GPRS技术在城市热网远程监控系统的研究与应用*

曹 宇，田思庆，2，樊 爽，郑家风

(1.佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007； 3.佳木斯中恒热电有限公司，黑龙江 佳木斯 154007)

GPRS技术在城市热网远程监控系统的研究与应用*

曹 宇1，田思庆1，2，樊 爽3，郑家风1

(1.佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007； 2.佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007； 3.佳木斯中恒热电有限公司，黑龙江 佳木斯 154007)

为了有效地节约热网供暖用水，提高热水的使用效率，通过一段时间对城市热网系统的考察及分析，研究了一种基于GPRS技术的城市热网监控系统。通过在结构形式、工作原理上对热网监控系统做一些调整，可以大大提高热网运行效率。实践表明，该系统具有很好的应用价值，可以在较大程度上缓解供暖压力，提高工作效率，增加经济效益，为城市逐步实现科技化贡献自己的力量。

GPRS技术；热网；监控系统

随着网络技术的不断发展，针对以往供热公司在热网监控系统中使用通讯系统出现的问题，有了很明显的认识。本论文就是通过对城市热网监控系统的研究与改进，把GPRS技术运用到城市热网监控系统中，利用现代最先进的技术把以前的不充分供暖向充分供暖靠近，对各个供热站实现监控报警，进一步实现自动化监控。采用传感器来监控暖气管的温度及流量，实现供热系统科技化。供热公司的操作人员可以坐在监控室，根据各个供热站上传上来的温度、压力、流量等数据进行全方位的分析，利用自动化的方式，足不出户地对整个小区进行供暖。同时还可以利用供热系统里的查询与打印系统，不分时刻进行记录、查看、打印整个供热区域的温度、流量、压力等数据，方便快捷。

1 国内外研究现状

1.1 国外热网监控系统发展现状

在国外，尤其是欧美等一些发达国家，对热网监控系统具有很深的研究和认识，技术方面也比较成熟。在欧洲的一些国家，如德国、芬兰等，自动化水平非常高，他们的热网换热站基本上都是无人监控状态，中央控制室的调度中心对监控热网中各个换热站的运行参数监控非常方便、快捷。如ABB公司研发的热网监控系统，通过对瑞典马尔默城市的热网采取集中监控，实践表明，其自动化程度非常高，系统自运行以来，其可靠性和稳定性得到一致的好评。欧美等发达国家通过采取中央监控，可以在很高效、很经济的情况下投入运行，通过对换热站的温度、流量、热网管道等的监控，可以很好地满足居民的日常生活，而且换热站也可根据室外温度进行供水温度调节，并通过热网用户压力差调节变频器，实现变流量运行。

1.2 国内热网监控系统发展现状

我国在热网监控系统的研究就比较落后。到目前为止，北方还有一些区域采用手动控制换热站的方式来给居民供暖，热网工作人员通过把各个换热站的数据收集起来，然后根据实际情况，调节参数进行控制，这种方式费时费力，非常繁琐。随着科技的进步，我国在集中供热方面取得了长足的进步，热网监控系统的自动化水平也在逐年提高。从早期的单板机作为下位机，通过铺设其专有的通讯网络，与上位机实现数据传输的热网监控系统，到集成多功能数据采集系统等作为现场监控工具，通过在通讯方式上的多元呈现，光缆、GPRS等也成为热网监控的通讯方式。在监控中心采用组态结构，可以实时在线监控，在线存储，分析、报警等[2]。

但是相比于欧洲等集中供热事业发达的国家，我国在技术，设备，供热质量等方面都存在较大差距。针对国内与国外的不足，本论文设计了一种基于GPRS技术的热网远程控制系统，通过该系统可以很好地改善国内一些监控系统的不足，非常值得推广应用。

2 热网监控系统的概述

在现如今的供热系统里，大多数区域都采用热网远程监控系统来监控热水流量。在我国北方的很多地区，根据各个城市的特点，也采用很多的方式为居民供暖。随着城市化进程的进一步加快，城市里面的高楼大厦也越来越多，给供热部门就提出了很高的要求。但就目前形势来看，供热公司采用的远程自动监控系统，通过设置管理监控中心，用GPRS技术发送信号的形式，将各个信号发射到各个供热站的监控系统中，在远程监控系统中，通过信号的传输把各个供热子站连接起来，使得这个系统能够实现电磁阀的开关控制。整个热网远程监控系统能够合理的监控供热温度、流量、压力等，可以很及时的满足热网用户的需求[1]。

3 热网监控系统的硬件设计

基于GPRS技术的热网远程监控系统主要由热网中心监控室、GPRS采集监控终端、比例电磁阀、温湿度传感器、流量检测器等设备组成[2]。基于GPRS技术的热网远程监控系统网络结构分为三层：第一层主要是由计算机和以太网组成，是系统的监控中心；第二层是GPRS无线采集监控器，与第一层相比不需要电缆连接；第三层则为比例电磁阀与传感器采集，热网系统所需要的传感器和比例电磁阀与GPRS无线采集器只要一根电缆连接，基于GPRS技术的热网远程监控系统图如图1所示。

