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【摘 要】 自我国发展城市集中供热以来，城市集中供热事业有了长足的发展。以前的城市集中供热水平和管理方法比较落后，随着科学技术的发展，尤其是近年来网络与信息技术的快速发展，全面提高城市集中供热的水平越来越为人们所重视。基于此，本文对集中供热微机网络管理系统进行了研究。
【关键词】 集中供热;微机网络;管理系统
随着社会能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭，对能源供应商、企业以及消费者都提出了新的挑战，尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。中国作为全球第二大集中供热市场，供热需求增速每年超过14%，由于大部分项目都没有有效的监控和管理手段，导致供热行业普遍存在高污染、高能耗、高二氧化碳排放的现象，节能潜力巨大。在城市集中供热工程中引入微机网络管理系统，可以帮助供热企业挖掘现有供热系统设施潜力，提高其利用效率;对供热能耗全程监控，制定相应的节能策略，有利于热能的高效生成、输送和分配，推进节能减排的持续发展。
一、集中供热微机网络管理系统设计原则
1、稳定性和安全性原则
这是企业最关心的问题，只有稳定运行的系统，才能确保企业供热站集中调度系统平稳运行。能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，选择稳定性、抗扰性强的设备是必要的。从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。
2、先进性原则
在投资费用许可的情况下，系统可以采用先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础。
3、规范性原则
由于集中供热微机网络管理系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。一切应从实际出发，使集中供热微机网络管理系统具有较高的实用效能。
二、集中供热微机网络管理系统构成（如下图一）
图一 集中供热微机网络管理系统
1、 管理中心信息管理系统
作为热网的中央管理系统主要核心为各种专业服务器、管理工作站的组成，如数据库服务器、通讯服务器以及网络服务器，管理人员通过工作站完成各自服务器管理工作。
管理中心除了硬件配置以外，热网的运行管理软件也是重要的组成部分。运行管理系统应具有如下主要功能：B/S结构，直接采用IE浏览器技术，支持网络控制与操作;基于地图的浏览查找、检索方式，轻松定位各热力站的位置;采集所有换热站的历史数据、实时数据，建立大型历史数据库;图形化人机交互界面，用户使用更加方便;输出生产报表、管理报表，如日报、周报、月报、年报以及小时平均报表等;专业化的分析、统计、比较功能，方便运行专家分析系统运行状况;完全开发的数据库接口，方便二次开发，并实现与企业信息管理系统的融合。
管理中心信息管理系统采用一台服务器，软件采用美国Intellution公司的iHistorian软件，它是基于WindowsNT平台上的功能强大的自动化监视与控制软件解决方案。iHistorian用于与管理平台及数据库联接构成管理系统，高速地采集归档和发布全厂海量过程时实数据。iHistorian具有杰出的高效性、易用性和开放性。每个服务器均可在不牺牲性能的前提下完成对100000个数据点的实时历史采集和回取。iHistorian可完全整合Intellution Dynamics其它的解决方案，包括iFIX、HMI/SCADA过程监视及控制软件。能够完成现场数据向生产信息到管理决策的转换。
管理中心的硬件配置应有系统服务器（2台冗余配置）、数据库服务器，考虑数据的保存年限可更换磁盘阵列存储器、通讯服务器、网络服务器（web服务器）、地理信息系统服务器，中心交换、路由器及管理工作站等。软件配置应有，监控系统软件、热网水力平衡分析软件、热网地理信息系统以及通讯管理软件等
2、 热源监控系统、供热管网监控子系统
