中心

监控中心主要有如下功能。

5.1 远程采集

远程数据采集采用定时采集, 采集频率一般为10 s, 这样就保证了二级站所有数据能及时上传给热网监控中心, 有助于监控中心值班人员实时了解各二级站运行状况, 发现问题及时处理, 保证了供热系统的稳定运行。

5.2 运程控制

远程控制是无人值守换热站的重要环节, 包括对阀门的控制 (手动开关阀门) 、控制策略的选择 (经验调节、定温调节、手动调节等) 供水温度值的设定、循环泵的起停、补水泵的起停等。

(1) 温度控制。

要使用户家里温度更加舒适, 必须保证换热站供出的温度 (热量) 合适, 这样我们就根据不同情况对换热站的二次出水温度进行控制。控制方式大致分为, 经验调节、定温调节、分时段调节三种。

(1) 经验调节。

即根据以往的供热经验, 在不同的室外温度条件下, 保证不同的二次网供水温度。各个控制器输入二次供水温度调节曲线, 系统通过检测二次网供水温度和室外温度, 自动调节一次网的阀门开度从而达到二次网的设定供水温度值, 实现换热站的质调节。管理人员可以在现场通过液晶键盘或通过上位机软件远程对此曲线进行修改。

(2) 定温调节。

用户可任意设定供水温度值, 系统将自动调节一次网的流量从而使二次网供水温度稳定在此设定值。管理人员可以在现场通过液晶键盘或通过上位机软件远程对此设定值进行修改。

(3) 分时段调节。

在不同的时间段设定不同的二次网供水温度, 本方式支持在不同的时间段修正固定的供水温度设定值 (经验调节曲线或固定供水温度) , 生成一条更经济的运行曲线。管理人员可以在现场通过液晶键盘或通过上位机软件远程对此曲线进行修改。

(2) 压力控制。

无人值守换热站中压力控制主要是二次供回水压差和二次回水压力的控制。分别通过调整循环泵变频频率和补水泵变频频率实现。变频恒压供水已经用得到很多, 这里就不再说明。需要强调的是几种故障和相应的保护措施。

(1) 二次供水压力过高, 供热系统中, 此故障是个比较严重的故障, 需要系统停止运行进行检查, 否则有可能会造成用户家里暖气片的损坏。

(2) 二次回水压力过高, 系统设置超压泄水电磁阀, 报警发生时自动打开电磁阀泄水。

(3) 二次回水压力过低, 为了保护循环泵, 此报警发生时系统应该停止运行并报警。

(4) 补水箱水位过低, 应该停止补水, 避免补水泵长期无水运行造成损坏。

(5) 补水箱水位过高, 应该关闭自来水, 避免不必要的浪费。

(6) 有些换热站生水压力不足或防止短时间停水, 应该设置生水箱。

5.3 运程调试

理想的通讯方式不但解决了数据的远程采集和控制, 还可以实现现场控制器的远程维护, 修改控制策略, 修改报警参数值, 等等。可以减少去现场的次数, 并且可以迅速的了解现场控制器的工作情况, 大大提高了工作效率。

5.4 报警管理

无人值守换热站的监控中心软件具备报警管理功能, 每条报警信息应该包含报警站点、报警发生时间、报警参数及当前值等详细信息。软件对过去的报警可以按站点或按时间进行查询, 并记录报警的处理人和处理时间。

5.5 权限设置

监控系统对运行人员、维护人员、管理人员赋予不同的权限, 不同的人员具有不同的操作权限, 从而避免了操作不当所造成的系统故障。

6 结论

总之, 无人值守换热站很好的实现了对换热站设备的自动控制, 也就是通过热网智能监控系统, 提高了供热质量。满足了用户需求的前提下, 节约了大量的人力、物力资源, 减少了不必要的浪费。同时, 管理人员可以更清楚的了解各个换热站的运行数据, 使管理更加有的放矢, 有效的提高了供热管理水平;提高了热力系统的运行管理水平;为热力系统的运行管理提供一个良好的支持环境;提高公司效益。

参考文献

[1]李善化.实用集中供热手册[M].2版.中国电力出版社, 2006.

