简介： 以STEC2000热网监控系统为平台，介绍了热网监控系统的各部分组成，着重分析了计量收费后对热网控制系统提出新的软硬件功能需求。
关键字：集中供热网 计算机控制 计量收费
0 概述
在供收费后，热网由过去的定流量运行变为变流量运行，如果热网运行不进行相应的技术改造、向计算机监控系统靠拢，则热网为了保障充足的资用压头，只能用高扬程泵运行，造成运行电耗上升、控制系统难以保障正常工作。因此，供收费后热网运行必须逐渐实现计算机监控。供收费后计算机监控系统的控制原则及策略，已有文献阐述，本文仅就如何实现这种控制策略、如何搭建控制系统做简单介绍。为了更清楚地描述，这里以硕人时代STEC2000热网集中监控系统为例进行说明。
该热网集中监控系统是一整套软件和硬件平台。上位监控中心是热网运行和管理软件HOMS2.0，现场控制设备为嵌入式控制器。该控制系统能可靠的完成对热源、热网及热力站的数据采集及监控。该热网监控系统采用分布式计算机系统结构，即分散控制、集中管理。监控中心与热力站控制相互独立，互相协调。热力站控制完成现场控制所需的全部功能：包括采集、分析计算、控制输出、报警、显示操作等。监控中心进行集中监测，重要事件报警处理、调度指令发布，为各热力站的现场控制提供参考。概括起来也可以叫做：“中央监测，统一调度，现场控制”。这种控制模式经过多年的实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经非常成熟，是适合中国国情的热网集中监控系统运行模式之一。在物理层面上它主要由三部分组成：监控中心、通讯网络、现场监控设备；在软件层面上主要包括三部分：现场控制软件、通讯软件和中央监控调度软件。
1 监控中心
热网的中央监控系统安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场控制器的数据，监测现场控制器的运行情况并指导操作员进行操作。服务器实时地从现场控制器采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场控制器发送控制和参数设置指令。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到热力站运行的数据并向热力站下达指令。
热网监控中心主要由服务器、管理工作站组成。对于系统规模较大的热力企业来说，如果热力站规模超过20个以上，建议采用专用的数据库服务器、通讯服务器以及网络服务器，运行管理人员主要通过工作站完成各自的工作。典型的监控中心方案见图1。
除了监控中心的硬件配置以外，热网的运行管理软件可以说更为重要，能否提供一套适合热力企业的运行管理软件是选择整个热网监控系统的核心环节。对于已经跨入21世纪的热力企业来说，任何系统管理软件所不可缺少的功能就是网络化。对于热力而言，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；采集所有热力站的历史数据、实时数据，建立大型历史数据库；先进的报警管理功能，可以随时接收来自各热力站的故障报警，发出报警信息；优秀的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；其它常用控制软件的趋势曲线、报警记录、权限管理等。
2 通讯网络
通讯是整个热网控制系统联络的枢纽，各个热力站、热源、管道监控节点和泵站通过通讯系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。
随着网络技术的飞速发展，各种虚拟宽带技术越来越成熟，从最初的ISDN到ADSL、VPN（虚拟专用网）、VPDN（虚拟拨号专用网），用户选择的空间越来越大，而且各个地方由于电信部门提供的服务在价格和技术上差异较大，对于通讯方式的选择应该结合实际情况进行仔细分析和比较，最终选择最适合自己的通讯方式。
该热网监控系统的通讯部分可以分为上位计算机、现场控制器和通讯网络三个部分，其中各部分实现的功能如下：
2.1 上位计算机
1）实时数据采集功能：快速扫描各换热站的最新数据，同时用户可以自己指定对哪些下位机进行数据采集，其中采集顺序可以灵活设定。