热源监控系统及子系统的选择应具有接口协议公开、通讯协议可对接、操作简单等开放性功能的产品，有利用以后的产品开发、升级。
热源现场监控硬件采用德国西门子公司PLC控制器，换热站采用德国西门子公司S7-200PLC控制器。西门子公司是世界著名公司，它的S7系列PLC控制器具有结构紧凑、开发灵活、运行稳定、性价比高等优点，已成功应用于机械制造、过程控制、自动化等诸多领域。其中S7-300功能强大，适用于中高性能的控制领域，适应热源厂监测点多、控制相对复杂的特点。而S7-200适用于中小规模的控制领域，宜在换热站采用。这样选型可以在保证系统稳定的前提下，节约资金，降低成本，做到物尽其用。
三、主要功能及其应用
1、热源监控系统主要功能及其应用
（1）锅炉系统的监测与控制
对锅炉系统的现场的工艺参数和状态参数进行采集、显示、上传、报表打印、报警，并根据采集参数对锅炉出水温度及燃烧实施控制。在实际使用中，除实施经济燃烧控制，达到节能目的外，可根据往年供热情况及初寒期、严寒期、末寒期的供热特点进行供热温度曲线设定，对锅炉出水温度进行控制，并根据昼夜的室外温度变化对锅炉出水温度进行适当修正，也可根据室外温度对供热温度进行设定来控制锅炉出水温度。
（2）循环系统和热网的監测与控制
对循环系统和热网的现场工艺参数和状态参数进行采集、显示、上传、报表打印、报警，对循环系统和一次网的运行情况进行监测与控制，并将这些采集参数存入数据库，以便对热网当天的运行情况和以前的运行情况进行观察，并对水力工况和热力工况进行分析，然后根据分析结果对整个热网进行综合调整，保证系统的水力及热力平衡，为供热系统的安全运行提供保障。 2、热网子系统主要功能及其应用
热网子系统将换热站场仪表检测到的工艺参数和状态参数采集起来，通过电话拨号的方式，专线或无线的方式发送给管网操作员站（热源厂控制系统的一部分），并按现场控制站内预先设计好的控制程序对相应的工艺参数进行控制。热网子系统实现换热站内的自动检测与控制，及时将换热机组、循环泵、补水泵及二次网运行状况上传至热源厂，进行显示与报警，可实现换热站无人值守，有效节约人力，减少运行和维护成本，提高管理水平。
3、管理监控系统主要功能及其应用
管理监控系统通过电话、专线或无线等通讯方式将各热源厂及热网采集到的所有的工艺参数和状态参数以及运行数据以表格、棒图、曲线等形式进行显示，便于管理及调度人员进行实时监测，并将这些采集参数存入数据库，以便及时了解供热系统的运行情况，对供热系统实施及时、有效的管理。也可根据用户投诉直接检查相应设备的运行状况，迅速解决问题。管理监控系统建立数据库系统，将每年的供热运行情况、天气情况存入数据库，便于对历年的供热情况进行对比分析，以指导今后的工作。也可通过对以往的收费情况及煤、电、水的使用情况进行成本核算与分析，为来年的供热工作提供参考。
4、通讯网络
（1）局部通讯网
局部通讯网是集中供热微机网络管理系统专用通讯网络，它承担中央计算机之间，中央计算机与现场下位机之间，以及各现场下位机之间的数据交换，是保证集中供热微机网络管理系统正常运行的关键。一般局部通讯网在中央控制软件和现场控制软件的支持下实现通讯功能。采用广播式通讯协议，网内信息可以被网内所有设备共享，在网上的任何一台计算机和现场下位机均可以接受和使用其它计算机和现场下位机发出的数据，中央调度室的计算机能够发出数据式指令，也能进行修改和删减指令，其它计算机和现场下位机只能接受和使用。这样就保证了监测系统信息传递的高效性和实时性，从而实现在线监测系统全面监控的管理功能。
（2）无线通信
①GPRS无线数据传输技术
GPRS是在现有GSM网络上开通的一项高速数据处理技术，方法是以“分组”的形式传送数据到用户设备。其高速的特性理论上可达171.2kb/s，除了速度上的优势外，GPRS还有接入速度快、永远在线、按流量计费等优点。因此GPRS无线通信很快成为了一种广泛使用的无线通信方式，主要被用于数据传输，传输对象可以是GPRS设备之间或者是网络互联设备之间。
②3G通信技术
3G，全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代移动通信技术。是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机（2G），第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
