一、 项目简介
我国北方地区冬季目前普遍采用集中供暖方式进行供热。热电厂通过城市高温供热管道将热水送至各居民小区、企业中的换热站。在换热站，
高温管道（以下简称一次网）中的热水与进居室暖气片（以下简称二次网）的热水通过换热器交换热量。经过换热后，二次网中热水流入各居
室中. 为使各热力用户用热基本信息实时传输到中心调度，以根据用热情况安排生产，现对各热力用户测量仪表数据传输系统进行改造。
热网监控系统利用GPRS无线网络平台，将供热热网中的每个热网用户、热源厂以及热水换热站的用蒸汽或热水参数通过二次仪表、无线测控通
信模块发往热网监控中心热网服务器上的数据库上。并通过监控软件，对热网用户数据进行实时监控，并具备报警、趋势记录、结算累计、统
计分析等多项功能, 来实现各换热站现场参数的采集、调度室与各换热站的数据实时通讯控制，可以很好的解决许多存在的问题，可以有效提
高供热系统的自动化控制水平，并且能很大程度上提高供热行业的管理水平。供热工程中的自动控制对于保证供热系统优质供热、安全运行、
经济节能、环境保护具有十分重要的作用。
二、 系统组成
本系统主要由二次仪表设备，包括（流量计、流量积算仪、电镀阀、温度传感器，压力传感器）、GPRS数据采集远传测控设备（RTU）、GPRS网
络、热网监控管理中心（管理服务器+热网监控系统管理软件）等设备组成。
1、 二次仪表设备包括（流量计、流量积算仪、电镀阀、温度传感器，压力传感器）
二仪表主要测量热力站的累计流量、瞬时流量、累计热量、瞬时热量、管道出口一次温度、管道出口二次温度、管道回水温度、管道压力、电镀阀的开度等数据。
2、 GPRS数据采集远传测控设备（RTU）
GPRS数据采集远传测控设备采用GPRS通讯模式，GPRS通信模块同时支持常规网络和无线网络GPRS传输，适应广域数据集成，同时支持模拟量、开关量、数字信号的集成，可通过标准信号模拟量输入和RS232或RS485通讯线与二次仪表相连。
（1） 技术原理：
无线RTU是集成了模拟信号采集、过程IO控制和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，是小规模过程信号实施无线测控的最佳手段。
无线RTU内部具有一个高性能的微处理器，可以完成模拟信号的采集、量值转换和滤波处理等，数据的存储周期和上报周期可以根据用户环境的要求而调整，多点组网的方式非常灵活，既可以选择简单方便的GSM短消息方式，也可以选择高效实时的GPRS/CDMA网络方式。监控中心的建立
也是非常容易，目前流行的组态软件都可以直接接入，同时我公司也可以提供基于互联网WEB发布的测控系统，可以满足大多数用户的需求。
现采用和达电子科技DATGPRS V88产品为例
（2） 功能及特点：
- ●系统提供多种输入输出接口资源：
- a. 12路12位模拟量采集，输入阻抗250欧姆，标准4~20mA(1~5VDC)输入，也可在20mA范围内任意输入，量程和零点可任意设置。
- b. 8路脉冲量/开关量输入，脉冲量与开关量输入通过软件设置。
- c. 4个继电器(220VAC3A)形式的干触点输出，通过短信、GPRS指令远程设置可打开与关断继电器。
- d. 1个独立的RS232口，1个独立的RS485口，可作设置参数和仪表数据直读用，如流量计数据直读(流量计必须提供标准RS232/485接口和读取数据的协议)。
- e. 1个3.3VDC(I<45mA)输出，为霍尔元器件等小型一次仪表提供电源。
- f. 提供扩展板接口，可以和数据采集扩展板链接，实现更强功能的系统。
- ●报警功能：改变开关量状态报警（如上升沿报警和下降沿报警报警），模拟量上下限报警（如供水管网压力报警），流量报警（如瞬时流量过大和过小报警），并以短信和电话的形式通知负责人，同时可设置4个报警电话号码和4个IP(域名)地址。
- ●系统采用移动或联通的GSM/GPRS/CDMA通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、成本低等优点。
- ●数据定时保存，时间间隔可设置(1分钟~1天)，最多可保存一年的历史数据，用户可以模糊查询有效期内的历史数据。
- ●数据定时上传，为满足不同客户可同时设置4个总台电话号码和4个IP（GPRS）地址，上发时间间隔可独立设置(1分钟~1天)。
- ●系统具有智能纠错能力，对设置位数、设置范围、格式有错的都会提示，并指出出错的指令。
- ●一条短信包含多个时间段的数据，节约了数据费用。
- ●数据LCD显示，有键盘操作，可操作菜单设置参数，查询参数和查看历史数据，同时显示实时数据。
- ●与普通手机友好的短信互动，并密码验证，所有数据参数都可通过短信设置。
- ●可与上位机(PC机)实现数据交换,设置参数和查看数据。
- ●短信和GPRS数据包发送计数器，便于用户了解话费余额。
（3） GPRS测控设备内部结构图（RTU）
（4） GPRS测控设备组网原理图
RTU的通讯方式可以根据实际情况选择SMS/GPRS/CDMA网络，其他的工作参数如量程、开关量输入模式、存储周期、上报周期等可以通讯RTU初始