全自动无人值守换热机组和热网监控系统 篇3

关键词：VPN专网；无人值守站；西门子S7-200；组态王；Modbus通讯协议

中图分类号：TP277 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-02

Unmanned Heat Exchanger Station Monitoring System Based on VPN Network Technology

Han Songlin

(Zibo Shi Huanbao Gongre Youxian Gongsi,Zibo255000,China)

Abstract:With the computer technology and communication technology development and application of information technology has become a business enterprise to achieve sustainable development and improve market competitiveness is an important guarantee.Describes the VPN-based unmanned station monitoring system heat exchanger composition,function and implementation.Data Monitoring Center PC with remote sites,and Configuration software PLC connected through the VPN special network,form a closed unmanned station monitoring system.VPN-based network monitoring system unattended heat exchange station in the city reflects the information in the application of the heating industry.

Keywords:VPN special network;Unattended station;Siemens S7-200;Kingview;Modbus communication protocol

一、前言

當前供热行业的GPRS远控模式不仅受到技术、现场工况环境的制约，还存在电源的谐波干扰问题；自建网络的用度、维护问题；流量包月的资费问题；无线网络的传输质量与速率问题等等。为了寻求一种能够较好地解决这些问题的通讯方式，我们将目光转向了有线VPN网络。近年来，随着全球信息化、信息数字化的飞速发展，我国在信息产业方面投进了巨大的人力和物力，提出构建“千兆到小区，百兆到楼层，十兆到用户”的物理平台目标，并取得了可喜的成绩。很多城市和地区为了打造“数字信息港”都在花巨资加强基于IP技术的网络基础设施建设，打通中小企业、小区接入信息化“最后一公里”，为在网络上构建适应不同需求的应用服务及培育良好的电子商务市场环境打下了坚实的基础。

二、系统介绍

本系统中心上位机组态软件使用北京亚控的组态王，换热站PLC使用S7-200系列控制器，结合西门子CP243-1以太网模块，遵守Modbus TCP/IP协议。无人值守换热站采用全网集中监控，数据中心计算机采集记录了各种工艺参数，如：温度、压力、流量、电压、电流、阀门开度等，为供热数据查询，供热分析计算提供了很好的依据，促进企业量化管理，倡导能源节约。监控系统具有实时数据采集、实时数据曲线、实时模拟现场动画显示、异常报警、远程控制、历史数据查询、历史曲线、打印、地理信息等强大的功能。远程监控包括远程监视和远程控制两个层面，在数据监控中心可以监视、记录到各个换热站的所有运行数据，当出现意外情况时上位机弹出报警画面及报警音频，还可根据需要将报警信息以短信的方式发送到相关人员手机上。远程控制换热站的运行，如启停泵，调节泵的转速、循环泵的启停、补水泵的启停，同时可以调节电动阀门开度。现在无人值守换热站远程监控系统方案，具有可灵活扩展性，在系统基础上新增的换热站点参数很方便，避免了二次投资。然后集成到换热站无人值守远程监控系统中，为以后系统的发展、扩充提供了非常便利的条件。换热站是集中供热系统供热网路与热用户的连接场所，是热源与热用户之间的一个中间环节，其供热品质的好坏对改善热网热力工况，提高供热质量起着重要作用。采用先进的气候补偿理念，引入室外温度，当室外温度降低或上升时，就需要改变二次供水出口温度；通过对并联在一次供水管道上的两通电动调节阀进行微调，以达到改变二次供水的出口温度；使二次供水的出口温度随着室外温度的变化而变化，同时不影响一次管网的压力平衡；这样既能提高供热品质，实现节能，同时也可以达到热力站无人值守远程监控的目的。

三、系统组成及工作原理

无人值守换热站监控系统由现场控制系统、数据采集处理设备（PLC、HMI、二次仪表）、数据传输层（以太网模块）、VPN网络及数据监控中心（上位组态软件、后台数据库）等五部分组成，网络系统采用千兆快速以太网交换机作为技术架构，骨干网采用光纤连接。现场控制系统包含PLC、电动执行机构、传感器、变频器、现场操作站等，完成现场数据采集任务，将采集来的数据通过VPN网络传递到数据采集服务器，进入数据监控中心，数据中心由数据采集服务器、监控工作站、工程师站、激光打印机等组成，完成监控管理、工程师管理及维护、数据打印等任务。VPN专网负责在数据中心计算机与数据采集设备之间传输数据的功能，其中的网络监视仪具有监视系统运行情况、确定故障点、划分维护职责的功能；网络终端集线器是网络运营商（Internet Service Provider，简称ISP）在各小区的终端设备，通讯服务器通过它进入VPN网络。而数据监控中心具有处理各种数据并显示在组态画面上，实现各种远程控制和计量计费。