（3）有线通信
涉及地下无信号来源的及调度室中心计算机与距离较近的站点之间就采用有线通信方式通信介质可选择三芯屏蔽导线，通信借口采用光隔离的RS-232C串行接口。
四、中心调度和终端系统的实现
中央管理站（中央调度室）是集中供热微机网络管理系统的调度中心，通过它可以实现对全系统的集中监控管理，中心调度计算机有两个光隔离的串行接口以形成无线、有线两个信道，以此构成以中心计算机为主机的有线、无线遥测系统，中心调度室电台及配备的全向无线足以覆盖整个市区范围。中心调度计算机能够实现实时数据采集与管理、运行参数及图形显示、报警参数和通讯周期在线设置与保存、运行记录及报表打印、中央调度及远程命令、实时监测供热站开炉信息、参数统计及能源计量等功能。
中央管理站管理程序采用前后台的运行方式，前台程序负责在屏幕上进行各种图形及数据显示，完成实时监测数据的显示及与热力站的信息交换。后台程序负责完成系统控制逻辑分析、故障诊断及分析、能源计量统计、系统参数分析等功能。除了前后台运行程序，计算机内存中还常驻通讯管理软件，它以中断方式接受现场下位机的监测数据，并根据实际情况将通讯数据一记录在外存贮器内，以供前台程序调用。
供热站终端系统的主要任务是实时采集供热站的供热参数（温度、压力、流量、炉排转速等），并将代表供热参数的模拟量信号转换成计算机能识别的数字信号，同时进行标度变换，将处理后的数据送往LCD显示器进行显示，当接收到主机的发送数据指令后，把本身采集处理后形成的数据形成数据包通过串行口由数传电台发往主机。
五、总结
本系统适用于压缩空气、饱和蒸气、过热蒸气、冷却水、工厂电网电量以及质量流量、体积流量等系统的能源计量管理，能对整个系统实行统一计量、统一调度、统一管理。保证系统安全、经济运行，使有限的能源发挥出更好的社会效益。
参考文献：
[1]丁铖，廖小平。PowerBuilder 7.0開发指南[M].北京：人民邮电出版社，2000.
[2]苏宏权，邵伟。供热系统的计算机监控[A].中国建筑学会热能动力分会十四届学术年会论文[C].2003.
[3]张福江，范玲，张玮。城市供热网的智能化控制与管理.石油化工自动化，2006，（6）：15-17.
【关键词】 集中供热;微机网络;管理系统
随着社会能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭，对能源供应商、企业以及消费者都提出了新的挑战，尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。中国作为全球第二大集中供热市场，供热需求增速每年超过14%，由于大部分项目都没有有效的监控和管理手段，导致供热行业普遍存在高污染、高能耗、高二氧化碳排放的现象，节能潜力巨大。在城市集中供热工程中引入微机网络管理系统，可以帮助供热企业挖掘现有供热系统设施潜力，提高其利用效率;对供热能耗全程监控，制定相应的节能策略，有利于热能的高效生成、输送和分配，推进节能减排的持续发展。
一、集中供热微机网络管理系统设计原则
1、稳定性和安全性原则
这是企业最关心的问题，只有稳定运行的系统，才能确保企业供热站集中调度系统平稳运行。能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，选择稳定性、抗扰性强的设备是必要的。从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。
2、先进性原则
在投资费用许可的情况下，系统可以采用先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础。
3、规范性原则
由于集中供热微机网络管理系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。一切应从实际出发，使集中供热微机网络管理系统具有较高的实用效能。
二、集中供热微机网络管理系统构成（如下图一）
图一 集中供热微机网络管理系统
1、 管理中心信息管理系统
