測控專業(yè)文獻綜述-畢業(yè)實習(xí)報告-

PAGE1PAGE1內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院測控專業(yè)畢業(yè)實習(xí)報告——文獻綜述題目：基于GPRS的熱網(wǎng)遠程監(jiān)控裝置設(shè)計學(xué)生姓名：岑驥龍學(xué)號：0967112105專業(yè)：測控技術(shù)與儀器班級：測控2009-1指導(dǎo)教師：趙建敏目錄TOC\o"1-2"\h\u23337第一章引言 142101.1關(guān)于熱網(wǎng)監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀 1175641.2熱力站監(jiān)控裝置發(fā)展趨勢 125465第二章熱網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展 2282902.1熱網(wǎng)監(jiān)控技術(shù) 224242.2數(shù)據(jù)傳輸方式的比較 627543第三章總結(jié) 713994參考文獻 9圖2.1換熱站工藝流程圖熱力調(diào)度功能提供熱網(wǎng)手動、自動調(diào)度功能。熱力調(diào)度模塊結(jié)合天氣預(yù)報信息、歷史能耗數(shù)據(jù)預(yù)測每個熱力站以及熱源的供熱負荷，每天自動生成次日的熱網(wǎng)自動調(diào)度曲線，包括熱源（首站）的供水溫度、流量，各熱力站一次網(wǎng)/二次網(wǎng)的供水溫度、流量等參數(shù)曲線，調(diào)度員可以查看、修改調(diào)度曲線[][]潘曉峰.熱力站自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).控制系統(tǒng)，2011.力調(diào)度模塊將自動下發(fā)調(diào)度曲線至熱源（首站）、熱力站自動控制系統(tǒng)，各自控系統(tǒng)根據(jù)收到的調(diào)度曲線設(shè)定供熱參數(shù)，從而實現(xiàn)基于熱負荷預(yù)測的多熱力站綜合優(yōu)化調(diào)度[[]趙建敏，李琦.基于GPRS的供熱管網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].化工自動化及儀表，2012,39（6）:757-760.[]趙建敏，李琦.基于GPRS的供熱管網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].化工自動化及儀表，2012,39（6）:757-760.就近些年有關(guān)熱網(wǎng)監(jiān)控的研究來看，遠程監(jiān)控是普遍被應(yīng)用的，遠程監(jiān)控是通過無線通信、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用GPRS技術(shù)較為廣泛，遠程監(jiān)控的關(guān)鍵部分在于通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在較多使用GPRS分組交換通信技術(shù)，GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)（GeneralPacketRadioService）的簡稱[[]顧肇基.GSM網(wǎng)絡(luò)與GPRS[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.][]顧肇基.GSM網(wǎng)絡(luò)與GPRS[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.[]李軍.GPRS技術(shù)在供熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].價值工程，2010,（1）:164.圖2.2換網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖采用非對稱數(shù)字用戶環(huán)路ADSL建立數(shù)據(jù)通道，可以利用現(xiàn)有的電話線，加裝ADSLMODEM組成高速信息通道，是一種實時性較好、可靠性較高的通信方式，適用于組建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。各熱力站采用ADSL線路組建VPN(VirtualPrivateNetwork，虛擬專用網(wǎng)絡(luò))內(nèi)網(wǎng)與監(jiān)控中心VPN專網(wǎng)點對點相連并相互通信[[]周燕青，裴明哲.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在供熱管理的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2012,32（5）:15-17.[]周燕青，裴明哲.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在供熱管理的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2012,32（5）:15-17.Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。Zigbee聯(lián)盟制訂Zigbee可支持星形、樹形和網(wǎng)狀3種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，相對于其他無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，Zigbee更適合于組建大范圍的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，因為其近距離、低復(fù)雜度、低成本的特點，從而很適用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，還能夠嵌入各種設(shè)備[[][]程永生，王天添，王益祥.基于Zigbee的無線熱管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].測控技術(shù)，2008,27（4）:88-90.由此能夠看出Zigbee技術(shù)應(yīng)用到集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)中有很廣闊的前景。所以結(jié)合GPRS無線通信技術(shù)和Zigbee射頻技術(shù)可以給熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集增加一種新的解決方案。