專利名稱：換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明內(nèi)容屬于熱力設(shè)施監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
集中供熱系統(tǒng)是一個多參量、大滯后的復(fù)雜系統(tǒng)，其中換熱站是集中供熱系統(tǒng)至為關(guān)鍵的部分。隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，目前各地集中供熱的規(guī)模在不斷擴大，但隨之出現(xiàn)的供暖系統(tǒng)耗能高、熱網(wǎng)水平失調(diào)、事故風(fēng)險大等問題也日益顯現(xiàn)，尤其是大中型集中供熱系統(tǒng)，由于位于終端用戶的換熱站點分布廣泛，存在的問題就更加突出?，F(xiàn)有技術(shù)中，集中供熱系統(tǒng)的換熱站大多還都采用人工值守監(jiān)控，這種方式一來浪費人力，二來在出現(xiàn)事故隱患時操作人員難以發(fā)現(xiàn)，易造成設(shè)備故障損耗甚至損壞，三則是因為各換熱站在比較分散的區(qū)域獨立運行，難以達(dá)到集中供熱系統(tǒng)整體的最佳運行狀態(tài)，系統(tǒng)存在過量供熱，導(dǎo)致整個熱網(wǎng)的熱力和水力失調(diào)，不能“按需供熱”，影響供熱效果進而造成能源的極大浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種集現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)為一體的，可全面地監(jiān)測熱網(wǎng)的運行參數(shù)并有效控制熱網(wǎng)供熱溫度，從而實現(xiàn)供熱系統(tǒng)經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定運行的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由位于供熱站的中央監(jiān)控總站、多個位于終端用戶場域的換熱子站(現(xiàn)場換熱站控制部分)以及基于因特網(wǎng)(internet)的VPN網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)VPN數(shù)據(jù)傳輸部分)組成， 中央監(jiān)控總站內(nèi)包括有帶圖像處理單元的監(jiān)控主機(監(jiān)控系統(tǒng)計算機主機)、配設(shè)了投影機的工業(yè)以太網(wǎng)交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器以及帶路由功能的MODEM交換機，各換熱子站內(nèi)均包括有帶路由功能的MODEM交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、配設(shè)了攝像頭的工業(yè)以太網(wǎng)交換機以及配置了傳感器和熱量計的PLC控制器，中央監(jiān)控總站中監(jiān)控主機的信號控制輸出/ 輸入端依次通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、MODEM交換機和基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)后，再分別依次經(jīng)各換熱子站內(nèi)的MODEM交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機后與各PLC控制器的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接。本發(fā)明的技術(shù)解決方案還在于中央監(jiān)控總站的監(jiān)控主機由并列設(shè)置的主用監(jiān)控主機、備用監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控主機構(gòu)成，它們的信號控制輸出/輸入端依次通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、MODEM交換機和基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)后，再分別依次經(jīng)各換熱子站內(nèi)的MODEM交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機后與各PLC控制器的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接。本發(fā)明的技術(shù)解決方案還在于中央監(jiān)控總站的監(jiān)控主機通過VGA切換矩陣模塊聯(lián)接配設(shè)有顯示器和彩色激光打印機本發(fā)明的技術(shù)解決方案還在于換熱子站中為PLC控制器配置的攝像頭包括至少一個固定攝像頭和至少一個活動攝像頭。本發(fā)明的技術(shù)解決方案還在于換熱子站中為PLC控制器配置的傳感器為采用 CNOS模塊的進水溫度傳感器、回進水溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案還在于換熱子站中的PLC控制器電聯(lián)接有用于控制換熱站進水閥、出水閥、循環(huán)泵、補水泵工作的電動調(diào)控裝置。