图1 热网远程监控系统

GPRS热网远程监控系统网络结构分为三层：

第一层是主要由计算机和以太网组成的热网远程监控中心。通过计算机的界面可以实时进行热网参数设置，然后通过专用的软件进行存储，显示出实时的数据和图表。有自动监控系统，同时也有人工操作系统(应对特殊的情况)。然后也可以根据外部环境温度，有目的的进行供暖。建立GPRS中心连接有两种方式：1) 在中心监控室服务器里采用固定IP地址，中心不用扩容即可满足监控点数量的增加(适合200个左右)。2) 在中心监控站采用动态IP地址，中心不用扩容即可满足监控点数量的增加(适合几十个左右)[3]。

第二层则为GPRS无线采集监控器，该终端支持RS-485或者RS-232方式的用户数据接口，这样可以介入传感器、PLC等设备，创建数据传输通道，把现场的实时数据发送到计算机中心监控室。

第三层为比例电磁阀与传感器采集，通过所有传感器感知到的数据通过GPRS无线传输中断传至第三层。传感器通过采集到的用户数据，并通过A/D转换，信号进行处理，在未处理的情况下，根据不同用户的需求，确定供热流量，然后监控信号进行输出，通过结合中央管理计算机的质量，监控比例电磁阀的开关，实现自动化监控热网系统[4]。

4 热网远程监控系统的工作原理

在热网远程监控系统里，由于自动化远程监控系统的加入，可以很好地按照供热的基本要求进行集中操作监控，热网远程监控系统由于其自身的特点，各个热力站分散的区域不同，通过集中分布工作，可以很好地降低供热成本，实现供暖的均匀自动化，这样也可以充分发挥自动化监控系统的作用，提高供暖的质量，获得很好的经济效益。热网远程监控系统是由一个集中监控中心室系统和各个热力站子系统组成，每个监控系统操控着本区域相邻的比例电磁阀，传感器把收集到的信息利用信息采集系统统一提供给中央计算机统一管理。为了使得中央计算机能够较快地监控供暖热水流量，中央监控器将热网用户的温湿度等结果发送到计算机，然后根据数据的分析结果，根据不同用户家庭的实际情况进行相应的供暖，从而能够很准确地监控阀门的开关。在操作系统里，为了更好设置供暖参数，现场操作人员通过对中央监控系统的监控，对系统内部实际情况作快速的调整，这样也能很好地实现对用户的监控，将供暖的数据及时进行存储，总结供暖规律，为了以后更好的满足用户需求，提高供暖效率提供非常可靠的数据。当然如遇到特殊情况，也可以通过人工操作来监控。要想在供暖过程中真正地实现热水流量的高效利用，不仅要对热网监控系统进行监控，同时也要对热水流量、温湿度情况、压力、用户的要求进行观察总结，再加上自动化远程监控系统，这样可以更好的服务于每一个用户[5]。

5 结束语

综上所述，随着科技的发展，技术的进步，供暖用户对室内暖气的要求也越来越高。热网远程监控系统就是在此基础上研发的，通过对传统供暖方式的改进，并结合室内外环境、压力、流量等一些数据作为参考，通过实际验证，该系统可以很好地满足现阶段的供暖要求，在很大程度上提高了供暖效率，实现热水资源的自动化，达到节约资源的目的。

[1] 黎锦钰.基于无线传感网的温湿度系统应用研究[J].科技风，2014(10):62.

[2] 姬晓鹏.无线网桥的应用以及技术特征分析[J]. 计算机应用技术,2014(10):187-188.

[3] 张杨，刘陟升.供水管网监控系统分析及探索[J].电子世界,2014(6):69-70.

[4] 齐长清.能源计量GPRS无线数据采集系统开发和应用[J].甘肃冶金,2015(2):123-124.

[5] 焦蓉.面向连接的无线窄带信道传输协议[J].计算机系统应用,2015,24(3):133-138.

Research and Application of GPRS Technology in City Heating Network Remote Control System

Cao Yu1, Tian Siqing1,2, Fan Shuang3, Zheng Jiafeng1

(1.CollegeofMechanicalEngineering,JiamusiUniversity,JiamusiHeilongjiang154007,China; 2.CollegeofInformationScienceandElectronicTechnology,JiamusiUniversity,JiamusiHeilongjiang154007,China; 3.JiamusiZhonghengThermalPowerCo.,Ltd.JiamusiHeilongjiang154007,China)

In order to effectively save the water heating network heating, improve the use of hot water efficiency, a city heating network supervising system based on GPRS technology is designed during a period of investigation and analysis for the city heating network system. The heating network running efficiency is greatly improved by some adjustment on structure and working principle of the system. Practice shows that the system has a good application value.

GPRS technology; heating network; surveillance system

2016-11-30

2016-12-15

佳木斯大学应用重点项目(12Z2201526)；佳木斯大学研究生科技创新项目LZ2016_002。

曹 宇(1991- )，男，硕士研究生，研究方向：农业电气化与自动化。

田思庆(1965- )，男，教授，硕士生导师，研究方向：农业电气化与自动化。

1674- 4578(2017)01- 0090- 03

TP 274

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