圖2.3無線熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補結(jié)構(gòu)在對溫度、壓力和流量數(shù)據(jù)進行傳輸與交互時，傳感器通過I/O接口與單片機通信，將溫度信號采樣、調(diào)理直接轉(zhuǎn)換為標準的數(shù)字信號再通過Zigbee和GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機，最后上位機對數(shù)據(jù)進行處理。[11][11]V.N.Melkumov,S.N.Kuznetsov,K.A.Sklyarov,A.A.Gorskikh.HEATANDGASSUPPLY,VENTILATION,AIRCONDITIONING,GASSUPPLYANDILLUMINATION[J].ScientificHeraldoftheVoronezhStateUniversityofArchitectureandCivilEngineering.ConstructionandArchitecture，2011,1（9）:42-49.當熱網(wǎng)地域分布廣，站點數(shù)量多而且分散，所處地形復(fù)雜時總線結(jié)構(gòu)的通訊方式不適用。另外由于天氣或城市高層建筑的影響會降低無線通訊的穩(wěn)定性。此時采用X.25分組交換網(wǎng)與X.28專線相結(jié)合的通訊方式[[]于洋，肖勝倫，王翠竹.基于無線射頻通信及GPRS技術(shù)的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2009,3（3）:61-63.[]于洋，肖勝倫，王翠竹.基于無線射頻通信及GPRS技術(shù)的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2009,3（3）:61-63.通過X.25技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，證實了該技術(shù)運行可靠，靈活方便，可擴展性大等優(yōu)點，因而X.25技術(shù)在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中有著較強的實用性和很大的推廣價值。無線射頻通信技術(shù)和GPRS技術(shù)的結(jié)合，是一種基于單片機和芯片上的無線射頻通信功能的設(shè)計方案。這種無線智能監(jiān)控系統(tǒng)具有安裝工程量小、投資成本低、組網(wǎng)靈活方便、系統(tǒng)升級空間大、后續(xù)維護費用低、數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定等優(yōu)點。為現(xiàn)代化節(jié)能型的集中供熱系統(tǒng)提供了成本低廉、便捷、安全可靠的監(jiān)控方案，具有廣泛推廣的實際應(yīng)用價值。許多研究者將GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與另外一種技術(shù)融合在一起來提升其遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?，如果把許多種通信方式結(jié)合起來，那么無論在城市還是在山地的環(huán)境下，仍能夠保持良好的通信效果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一個監(jiān)控中心和若干個匯聚節(jié)點、傳感器節(jié)點組成。傳感器節(jié)點安裝在需要采集數(shù)據(jù)的小區(qū)建筑物屋頂，匯聚節(jié)點安裝在熱力站，它們共同組成傳感局域網(wǎng)，每個傳感局域網(wǎng)內(nèi)部都由一個匯聚節(jié)點和多個傳感器節(jié)點組成，傳感器節(jié)點開機后自動組成以匯聚節(jié)點為根節(jié)點的樹狀分級網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點采集的小區(qū)客戶端工況數(shù)據(jù)通過無線方式匯聚到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器匯聚節(jié)點，熱力站傳感器采集熱力站內(nèi)現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)由現(xiàn)場總線匯聚到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點借助GPRS網(wǎng)絡(luò)將兩種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)最終發(fā)送至Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心服務(wù)器通過訪問Internet獲得數(shù)據(jù)[[]張坤，李旭東，李琦.熱網(wǎng)遠程監(jiān)控中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計與實現(xiàn)[J].化工自動化及儀表，2012,39（7）:888-891.[]張坤，李旭東，李琦.熱網(wǎng)遠程監(jiān)控中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計與實現(xiàn)[J].化工自動化及儀表，2012,39（7）:888-891.2.2數(shù)據(jù)傳輸方式的比較熱網(wǎng)監(jiān)控中心和各個熱力站之間的數(shù)據(jù)傳輸通常采用的是電話撥號方式和無線網(wǎng)絡(luò)方式，二者通訊方式都是基于運營商的公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，避免供暖企業(yè)自建通訊系統(tǒng)時，麻煩的申請手續(xù)和高昂的維護成本。通常電話撥號的方式局限性大，要求熱力站內(nèi)必須裝有電話線。電話撥號方式按時間計費，如遇到數(shù)據(jù)量大、網(wǎng)絡(luò)堵塞是需要的通訊時間便會延長。電話撥號方式無法實時在線，當一次數(shù)據(jù)傳輸完畢后，就取消和熱網(wǎng)監(jiān)控中心的連接。另外電話撥號方式還需調(diào)制解調(diào)器與服務(wù)器相連，服務(wù)器通過調(diào)制解調(diào)器與各個熱力站進行數(shù)據(jù)通訊[[][]顧良翠，吳超宇.基于Web的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].長春工程學(xué)報，2005，6（3）:60-62.第三章總結(jié)遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用了多項先進技術(shù)(包括可編程控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)、單片機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)等)，執(zhí)行中央監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、現(xiàn)場控制的設(shè)計方案，成功實現(xiàn)了熱力站遠程監(jiān)控系統(tǒng)自動化，從而減少了人力投入，加強了管理力度，減少了能源消耗，同時提高了供熱穩(wěn)定性。