本發(fā)明的設(shè)計符合以下的原則；一、安全可靠穩(wěn)定性原則--在方案設(shè)計時，首先應(yīng)考慮選用穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品和技術(shù)，使其具有必要的冗余容錯能力，為用戶提供高可用服務(wù)，因此本發(fā)明系統(tǒng)在硬件配置、 操作系統(tǒng)以及系統(tǒng)管理等環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的安全措施，其終端具備較強的抗干擾能力，可實現(xiàn)故障自診斷功能和自恢復(fù)功能，當(dāng)出現(xiàn)故障的時候能自動重啟而不需要人為的切斷電源，保證系統(tǒng)不受侵害；二、先進性原則--本發(fā)明系統(tǒng)采用了先進成熟的具有當(dāng)今本領(lǐng)域先進水平的監(jiān)測控制技術(shù)、控制器及應(yīng)用軟件，并具有完整的技術(shù)文檔資料；三、實用性原則一本發(fā)明系統(tǒng)本著能夠解決熱網(wǎng)運行中存在的實際問題而進行整體規(guī)劃，無論是網(wǎng)絡(luò)體系、通信系統(tǒng)、硬件平臺及軟件功能，均能夠滿足整個熱網(wǎng)管理的需求，其用戶界面設(shè)計友好，易于理解、易于掌握且便于操作；四、可擴充性原則一本發(fā)明應(yīng)用軟件的設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)清晰、易讀，在功能的劃分和設(shè)計時相對獨立并減少了相關(guān)性，易于擴充、維護和修改；系統(tǒng)設(shè)計充分考慮到獨立性和擴展性，使設(shè)備配置和系統(tǒng)擴展有更大的自由度和靈活性，為熱用戶的日益增長預(yù)留出較大的擴展空間；五、兼容性原則一本發(fā)明所應(yīng)用軟件的底層系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、采集控制器、通訊方法、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都采用國際標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得系統(tǒng)的兼容性大大提高，只要遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，任何廠家的設(shè)備都可以接入該系統(tǒng)。六、經(jīng)濟性原則一本發(fā)明在滿足系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，用較少的資金獲得最大的經(jīng)濟效益和社會效益，其經(jīng)濟性原則不僅體現(xiàn)在設(shè)計過程中，而且為系統(tǒng)今后的維護降低成本打下基礎(chǔ)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有針對性的解決供熱系統(tǒng)熱源、管網(wǎng)、終端用戶三個部分實際問題，提供三個主要環(huán)節(jié)的信息化管理平臺，實現(xiàn)了熱源控制一體化，管網(wǎng)智能化，終端用戶信息化，解決了系統(tǒng)整體過量供熱、管網(wǎng)存在水力失調(diào)、室溫存在冷熱不均及鍋爐冷凝水的問題，達(dá)到整個系統(tǒng)的節(jié)能目的，同時也提高了換熱站供熱品質(zhì)及舒適度，延長了設(shè)備的使用壽命，為“按需供熱”提供了有效的技術(shù)保障。 該系統(tǒng)針對熱力換熱站的中心監(jiān)測系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)TCP/IP協(xié)議，運用工業(yè)組態(tài)軟件開發(fā)的計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)存儲量大，存儲時間長，數(shù)據(jù)處理能力快，并發(fā)處理迅速等特點。


附圖是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號名稱分別是I-監(jiān)控主機，2a_ (中央監(jiān)控總站)MODEM交換機，2b_ (換熱子站)MODEM交換機，3-VPN網(wǎng)絡(luò)，4a_ (中央監(jiān)控總站)ADSL調(diào)制解調(diào)器，4b-(換熱子站)ADSL調(diào)制解調(diào)器，5-圖像處理單元，6a-(中央監(jiān)控總站)工業(yè)以太網(wǎng)交換機，6b_ (換熱子站)工業(yè)以太網(wǎng)交換機，7-PLC控制器，8-投影機，9-顯示器，10-8X8VGA切換矩陣模塊， 11-彩色激光打印機，12-固定攝像頭，13-移動攝像頭；1_中央監(jiān)控總站，II-換熱子站。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明內(nèi)容做進一步說明。參見附圖，本發(fā)明所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由位于供熱站的中央監(jiān)控總站I、基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)3以及多個位于終端用戶場域的換熱子站II組成，中央監(jiān)控總站I的信號控制輸出/輸入端通過VPN網(wǎng)絡(luò)3與各換熱子站II的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接，通過基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)3進行通訊，傳輸監(jiān)控信息和視頻信號。中央監(jiān)控總站I由帶圖像處理單元5的監(jiān)控主機I、帶投影機8的工業(yè)以太網(wǎng)交換機6a、ADSL調(diào)制解調(diào)器4a、帶路由功能的MODEM交換機2a、視頻監(jiān)控工作站UPS電源(圖中未畫出)、顯示器9、彩色激光打印機11等組成，用于對接收到的各換熱子站發(fā)送的設(shè)備的供水溫度(一次溫度、二次溫度)、壓力、熱量、流量液位、閥門開度、閥門偏移量、設(shè)備啟停、變頻頻率等各類參數(shù)信息數(shù)據(jù)進行處理、分析，實時輸出調(diào)節(jié)值發(fā)送到各換熱子站，完成監(jiān)控管理、工程師管理及維護、數(shù)據(jù)打印等任務(wù)。