化软件予以设置。具体使用参照手册进行即可。
3、 GPRS网络
（1）GPRS通信的特点
GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。GPRS通信方式更适合于热网监测系统的通信业务。在供热的过程中有大量的数据需要工作人员及时的采集、记录，如果这些数据都要人工采集、记录的话势必给工作人员巨大的工作量，而且效率不高，于是我公司根据热力行业的实际工作情况设计了一套完整的热网监测管理通信解决方案，可以实现各站点瞬时流量、频率、差压、压力、温度、流体密度、累计流量、瞬时热量、累计热量、仪表内部时间的监测，并且通过增加现场仪表可以采集更多的数据。采集的参数可以通过报表输出或者以趋势曲线的方式显示、打印，以便供热部门及时发现供热的异常情况，管理和服务好用户。
（2）GPRS无线传输数据有以下优势：
- ●安装简单方便。GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的营业点无需进行拉线，埋线等工作。
- ●设备投资价格低。随着通信技术的发展，接受传送数据的GPRS模块已经比数传电台便宜的多。
- ●通信资费便宜。目前各地移动公司对GPRS资费包月比有线电话网络资费还便宜。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。
- ●量稳定可靠，永不掉线。
- ●GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。
- ●覆盖较好，相比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，），其网络覆盖是最好的。
- ●接入时间短，分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接。
4、热网监控管理中心（管理服务器+热网监控系统管理软件）
热网服务器放置于供热热网监控管理中心，并通过电信宽带与互联网相连。它的主要功能是：定时接收通信终端信号，通过移动及互联网发上来的热用户的用汽、热信息，进行处理，并放入数据库。
本系统网络结构如下：
三、 软件功能
(1)功能简介：
GPRS远程热网监测系统软件采用B/S结构，通过Internet互连网和GPRS网落接收现场换热站的数据，进行热用户的数据分析、显示、查询、统计、报表打印等功能，给用户提供一个直观、简单的操作平台。
软件登录界面如下：
（2）每一分钟做一次数据采集，将热力用户数据采集到数据服务器。
各热用户站实时数据如下图：
（3）能显示整个热网系统的供热管线图及地理分布图（及用户用热信息）。
各个热用户地理位置分布图如下
（4）集中显示各热用户重要参数（如瞬时流量、温度、压力、累计流量、报警状态、通讯状态）。应有重点用热单位的界面和报表功能，可随时增加或删除，操作应方便快捷。
（5）按区域、地块划分用户，注明长期用户和季节性用户，能单独显示各热用户子站的全部测量参数及设置参数。
（6）能自动生成各热用户的瞬时流量、温度、压力、累计流量、频率或差压的并行历史曲线，并可查询任意用户、任意参数、任意时段的历史数据，历史数据和曲线应便于转存和打印。
（7）能生成各热用户的用汽量日报表，月报表及年报表，且可生成分时等特殊报表的功能。任意组合用户测量趋势、测量参数累计、故障时段等趋势记录通过打印机打印输出。
（8）实时显示并记录就地流量测量系统的各种报警信息，如流量/压力/温度的超限、仪表工作电源不正常、不间断电源的电池欠压、交流市电消失、非法闯入、通讯故障等报警信息。
（9）根据不同部门和不同人员，可设置不同的操作权限，防止不同级别的操作人员越权操作。
（10）上位机系统软件及数据库软件应采用正式授权版本，保证其稳定可靠。该数据库应具备查询功能强、完整，能兼容不同通讯协议的功能。
（11）使用菜单驱动显示，保证用户指定一般技术人员就能编制，而不需要掌握机器语言和特殊编程语言，在系统中增加或改变一个点不应再编译系统。
（12）具有数据的存储功能，要求可以将所有的实时参数保留3年以上（数据每一分钟记录一次），所存储的数据能够以标准的方式获取存储的数据。
四、 系统特点
- ●基于GPRS或CDMA无线网络实现大范围内管线运行状态监测，为用户省去了昂贵的网络建设和维护费用，实时性高，组网费用低；
- ●监测信息丰富真实，系统响应速度快；
- ●大容量数据库，历史数据存储没有后顾之忧；
- ●多个分中心支持，GPRS接入，方便用户管理；
- ●高可靠工业级设计，维护简单；
- ●经济效益、社会效益显著,运行成本低廉；
五、结束语
该方案实现了对换热站运行参数的集中监视、控制，与老系统相比，可以大量的减少维护人员，部分换热站还实现了无人值守，提高企业的经济效益。与使用传统无线电台相比，该方案具备更好的抗干扰性（尤其是在城市中）、数据传输安全性。相信这种远程监控方案将在城市管网、热网、石油、地震检测、电力等一些无线远程数据监控中得到更大范围应用。