数据监控中心上位组态系统包括如下结构和功能：（1）实时采集：可以对所有换热站的数据进行实时采集，并实时监测各站点设备的工作状态。（2）远程控制：可以对所有换热站的变频器、水泵进行远程控制启停及对阀门的开度大小进行控制。（3）工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示了各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。（4）数据分析和存储：可以对各站点采集的数据进行分析，并可以将数据实时存储到数据库中，进行存档管理。如果有必要的话还是发送到大屏上显示。（5）异常报警：当采集到现场有异常报警时，软件将弹出报警对话框；如果有条件的话，将报警信息以短信的方式发送到相关人员手机上；同时将报警信息存储到数据库中，以备日后查询。（6）数据查询：可以按照站点、时间来查询现场各项参数及设备的运行情况。（7）报警查询：按照报警类型、站点、时间进行报警查询。

四、无人值守换热站监控系统优点及安全措施

（一）基于VPN网络技术的无人值守换热站监控系统具有如下优点：（1）具备丰富的IP地址资源，不受公网限制，如：小区局域网或公网上的VPN等。（2）与公网物理隔离，能防范各种专业进侵者的非法活动。（3）能及时、自动判别系统故障点，确定出故障的设备。（4）接入方式灵活，目前各小区基本都实现电话线接入，所以可以采用ADSL电话线接入方式、五类线或光纤接入。

（二）城市供热抄表系统在数据采集终端、网络通讯服务器及VPN专网三个方面分别采取了不同的措施，以保障自身的安全运行。（1）数据采集终端。数据采集终端中的数据存储和传输采用了专门的编码规则，由于编码规则对外保密且是行业内部机密，攻击者不知道编码规则就无法恢复窃取到的数据。（2）网络通讯服务器的安全措施包括：专门设计的数据传输协议：服务器中有专门的数据通讯协议，攻击者由于无法得知协议的细节，很难从协议方面进行攻击。数据加密机制：在专有通讯协议的基础上，服务器同时对传输数据进行了加密，攻击者在不知道加密算法及加密密码的情况下，很难得到明文数据。密码认证机制：服务器中设计了密码认证机制，密码传输全部采用密文传输，充分保证了系统安全性。（3）虚拟专用网（VPN）。为充分利用网络资源，获得经济、灵活的连网方式，节省用户在设备、人员分配和治理方面的投资，无人值守换热站采用了基于MPLS的VPN解决方案。

虚拟专用网（Virtual Private Network，简称VPN）是网络运营商利用公众网的资源为客户构成专用网的一种业务。VPN有两层含义：一、它是虚拟的网，即没有固定的物理连接，网络只有用户需要时才建立；二、它是利用公众网设施构成的专用网。VPN兼备了公众网和专用网的很多特点，将公众网可靠的性能、丰富的功能与专用网的灵活、高效结合在一起，是介于公众网与专用网之间的一种网络。

MPLS（Multiprotocol Label Switching）即多协议标记交换，它属于引进了基于标记机制的第三层交换技术。供热抄表系统所采用的基于MPLS的VPN，可以通過BGP（边界网关协议）技术保证网络的安全性。不仅如此，MPLS还支持防火墙技术以及高应用加密。可见，MPLS VPN主要是靠核心的软件技术来保证网络的安全性。它所提供的路由信息分发限制和MD5路由认证技术，使用户所依靠的公众网成为可以信任的网络。出于安全性的考虑，在PE（网络运营商边沿路由器）与CE（用户边沿路由器）之间可做适当的访问控制：CE可以不答应从PE Telnet到CE路由器，即用户侧数据完全可由用户侧自己进行维护处理；同时位于局真个PE也不答应CE Telnet到PE路由器。