具體實施系統(tǒng)中，中央監(jiān)控總站I的監(jiān)控主機I包括主用監(jiān)控主機、備用監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控主機，當(dāng)系統(tǒng)的主用監(jiān)控主機出現(xiàn)故障后可自動切換到備用監(jiān)控主機，當(dāng)主用監(jiān)控主機修復(fù)后，可以自動恢復(fù)到備用監(jiān)控主機；而視頻監(jiān)控主機則用于接收、處理、顯示各換熱站現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍攝的監(jiān)控畫面，實現(xiàn)對現(xiàn)場更廣泛圍的巡視，并進行實時記錄。三部監(jiān)控主機的顯示輸出端通過8X8VGA切換矩陣模塊10接至顯示器9的輸入端。為提高系統(tǒng)可靠性，監(jiān)控主機I均采用西門子工控機547C。所選用西門子工控機547C配備有具有強大功能和很高的運行可靠性，采用Intel Core 2處理器，內(nèi)存容量達(dá)2GB，串行ATA硬盤容量達(dá)500GB，能夠24小時連續(xù)運行，并且提供極高的處理性能，它的7個擴展槽采用了 CI/PCI-Express技術(shù)，可插入功能強大的擴展板卡。它滿足堅固性和工業(yè)穩(wěn)定性的最高要求，并且當(dāng)完全組態(tài)后可在環(huán)境溫度達(dá)到50°C 時不出現(xiàn)降額。本發(fā)明系統(tǒng)采用全網(wǎng)集中監(jiān)控，中央監(jiān)控總站采集記錄了各種工藝參數(shù)， 如熱量、溫度、壓力、流量、電壓、電流等，具有實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)曲線、實時模擬現(xiàn)場動畫顯示、異常報警、遠(yuǎn)程控制、歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史曲線、打印、地理信息等功能，為供熱數(shù)據(jù)查詢，供熱分析計算提供了很好的依據(jù)，也為來年供熱打下良好的基礎(chǔ)。換熱子站II的結(jié)構(gòu)如圖中下半部所示，由帶路由功能的MODEM交換機2b、ADSL調(diào)制解調(diào)器4b、配設(shè)了攝像頭的工業(yè)以太網(wǎng)交換機6b以及配置了傳感器、熱量計的PLC控制器7等組成，換熱子站中的PLC控制器電聯(lián)接有用于控制換熱站進水閥、出水閥、循環(huán)泵、補水泵工作的電動調(diào)控裝置。中央監(jiān)控總站I內(nèi)監(jiān)控主機I的信號控制輸出/輸入端依次通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機6a、ADSL調(diào)制解調(diào)器4a、M0DEM交換機2a和基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)3 后，再分別依次經(jīng)各換熱子站II內(nèi)的MODEM交換機2b、ADSL調(diào)制解調(diào)器4b、工業(yè)以太網(wǎng)交換機6b后與各PLC控制器7的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接。換熱子站II主要用于對采集到的數(shù)據(jù)進行處理后，以無線或有線(如電話線、電力線等)將數(shù)據(jù)發(fā)送至中央監(jiān)控總站I，并與中央監(jiān)控總站I協(xié)同監(jiān)控或獨立監(jiān)控。本發(fā)明技術(shù)方案中，在每個換熱子站都安裝有熱量計，可以準(zhǔn)確計量用戶的熱量使用情況，可以現(xiàn)場查詢記錄，同時也通過網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，進行統(tǒng)計匯總，便于掌握整個供暖網(wǎng)絡(luò)的運行使用情況，通過對熱量數(shù)據(jù)的分析對熱網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和節(jié)能運行具有重要意義。換熱子站中為PLC控制器配置的傳感器為采用CNOS模塊的進水溫度傳感器、回進水溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器， 傳感器將各工藝參數(shù)實時采集后通過以PLC控制器的以太網(wǎng)通信模塊將數(shù)據(jù)送往路由器； 同時，還可通過該通信模塊接收中央監(jiān)控總站的指令和參數(shù)。為杜絕信號在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生衰減或干擾問題，機組設(shè)備與傳感器之間采用RS485數(shù)據(jù)信號傳輸數(shù)據(jù)，保證信號的準(zhǔn)卻性和實時性。每個換熱子站均采用兩臺攝像頭，一臺為固定攝像頭12，另一臺為移動攝像頭13，其中活動攝像頭13自帶云臺，支持水平350°、上下100°范圍轉(zhuǎn)動，其外型小巧美觀、安裝方便、適合各種場合，可實時監(jiān)控機組設(shè)備運行情況和泄水點，確保監(jiān)控沒有死角。 監(jiān)控畫面可通過系統(tǒng)配置的視頻切換矩陣，投影到前方大屏幕和大屏幕電視機上進行顯示。具體實施結(jié)構(gòu)中，換熱子站網(wǎng)絡(luò)攝像頭運用32位處理器以及具有百萬像素處理能力的專業(yè)視頻編解碼芯片，采用H. 264MainProfiIeiLevel 3. O壓縮格式，圖像更清晰，碼流更小，便于網(wǎng)絡(luò)傳送以及節(jié)省存儲空間；各傳感器均采用CMOS傳感器，支持720P(1280*720) 視頻編碼，支持各種視頻參數(shù)的調(diào)整，適應(yīng)用戶各種瀏覽要求。本發(fā)明系統(tǒng)添加刪除等站點管理設(shè)計參數(shù)全面，功能強大?？梢匀我鈩h除站點，也可以任意添加站點，還可以對現(xiàn)有站點進行任意修改，修改任意站點參數(shù)對系統(tǒng)不會造成影響。通過該系統(tǒng)可知直觀瀏覽現(xiàn)有站點的各個參數(shù)，包括站點IP地址、站點名稱、站點地理位置、自控周期、室外計算/下發(fā)周期、當(dāng)前控制策略模式、當(dāng)前各開關(guān)(報警開關(guān)、電流回傳功能開關(guān))狀況、網(wǎng)絡(luò)在線與否以及當(dāng)前站點歸屬、支路號、供熱面積等。