作为热网的中央管理系统主要核心为各种专业服务器、管理工作站的组成，如数据库服务器、通讯服务器以及网络服务器，管理人员通过工作站完成各自服务器管理工作。
管理中心除了硬件配置以外，热网的运行管理软件也是重要的组成部分。运行管理系统应具有如下主要功能：B/S结构，直接采用IE浏览器技术，支持网络控制与操作;基于地图的浏览查找、检索方式，轻松定位各热力站的位置;采集所有换热站的历史数据、实时数据，建立大型历史数据库;图形化人机交互界面，用户使用更加方便;输出生产报表、管理报表，如日报、周报、月报、年报以及小时平均报表等;专业化的分析、统计、比较功能，方便运行专家分析系统运行状况;完全开发的数据库接口，方便二次开发，并实现与企业信息管理系统的融合。
管理中心信息管理系统采用一台服务器，软件采用美国Intellution公司的iHistorian软件，它是基于WindowsNT平台上的功能强大的自动化监视与控制软件解决方案。iHistorian用于与管理平台及数据库联接构成管理系统，高速地采集归档和发布全厂海量过程时实数据。iHistorian具有杰出的高效性、易用性和开放性。每个服务器均可在不牺牲性能的前提下完成对100000个数据点的实时历史采集和回取。iHistorian可完全整合Intellution Dynamics其它的解决方案，包括iFIX、HMI/SCADA过程监视及控制软件。能够完成现场数据向生产信息到管理决策的转换。
管理中心的硬件配置应有系统服务器（2台冗余配置）、数据库服务器，考虑数据的保存年限可更换磁盘阵列存储器、通讯服务器、网络服务器（web服务器）、地理信息系统服务器，中心交换、路由器及管理工作站等。软件配置应有，监控系统软件、热网水力平衡分析软件、热网地理信息系统以及通讯管理软件等
2、 热源监控系统、供热管网监控子系统
热源监控系统及子系统的选择应具有接口协议公开、通讯协议可对接、操作简单等开放性功能的产品，有利用以后的产品开发、升级。
热源现场监控硬件采用德国西门子公司PLC控制器，换热站采用德国西门子公司S7-200PLC控制器。西门子公司是世界著名公司，它的S7系列PLC控制器具有结构紧凑、开发灵活、运行稳定、性价比高等优点，已成功应用于机械制造、过程控制、自动化等诸多领域。其中S7-300功能强大，适用于中高性能的控制领域，适应热源厂监测点多、控制相对复杂的特点。而S7-200适用于中小规模的控制领域，宜在换热站采用。这样选型可以在保证系统稳定的前提下，节约资金，降低成本，做到物尽其用。
三、主要功能及其应用
1、热源监控系统主要功能及其应用
（1）锅炉系统的监测与控制
对锅炉系统的现场的工艺参数和状态参数进行采集、显示、上传、报表打印、报警，并根据采集参数对锅炉出水温度及燃烧实施控制。在实际使用中，除实施经济燃烧控制，达到节能目的外，可根据往年供热情况及初寒期、严寒期、末寒期的供热特点进行供热温度曲线设定，对锅炉出水温度进行控制，并根据昼夜的室外温度变化对锅炉出水温度进行适当修正，也可根据室外温度对供热温度进行设定来控制锅炉出水温度。
（2）循环系统和热网的監测与控制
对循环系统和热网的现场工艺参数和状态参数进行采集、显示、上传、报表打印、报警，对循环系统和一次网的运行情况进行监测与控制，并将这些采集参数存入数据库，以便对热网当天的运行情况和以前的运行情况进行观察，并对水力工况和热力工况进行分析，然后根据分析结果对整个热网进行综合调整，保证系统的水力及热力平衡，为供热系统的安全运行提供保障。 2、热网子系统主要功能及其应用
热网子系统将换热站场仪表检测到的工艺参数和状态参数采集起来，通过电话拨号的方式，专线或无线的方式发送给管网操作员站（热源厂控制系统的一部分），并按现场控制站内预先设计好的控制程序对相应的工艺参数进行控制。热网子系统实现换热站内的自动检测与控制，及时将换热机组、循环泵、补水泵及二次网运行状况上传至热源厂，进行显示与报警，可实现换热站无人值守，有效节约人力，减少运行和维护成本，提高管理水平。
3、管理监控系统主要功能及其应用
