基于物聯網的城市熱網/換熱站遠程無線數據采集與監控系統

關鍵詞：換熱站 無線 監控

一、系統背景：
集中供熱是由集中熱源所產生的蒸汽、熱水通過管網供給一個城市或部分地區生產和生活使用的供熱方式，它具有舒適、節能、環保、安全等特點，由于我國城市規模的不斷擴大，城市集中供熱網覆蓋的范圍也越來越大，換熱站的數量越來越多，供熱面積越來越大，所以實現城市集中供熱是城市能源建設的一項基礎設施，是城市現代化的一個重要標志，也是國家能源合理分配和利用的一項重要措施。
換熱站是連接供熱公司和用戶的重要環節，其工作安全性、可靠性直接影響了供熱質量。換熱站大都采用人員值守方式，一方面浪費人力；另一方面出現事故隱患時操作人員難以發現，易造成設備事故。同時，各換熱站獨立運行，難以達到供熱系統的整體狀態，易造成熱力失衡，影響供熱效果并造成能源的極大浪費。
換熱站遠程監控（換熱站自動控制系統）很好的解決了上述問題，可實現遠程監測各換熱站內一次網、二次網溫度、壓力、流量數據；循環泵、補水泵運行狀態；補水箱液位、調節閥開度等實時信息，并可對換熱過程進行有效的控制。
換熱站遠程監控（換熱站自動控制系統）實現了換熱站的無人值守，工作人員在監控中心即可實時了解整個換熱系統的運行狀況，并可遠程或自動調節供熱設備。該系統為保障熱網的熱力平衡和供熱系統的安全、可靠運行發揮了重要作用。

二、系統組成
本項目思路是對于現在標準化的換熱站，提供一套集成的數據采集控制系統，革新現有站控系統定制模式的缺陷，并解決部分集成站因成本、工期、人員技術等問題安裝不起的問題。
BHenergy的換熱站無線遠程監控系統是以計算機為基礎，以遠程測控終端RTU 為核心，加上無線數據采集設備等組成，對現場儀表進行數據采集與控制，實現實時監視、數據采集、設備控制、數據存儲、參數調節以及各類信號報警等各項功能。站控系統可以在線實時準確的呈現各換熱站的運行現狀，完成緊急情況下的報警，實現對換熱站進行整體集中的管理，管理人員可以在監控中心遠程監測站內液體液位或進站壓力、泵組工作狀態、出站流量、出站壓力等，提高了系統運行的安全性，為全面實現企業信息化奠定基礎。

三、工藝流程
換熱站根據大小規模的不同，其設備工藝流程也各不相同，但目前標準站邏輯流程是一致的。

四、系統框架
1、換熱站站控系統框架如下圖所示。熱電廠的一次網供水在換熱站通過換熱器跟二次網供水進行熱交換，交換后供用戶使用。 

2、監測點站控系統具體硬件設備應用框架如下，現場儀表通過Zigbee信號采集數據后發送到RTU上，再經由RTU上傳到局域網或者云端服務器上，用戶通過顯示器或者手持設備即可看到采集數據，同時可以遠程遙控繼電器開關；

五、硬件簡介

（1）遠程測控終端（RTU BH1320）
工作電源：220V AC ±30% 或者 24V DC
RS-485接口：2路
RS-232接口：2路
Ethernet接口：1路
USB接口：1個
AI接口：8路
DI接口：4路
DO接口：4路（用于輸出場合，如電機的啟動、閥門開關等）
帶語音輸出接口
帶24V電源輸出接口
通信規約：MODBUS RTU/ascii   /TCP、DNP3.0、可定制儀表協議
數據傳輸：
GPRS/CDMA、Ethernet、Zigbee、WiFi、433M、PLC、RS-485/RS-232等多種方式可選
工作溫度：-40℃ ～ +80℃
工作濕度：≤95%
防護等級：IP65 

（2）無線壓力變送器（BH1740）
信號傳輸：Zigbee無線
傳輸距離：普通型150m，增強型500m
工作電源：3.6V鋰電池
電池壽命：≥3年（1分鐘上傳一次）
壓力量程：0～60 MPa 可訂制
精度等級：0.5級
過載壓力： 150% F.S
上報周期：1分～12小時 可設定
過程接口：M20×1.5（或按要求訂制）
防爆等級：Exib ⅡB T4 Gb
外殼防護：IP67
工作環境溫度：-40℃～70℃
工作環境濕度：≤95% RH

（3）無線溫度變送器（BH1750）
信號傳輸：Zigbee無線
傳輸距離：普通型150m，增強型500m
工作電源：3.6V鋰電池
電池壽命：≥3年（1分鐘上傳一次）
溫度量程：-50℃～650℃（可訂制）
測量誤差：±1.0℃
上報周期：1分～12小時 可設定
防爆等級：本安型Exia ⅡB T4 GB
外殼防護：IP67
工作環境溫度：-40℃～80℃
工作環境濕度：≤97% RH

六、軟件功能
遠程監測換熱站壓力、溫度、流量；
支持各種監測信息、控制信息、報警信息、操作信息的存儲和歷史記錄查詢。
用戶可以根據需要通過組態軟件來定制程序，這樣界面表現形式更為靈活；
現場出現異常狀況時，控制器發送報警信號，關閉閥門等。

七、總結
監控軟件配套的換熱站監控系統以其完善的人機交互、穩定的系統運行和良好的兼容性、易用易擴展性受到企業用戶的青睞。該監控系統不僅滿足了換熱站監控的實際需求，也為實現企業實時、有效、全面系統化的信息管理和監控、提高了企業的安全水平和綜合自動化水平奠定了堅實的基礎。