權(quán)利要求
1.一種換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于由位于供熱站的中央監(jiān)控總站(I)、 多個位于終端用戶場域的換熱子站(II)以及基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)(3)組成，中央監(jiān)控總站⑴內(nèi)包括有帶圖像處理單元(5)的監(jiān)控主機(I)、配設(shè)了投影機⑶的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(6a)、ADSL調(diào)制解調(diào)器(4a)以及帶路由功能的MODEM交換機(2a)，各換熱子站(II) 內(nèi)均包括有帶路由功能的MODEM交換機(2b)、ADSL調(diào)制解調(diào)器(4b)、配設(shè)了攝像頭的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(6b)以及配置了傳感器和熱量計的PLC控制器(7)，中央監(jiān)控總站(I)中監(jiān)控主機(I)的信號控制輸出/輸入端依次通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(6a)、ADSL調(diào)制解調(diào)器 (4a)、MODEM交換機(2a)和基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)(3)后，再分別依次經(jīng)各換熱子站(II) 內(nèi)的MODEM交換機(2b)、ADSL調(diào)制解調(diào)器(4b)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(6b)后與各PLC控制器(7)的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于中央監(jiān)控總站(I) 的監(jiān)控主機(I)由并列設(shè)置的主用監(jiān)控主機、備用監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控主機構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于中央監(jiān)控總站(I) 的監(jiān)控主機(I)通過VGA切換矩陣模塊(10)聯(lián)接配設(shè)有顯示器(9)和彩色激光打印機
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于換熱子站(II)中為工業(yè)以太網(wǎng)交換機(6b)配置的攝像頭包括至少一個固定攝像頭(12)和至少一個移動攝像頭(13)ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于換熱子站(II)中為PLC控制器(7)配置的傳感器為采用CNOS模塊的進水溫度傳感器、回進水溫度傳感器、 壓力傳感器和流量傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于換熱子站(II)中的 PLC控制器電聯(lián)接有用于控制換熱站進水閥、出水閥、循環(huán)泵、補水泵工作的電動調(diào)控裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換熱站智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，由中央監(jiān)控總站、多個換熱子站和基于因特網(wǎng)的VPN網(wǎng)絡(luò)組成，中央監(jiān)控總站內(nèi)包括監(jiān)控主機、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器及MODEM交換機，各換熱子站內(nèi)均包括有MODEM交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機及PLC控制器，中央監(jiān)控總站中監(jiān)控主機的信號控制輸出/輸入端依次通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、MODEM交換機和VPN網(wǎng)絡(luò)后，再分別依次經(jīng)各換熱子站內(nèi)的MODEM交換機、ADSL調(diào)制解調(diào)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機后與各PLC控制器的信號控制輸入/輸出端進行通訊聯(lián)接。本發(fā)明實現(xiàn)了熱源控制一體化，管網(wǎng)智能化，終端用戶信息化，為整個供熱系統(tǒng)“按需供熱”提供了技術(shù)保障。
文檔編號G05B19/418GK102608986SQ20121009742
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者劉謙, 姚振民, 李西山 申請人:西安雷格流體科技有限公司