五、结语

基于VPN的无人值守换热站是以VPN专用网为通道的远程自动控制系统，是在公共通讯网络平台基础上，建立一个热力生产信息共享平台，所有热力站将采集到的信息直接汇集到这个平台上，具有以下特点：（1）客观。与换热站实时通讯，客观反映换热站运行状况。（2）实时性强。数据监控中心可随时查看任何一个站点实时运行状况，并根据生产要求进行远程控制及调整。（3）快速、正确、易于扩展。与其它通讯方式的远程监控相比，基于VPN的无人值守换热站的传输速度快，数据正确度高，相比较GPRS方式，VPN通讯断点少，延时小、系统可靠性更高；可根据需要融入公司办公局域网络之中，比如给相关主管领导分配权限查看相应的站点数据等。（4）本钱低、便于治理。基于VPN的无人值守换热站，供热公司只负责监控中心与采集站点的治理与维护即可，而通讯信道也即VPN专网的运行治理完全可以交给ISP负责，因此供热公司作为VPN专网的用户能够最大化地得到专业治理带来的好处。（5）易于推广。基于VPN的无人值守换热站，所要求的资源不是太多。一般在大中城市，以及发达地区的县级供热公司都可以应用，因为这些地方都具备网络接入条件。（6）意义重大。由于稳定的无人值守换热站，能够进步企业工作效率，提升企业技术、治理水平和树立企业新形象。

可见，基于VPN的无人值守换热站监控系统是一件使供热公司、网络运营商及广大市民三方都受益的事情，因此引起了有关各方的极大关注与浓厚爱好。可以预见，基于VPN的无人值守换热站监控系统在不久的将来必将供热行业信息化建设的重要目标，也是节能降耗的重要手段。

无人值守变电站数字监控系统 篇4

电力系统正在大力推广无人值守变电站，从而实现变电站主设备的监控，大多已实现了遥测、遥信、遥调、遥控的“四遥”，但由于无法了解变电站现场的环境等情况，还得有人昼夜看门，无法实现真正意义上无人值守，也使“防火、防爆、防渍”无法实现。

针对以上情况，北京华青紫博科技有限公司应用先进的计算机、多媒体及通讯技术，开发研制了专为无人值守变电站实现“五遥”的HQ3102-f(HQ2402-f)数字监控遥视系统，本系统除了实现电视监控图像的远程监控，还将防盗（报警技术）、防火（消防）以及出入口管理（门禁系统）融为一体，从而保证设备和环境不受人为和自然因素的侵害。

二、需求分析

1.围墙、大门等通过摄像、微波、红外探头，防止非法闯入；

2.在建筑物门窗安装报警探头，如门磁、红外、玻璃破碎探测器；

3.重点部位摄像机的安装，起到24小时不间断视频监控，可报警联动录像，有些部位可采用红外摄像机；

4.声光电告警设备的联动；

5.通过摄像机、灯光联动，监视主变压器等重要设备，监视场地和高压配电间设备的运行状态；

三、系统组成 变电站设备

变电站设备主要由前端视频服务器、固定或可控摄像机、报警输入输出设备等主要设备组成。主要完成图像、声音的采集、编码和传输、摄像机的控制和报警联动的输入/输出工作。

每个变电站可以安装一个或数个视频服务器，视频服务器是一个功能极强的嵌入式设备，可靠性极高，无需日常维护，完全能满足无人值守变电站的要求。视频服务器负责把摄像机的模拟视频信号转变成数字信号，同时进行压缩，另外也传输控制信号，视频服务器内置10/100M网卡，通过网线接到网络交换机上，视频服务器把压缩后的视频信号及其他数据信号一起通过网络上传到变电工区或供电公司.2.传输网络

系统组网方式灵活，系统功能灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用，都能够溶入组网方案之中。能满足不同无人值守变电站监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。在无人值守变电站远程集中监控管理系统建设中，系统一般建立三级网络结构，也可根据局方的维护体制需要建立两级网络结构。系统能使用多种传输方式混合组网，能够充分利用局方的现有资源，简单灵活。

各变电站到供电局的信道为2M专线，通讯传输设备仅提供2M接口，此种方式需要在变电站和变电工区或供电公司两端成对安装2M以太网网桥。目前大多数传输方式都为此种方式。

3.监控中心

监控中心主要由监控服务器、监控客户终端等组成。主要完成变电站现场图像接收与显示，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。