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用使分散的熱力站成為了一個整體，實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)各熱力站的統(tǒng)一調(diào)度管理，確保了集中供熱系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序地安全運行。熱網(wǎng)運行參數(shù)的實時采集，實現(xiàn)了監(jiān)控中心顯示參數(shù)與熱力站運行參數(shù)保持同步。熱網(wǎng)運行參數(shù)的全面監(jiān)控，實現(xiàn)了調(diào)度人員全面、直觀地掌握從熱源到熱力站的運行情況[[]姜煒.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2010,30（7）:15-17.[]姜煒.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2010,30（7）:15-17.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)需要，靈活采用GPRS、ADSL、局域網(wǎng)等多種連接方式。一般而言，熱力站自控系統(tǒng)通常通過ADSL網(wǎng)絡(luò)或者內(nèi)部局域網(wǎng)連接調(diào)度中心；鍋爐房自控系統(tǒng)通過內(nèi)部局域網(wǎng)連接調(diào)度中心；分散安裝的熱量表、室內(nèi)溫度傳感器、管網(wǎng)診斷設(shè)備等則由數(shù)據(jù)采集器集中數(shù)據(jù)后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接調(diào)度中心[[]李德英，趙錫晶.LabVIEW在熱力站監(jiān)控中的應(yīng)用[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2002,18（1）:5-7.[]李德英，趙錫晶.LabVIEW在熱力站監(jiān)控中的應(yīng)用[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2002,18（1）:5-7.采用Zigbee這種短距離無線通信技術(shù),在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案中不需要重新布線就可以有效地進行溫度采集和控制;GPRS通信方式有瞬間上網(wǎng)、永遠在線、快速傳送、按量計費、數(shù)據(jù)吞吐量大的優(yōu)點。所以基于Zigbee和GPRS技術(shù)的系統(tǒng)可以給熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集增加一種新的解決方案,但也需要對熱閥進行數(shù)字化升級。隨著無線通信的發(fā)展,Zigbee短距離無線通信技術(shù)和GPRS移動通信技術(shù)將在工控系統(tǒng)中有廣闊的發(fā)展前景。供熱運營管理系統(tǒng)安裝在調(diào)度中心的服務(wù)器及監(jiān)控計算機中。服務(wù)器內(nèi)置實時數(shù)據(jù)庫，接收來自網(wǎng)絡(luò)的實時數(shù)據(jù)。監(jiān)控計算機將服務(wù)器中的數(shù)據(jù)通過GIS地圖、報警、趨勢圖等形式展示，以便監(jiān)控調(diào)度。調(diào)度人員可在監(jiān)控計算機中下發(fā)調(diào)度指令到各監(jiān)控點，實現(xiàn)多熱源多熱力站的協(xié)調(diào)調(diào)度。運營管理系統(tǒng)的能耗分析功能提供整個熱力系統(tǒng)的運行效率分析報告，使得整個系統(tǒng)的能耗信息透明化。能耗分析模塊將統(tǒng)計整個熱網(wǎng)系統(tǒng)以及各個供熱小區(qū)的供熱合格率、平均能耗、耗水量、耗電量，以及熱源熱轉(zhuǎn)化效率、一次管網(wǎng)輸送效率、熱力站傳熱效率、二次管網(wǎng)輸送效率等能耗數(shù)據(jù)[[]徐惠琴.淺析無人值守?zé)崃φ镜脑O(shè)計與實現(xiàn)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2012,22（11）:125-127.[]徐惠琴.淺析無人值守?zé)崃φ镜脑O(shè)計與實現(xiàn)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2012,22（11）:125-127.使用GPRS構(gòu)建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠極大的方便數(shù)據(jù)傳送。但是基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)存在安裝工程量大、投資多、后續(xù)維護費用高，系統(tǒng)升級空間小，不可靠等缺點。雖然無線GPRS通訊方式的初投資比電話撥號通訊方式要多,但這多出的初投資在經(jīng)過一個采暖季的使用后就可以從GPRS的通訊費中節(jié)省出來。而且無線GPRS通訊方式的實時在線功能,可以將熱力站運行數(shù)據(jù)即時、快速、準確地上傳到熱網(wǎng)監(jiān)控中心,使運行人員掌握最新的運行工況[[]吳云峰，周龍軍.基于GPRS技術(shù)PLC遠程通信應(yīng)用于城市熱網(wǎng)監(jiān)控[J].區(qū)域供熱，2012,（6）:17-20.[]吳云峰，周龍軍.基于GPRS技術(shù)PLC遠程通信應(yīng)用于城市熱網(wǎng)監(jiān)控[J].區(qū)域供熱，2012,（6）:17-20.[19]YangLi1,KeZhang.ResearchonApplicationofZigBeeTechnologyinFlammableandExplosiveEnvironment.WirelessSensorNetwork,2010,467-471.[20]JoséLuisGarcía-Dorado·EduardoMaga?a·PedroReviriego·MikelIzal·DanielMorató·JuanAntonioMaestro·JavierAracil·JorgeE.LópezdeVergara.Networkmonitoringforenergyefficiencyinlarge-scalenetworks:thecaseoftheSpanishAcademicNetwork.2012,1284-1303.[21]SeksanUdomsria,ChrisBalesb,AndrewR.Martina,ViktoriaMartin.Decentra