管理监控系统通过电话、专线或无线等通讯方式将各热源厂及热网采集到的所有的工艺参数和状态参数以及运行数据以表格、棒图、曲线等形式进行显示，便于管理及调度人员进行实时监测，并将这些采集参数存入数据库，以便及时了解供热系统的运行情况，对供热系统实施及时、有效的管理。也可根据用户投诉直接检查相应设备的运行状况，迅速解决问题。管理监控系统建立数据库系统，将每年的供热运行情况、天气情况存入数据库，便于对历年的供热情况进行对比分析，以指导今后的工作。也可通过对以往的收费情况及煤、电、水的使用情况进行成本核算与分析，为来年的供热工作提供参考。
4、通讯网络
（1）局部通讯网
局部通讯网是集中供热微机网络管理系统专用通讯网络，它承担中央计算机之间，中央计算机与现场下位机之间，以及各现场下位机之间的数据交换，是保证集中供热微机网络管理系统正常运行的关键。一般局部通讯网在中央控制软件和现场控制软件的支持下实现通讯功能。采用广播式通讯协议，网内信息可以被网内所有设备共享，在网上的任何一台计算机和现场下位机均可以接受和使用其它计算机和现场下位机发出的数据，中央调度室的计算机能够发出数据式指令，也能进行修改和删减指令，其它计算机和现场下位机只能接受和使用。这样就保证了监测系统信息传递的高效性和实时性，从而实现在线监测系统全面监控的管理功能。
（2）无线通信
①GPRS无线数据传输技术
GPRS是在现有GSM网络上开通的一项高速数据处理技术，方法是以“分组”的形式传送数据到用户设备。其高速的特性理论上可达171.2kb/s，除了速度上的优势外，GPRS还有接入速度快、永远在线、按流量计费等优点。因此GPRS无线通信很快成为了一种广泛使用的无线通信方式，主要被用于数据传输，传输对象可以是GPRS设备之间或者是网络互联设备之间。
②3G通信技术
3G，全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代移动通信技术。是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机（2G），第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
（3）有线通信
涉及地下无信号来源的及调度室中心计算机与距离较近的站点之间就采用有线通信方式通信介质可选择三芯屏蔽导线，通信借口采用光隔离的RS-232C串行接口。
四、中心调度和终端系统的实现
中央管理站（中央调度室）是集中供热微机网络管理系统的调度中心，通过它可以实现对全系统的集中监控管理，中心调度计算机有两个光隔离的串行接口以形成无线、有线两个信道，以此构成以中心计算机为主机的有线、无线遥测系统，中心调度室电台及配备的全向无线足以覆盖整个市区范围。中心调度计算机能够实现实时数据采集与管理、运行参数及图形显示、报警参数和通讯周期在线设置与保存、运行记录及报表打印、中央调度及远程命令、实时监测供热站开炉信息、参数统计及能源计量等功能。
中央管理站管理程序采用前后台的运行方式，前台程序负责在屏幕上进行各种图形及数据显示，完成实时监测数据的显示及与热力站的信息交换。后台程序负责完成系统控制逻辑分析、故障诊断及分析、能源计量统计、系统参数分析等功能。除了前后台运行程序，计算机内存中还常驻通讯管理软件，它以中断方式接受现场下位机的监测数据，并根据实际情况将通讯数据一记录在外存贮器内，以供前台程序调用。
供热站终端系统的主要任务是实时采集供热站的供热参数（温度、压力、流量、炉排转速等），并将代表供热参数的模拟量信号转换成计算机能识别的数字信号，同时进行标度变换，将处理后的数据送往LCD显示器进行显示，当接收到主机的发送数据指令后，把本身采集处理后形成的数据形成数据包通过串行口由数传电台发往主机。
五、总结
本系统适用于压缩空气、饱和蒸气、过热蒸气、冷却水、工厂电网电量以及质量流量、体积流量等系统的能源计量管理，能对整个系统实行统一计量、统一调度、统一管理。保证系统安全、经济运行，使有限的能源发挥出更好的社会效益。
参考文献：
[1]丁铖，廖小平。PowerBuilder 7.0開发指南[M].北京：人民邮电出版社，2000.
[2]苏宏权，邵伟。供热系统的计算机监控[A].中国建筑学会热能动力分会十四届学术年会论文[C].2003.
[3]张福江，范玲，张玮。城市供热网的智能化控制与管理.石油化工自动化，2006，（6）：15-17.