在变电工区网络上配置一台监控服务器，安装相关监控软件，中心服务器前端对各变电站的摄像机、视频服务器进行管理，后端对所有的上网用户进行管理，同时担负录像报警等众多功能。在值班室安装一到数台监控客户机，监控用户首先登陆监控服务器，输入用户名密码，获得相应的授权后，即能访问到前端的摄像机，同时也可以安装一台大屏幕显示器（或背部投影机、等离子显示器等），利用“E-眼神”系统软件的强大功能，可以在大屏幕上同时显示出9/16个摄像机的画面。系统也可以采用常规的电视墙显示方式。

系统能够对各变电站、所有关数据、参量、图像进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站、所的情况，并及时对发生的情况作出反应。

变电站网络视频监控解决方案

变电站网络视频监控解决方案

作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数：114

变电站网络视频监控解决方案

一、概述 ：

随着计算机技术、网络通讯技术以及电力系统保护及自控技术的发展，变电站的自动化运行水平不断提高，大大减少了人为操作事故，使变电站的无人值守逐步变成了可能，并已成为电业系统的发展趋势。目前已实现了将生产现场的设备运行数据、状态传送到远方的调度中心，同时调度中心也可对远程的现场设备进行控制和调节，这就是常称的遥测、遥信、遥控和遥调。作为无人值守的变电站如只具备四遥是不够的，因为调度中心无法了解现场情况致使一些安全防范如“防火、防盗”等无法实现，因此变电站仍需要有人昼夜守护。随着计算机技术、多媒体技术及通讯技术的迅猛发展，对于图像、声音等多媒体信号的数字化处理以及远距离传输的技术已相当成熟，将这一成熟的技术引入电力调度自动化系统，在四遥基础上增加第五遥-遥视，并且实现防盗、防火及出入口管理，将实现真正意义上的“无人值守”。

为了加强对重变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，实现创一流的目标，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统。它可以对各变电站的现场进行实时视频监控，将变电站的各被监视点，如主控制室，高压室、设备情况、断电器、隔离刀闸、室外场地等现场图像通过通讯网实时地传输到集控站或地方调度中心；同时可以按照多种方式进行数字录象，保存在服务器上供事后调用。对重要变电 站，局领导及调度人员可分别通过企业计算机网络，利用桌面微机，实时地对变电站进行视频监控或调用数字录象。

近年来，电力公司在全省范围内逐渐建设计算机信息广域网，变电站的远程图象监控是构筑在计算机信息广域网的重要应用功能之一。

电力系统内各种生产设备类型复杂，数目巨大，地域分布广，人工维护困难。同时，为适应减员增效和现代化管理的要求，对生产现场的闭路电视监控系统在可靠性、易用性及易维护性，尤其对远程监控方面提出了更高的要求。同时，电力系统的信息网络的建设质量和速度在各专网系统中是名列前茅的，这为基于网络视频监控的应用提供了良好的条件。

基于嵌入式视频服器，主要应用于无人值守变电站，电业局/电厂综合监控系统、现场生产调度指挥系统及对灾害和突发事件的应急处理。以确保监控场所内设备的可靠运行及人员的安全。

二、网络拓扑图 ：

三、系统组成系统设备

1、监控前端主要由前网络视频服务器、摄象机（防护罩、摄象机、镜头、支架）、云台、解码器等主要设备组成。网络视频服务器是整个系统中的核心设备，实现网络化、数字化处理工作，它完成模拟视频监视信号的数字采集、影像压缩、监控数据处理、报警信号的采集、网络的传输等功能。它可将前端的模拟信号同时处理成高清晰的实时数字图像发布到网络中，可实现多用户同时监控相同或者不同的现场图像，真正做到视频共享。

2、后端监控有数台装有专用监控软件的电脑组成，软件功能参考第五节。

网络条件

大部分变电站内都有自己的E1线路，监控图像可以使用E1线路来传输到集控中心。E1的带宽为2Mbps,因此可以同时最多可传输8路实时图像。

四、系统优势

1、可以使用站内已有的E1线路传输图像。

2、稳定性好，不死机，使用嵌入式操作系统。

3、不受病毒侵袭，系统采用VXWORKS操作系统,WINDOWS系统的病毒无法入侵。

4、功能齐全，集成度高，具有动态IP功能，短信报警功能，红外/烟感报警功能。

5、系统适合无人职守环境，无须专人维护系统。