2）单站采集，即由用户指定采集某一个站的数据，单站采集中又分为采集单站的实时数据和采集单站的历史数据两种。
3）控制功能：可通过通讯程序来实现远程控制现场的目的。
4）接收下位机上传的故障：当下位机判断现场有故障时，比如回水压力过低了，或现场断电了（此种功能必须在UPS支持下才可以成功）会立刻给出报警信息并通知上位机。
2.2 现场控制器
现场控制器采用STEC2000嵌入式控制器，该控制器具备丰富的通讯接口。如电话接口（支持PSTN、VPDN等）、接工业以太网的网卡接口（支持ADSL等）、接工业总线的RS485等硬件接口，同时具备HTTP、FTP、PPP、TCP/IP等多种计算机通用软件协议。可以实现：
1）自动响应中央站呼叫，接收上位通讯调度软件的各种控制指令。
2）主动将报警信息发往监控中心报警点。
3）按要求给上位机提供各种数据等服务。
由于控制器采用了66MHZ的CPU以及嵌入式Linux操作系统，使得控制器本身如同一台功能强大的微型计算机，可以采用通常的以太网通讯协议和任何计算机进行通讯，如TCP/IP，PPP，HTTP，FTP。
2.3 通讯网络
通讯网络相当于一个邮政系统，把每个人发送的信件及时准确地传送到目的地，对于用户而言，通讯网络应该是“透明”的，即用户只需要关心自己要发送什么信件，而不必关心邮局是如何组织的。目前可供用户选择通讯网络时主要有如下四种方案：
1）公用电话网：直接采用调制解调器拨号、虚拟专用网络、ADSL等各种宽带技术。
2）移动通讯网络：GSM网络、GPRS网络。
3）无线网络：采用公用无线频段，自建无线发射、接受站。
4）自建有线网络：采用光纤、铜缆自行敷设专用网络。
对于热力企业来说，由于热力站所处位置地域分散，覆盖面积大，不管是自行建设无线网还是有线网，其通讯网络造价和维护费用都是相当可观的。因此采用公用的通讯网络应该是首选方案。
3 现场控制器
控制器主要由液晶显示操作终端和主控制器两部分组成。5寸彩色液晶显示屏主要完成各种监控画面、采集参数的显示，并接受一些参数设定的输入信息，响应用户键盘操作。其显示界面主要由三部分构成，如图2所示。
其中主控制器主要包括核心CPU板以及各种I/O板卡，其主要功能是对热网各运行参数（温度、压力、流量等）进行实时监控及采集，并根据气象环境和负荷的变化按预先设定的控制策略对网中的泵和调节阀进行自动调节，来实现换热机组或热力站的完全自动控制，同时通过VPDN、PSTN、ADSL等多种通讯方式与监控中心进行通讯。具体功能如下：
1）参数检测：主要完成管网现场过程的模拟量（如温度、压力、热量等）、状态量（如泵的状态、温度等）及脉冲量的测量。
2）数据存储：由于热网运行的大惰性和控制系统的非实时性，要求现场控制设备能按指定的时间间隔进行参数存储，一般情况下这些参数通过通讯网络定期传输到监控中心的服务器中。
3）通讯：内置调制解调器、以太网卡，可采用TCP/IP，PPP，HTTP，FTP协议支持PSTN、VPDN、ADSL等多种通讯方式。该控制器能够在主动或被动方式下与监控中心通过某种通讯网络进行数据通信，以便监控中心能了解系统的整个运行状况，做到系统协调优化运行。
4）显示操作功能：该控制器具备液晶显示和操作界面，以方便运行人员在现场对运行状况一目了然，同时可以人工直接控制调节系统运行工况。
5）报警功能：该控制器能够识别参数异常，并做出报警提示、报警上传等故障处理。
6）控制调节功能：该控制器能够灵活的完成室外温度补偿、自动补水、温度调节、流量调节等自动控制环节。如图3所示：
4 小结
在采用计量收费后，热网监控系统必须做出适当的控制策略调整，概况收费后对监控系统的影响，可以得出如下几个结论：
1）传统经验温度曲线的控制策略应该放弃，转为分阶段改变供水温度的力的变频控制方式；
2）作为变流量控制策略的补充方式，值班采暖等控制策略依然有效；
3）压力值的设定算法还需要进一步理论研究；
4）控制中心软件系统必须适应网络化的发展趋势，而不是将监控系统作为一个独立的信息系统，为企业最终的全面信息化管理奠定基础。
参考文献：
1 狄洪发等.热量计量收费后供热网的运行管理.暖通空调，30（5）2000
2 原贺新等. 热网计算机监控系统. 煤气与热力，（2），2000
