供暖溫度無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

./供暖溫度無線監(jiān)控系統(tǒng)目錄一、項(xiàng)目背景………3二、系統(tǒng)概述………4三、方案設(shè)計(jì)說明…………………43.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)………4GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端……4.1溫度傳感器………………5.2無線數(shù)據(jù)終端內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧…5.3支持自動(dòng)心跳,保持永久在線……………5.4支持參數(shù)配置,永久保存…………………6GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器………………6遠(yuǎn)程監(jiān)控中心…………………6四、系統(tǒng)特點(diǎn)…………7五、效益分析…………85.1解決供暖矛盾方面………………85.2對(duì)供暖企業(yè)節(jié)能減排方面………9項(xiàng)目背景我國北方地區(qū)冬季目前普遍采用集中供暖方式進(jìn)行供熱。供熱企業(yè)通過城市高溫供熱管道將熱水送至各居民小區(qū)、企業(yè)。近年來供暖過程中出現(xiàn)的矛盾一直困擾著政府、供暖單位和廣大居民。并且矛盾越來越突出,甚至引發(fā)惡性事件?？梢姽┡P(guān)系到千家萬戶,它涉及到百姓安居樂業(yè)和社會(huì)穩(wěn)定,尤其是從福利供暖向商品化供暖轉(zhuǎn)化過程中矛盾更為突出。我國各級(jí)政府對(duì)此問題十分重視,有些地區(qū)政府已把供暖的好壞作為政績來考核?，F(xiàn)行的供熱運(yùn)行管理仍處于手工操作階段,影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：1、供暖用戶由于地域分布較為離散,很難及時(shí)準(zhǔn)確地獲取供暖質(zhì)量；2、缺少全面的參數(shù)測量手段,無法對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行系統(tǒng)的分析判斷；3、系統(tǒng)運(yùn)行工況失調(diào)難以消除,造成用戶冷熱不均,溫度過低造成用戶不滿,溫度過高又造成能源的浪費(fèi)；4、供熱企業(yè)的終端用戶的室內(nèi)溫度沒有良好的采集措施,還依賴于人工測量記錄。不能建立從供暖-用戶-供暖這樣的一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)使,使資源更好的被充分利用無法實(shí)現(xiàn)。5、由于能源價(jià)格逐年上漲,供暖企業(yè)運(yùn)營成本升高,利潤下降。搞好城市集中供熱工程,必須要全面提高供熱技術(shù)水平。本系統(tǒng)正是針對(duì)有效的解決此類問題而開發(fā)的綜合管理系統(tǒng)。通過在城市各個(gè)用戶的采集點(diǎn)安裝終端采集設(shè)備,基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)、控制中心實(shí)時(shí)獲取供暖質(zhì)量數(shù)據(jù),對(duì)供暖質(zhì)量作出及時(shí)評(píng)估,為現(xiàn)有的供熱控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確及時(shí)的終端用戶的溫度信息。這樣就能使供熱控制系統(tǒng)做出正確判斷,修正給定參數(shù)。不但滿足了用戶的不同時(shí)間的供暖需求,使室內(nèi)的溫度在一個(gè)穩(wěn)定良好的范圍,同時(shí)可以有效提高供熱系統(tǒng)效率,達(dá)到節(jié)能減排的目的。降低供熱企業(yè)的運(yùn)營成本,不但得到良好的經(jīng)濟(jì)效益也得到了良好的社會(huì)效益。系統(tǒng)概述基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的供暖溫度無線監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)采集部分采用2個(gè)高精度溫度傳感器,精度高、實(shí)時(shí)性好。2、數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS和無線專用網(wǎng)絡(luò)模式,具有永遠(yuǎn)保持在線、組網(wǎng)簡單、維護(hù)方便的特點(diǎn)。3、溫度的采集和上傳可以設(shè)置多種模式。方案設(shè)計(jì)說明3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)拓?fù)鋱D本系統(tǒng)包括GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端、GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心三大部分。GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端:GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端集溫度采集、分析、處理、上傳等功能于一身,把從溫度傳感器獲取到的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后打包并以TCP/IP協(xié)議上傳到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)服務(wù)中心上。可以設(shè)定溫度采集時(shí)間、不通時(shí)間段的溫度采集時(shí)間間隔。.1溫度傳感器溫度傳感器采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器,溫范圍－55℃～＋125℃,精度為±0.05℃,無論測量的溫度范圍和精度都能滿足系統(tǒng)的要求。.2無線數(shù)據(jù)終端內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng),從硬件上,它可看作是嵌入式PC與無線GPRSMODEM的結(jié)合；它具備GPRS撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。.3支持自動(dòng)心跳,保持永久在線GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線,因此典型的GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能,這就要求GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線〔當(dāng)長時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí),移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端與中心的連接,心跳包就是數(shù)據(jù)采集傳輸終端與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包,以保持連接不被斷開、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。.4支持參數(shù)配置,永久保存GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端作為一種通信設(shè)備,其應(yīng)用場合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中,數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào),串口的波特率等都是不同的。因此,數(shù)據(jù)采集傳輸終端都應(yīng)支持參數(shù)配置,并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)〔一般為FLASH或EEPROM等。一旦上電,就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端支持定時(shí)上傳、實(shí)時(shí)上傳、按命令上傳等幾種工作方式。定時(shí)上傳：定時(shí)上傳是指數(shù)據(jù)采集傳輸終端可以實(shí)現(xiàn)按幾分鐘、幾小時(shí)、幾天等定時(shí)上傳到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)中心。實(shí)時(shí)上傳：實(shí)時(shí)上傳是指數(shù)據(jù)采集傳輸終端采集到溫度數(shù)據(jù)立即上傳。按命令上傳：按命令上傳是指根據(jù)程控制中心的命令按具體需求上傳。GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)保存GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸終端傳過來的鍋爐運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù),把整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有采集點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)一并保存起來。數(shù)據(jù)服務(wù)器為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來源,數(shù)據(jù)服務(wù)器的軟件平臺(tái)采用Microsoft公司開發(fā)的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer2000,從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心監(jiān)控中心上運(yùn)行的是一套C/S結(jié)構(gòu)的監(jiān)控軟件系統(tǒng),它能完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視、歷史曲線分析、歷史報(bào)表與實(shí)時(shí)報(bào)表、硬件檢測、曲線分析、自動(dòng)報(bào)警和報(bào)警記錄分析等功能?！魧?shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視：在此界面下,系統(tǒng)以曲線方式實(shí)時(shí)地顯示每個(gè)所監(jiān)控的監(jiān)控點(diǎn)的溫度參數(shù),每種曲線分為預(yù)期曲線和實(shí)際曲線,工作人員可以很方便地看到實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)和預(yù)期參數(shù)的差距,從而為供暖系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整提供了必要的依據(jù)?！魵v史曲線分析：在此界面中可以通過查詢顯示一定時(shí)間段<數(shù)月、數(shù)天>內(nèi)的溫度數(shù)據(jù),并且可以生成數(shù)據(jù)曲線,方便工作人員直觀地分析整體的供暖效果。◆打印報(bào)表：此界面主要是用于打印報(bào)表數(shù)據(jù),在打印報(bào)表頁面里．可以打印實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),也可以打印歷史的數(shù)據(jù)?！粲布z測分析：此界面實(shí)時(shí)顯示每路監(jiān)測點(diǎn)的連接狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)有某路監(jiān)測點(diǎn)斷線,應(yīng)及時(shí)派人到現(xiàn)場檢查設(shè)備的運(yùn)行情況?！糇詣?dòng)報(bào)警和報(bào)警分析：在報(bào)警窗口界面中,主要對(duì)報(bào)警值進(jìn)行顯示,可以顯示報(bào)警詳細(xì)數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：換熱站號(hào)、報(bào)警內(nèi)容<溫度>、報(bào)警門限、當(dāng)前報(bào)警值、報(bào)警時(shí)間,報(bào)警窗口記錄頁面中的打印功能既可以打印即時(shí)報(bào)警記錄,也可以打印歷史報(bào)警記錄。四、系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式采用GPRS模式,不受地域限制,無須增加額外的布線投入。采用GPRS公網(wǎng)通信,全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi),省去昂貴的漫游費(fèi)用,GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi),<1分-3分/1K字節(jié)>,也可以按包月不限流量收費(fèi),從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。先進(jìn)性采用先進(jìn)的軟、硬件的同時(shí),貫徹了數(shù)字化、信息化環(huán)保的先進(jìn)思想,使企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí),使控制系統(tǒng)有機(jī)地成為企業(yè)整個(gè)IT架構(gòu)的一部分。實(shí)時(shí)性強(qiáng)GPRS具有實(shí)時(shí)在線的特性,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小,并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸,因此監(jiān)控中心可以多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)之間快速,實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信,很好地滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右,完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率〔≥10Kbps的需求。穩(wěn)定性高與SMS短信息方式相比,數(shù)據(jù)采集傳輸終端采用面向連接的TCP協(xié)議通信,避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象,保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制,并具備極強(qiáng)的抗干擾性能。五、效益分析5.1解決供暖矛盾方面本系統(tǒng)通過溫度采集實(shí)現(xiàn)了能及時(shí)地對(duì)供暖參數(shù)閉環(huán)調(diào)節(jié)的功能,有效地解決了供暖系統(tǒng)供需矛盾的問題〔如下圖。5.2對(duì)供暖企業(yè)節(jié)能減排方面?zhèn)鹘y(tǒng)供暖情況示意圖通過上圖可以看出,由于傳統(tǒng)的供暖方式對(duì)用戶實(shí)際的供暖情況不能及時(shí)獲取,造成供熱參數(shù)的調(diào)節(jié)不及時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)供暖溫度過低或者過熱的情況,溫度過低會(huì)造成用戶的不滿意,產(chǎn)生供需矛盾；過熱會(huì)增大供暖成本的增加,資源的浪費(fèi)。由于本系統(tǒng)能及時(shí)獲取實(shí)際供暖情況,反饋信息及時(shí)準(zhǔn)確,以便工作人員迅速調(diào)節(jié)供暖參數(shù),使供暖曲線穩(wěn)定在預(yù)期溫度范圍內(nèi)。本系統(tǒng)集無線通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器