摘要：本文提供了一種基於GPRS網絡的城市熱網供應係統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用於城市熱網供應係統的實現方法。通過實際應用
，獲得了理想的效果.
　　關鍵詞：GPRS；DTU
；Internet
；熱網監控；
　　一．概述： 按照新一輪城市建設和經濟發展規劃
，城市建設和經濟發展對優化城市能源結構提出了更高的要求。而推行熱電聯產、城市集中供熱，是解決城市能源結構和環境汙染問題的有效措施
，充分體現節約能源、保護環境
，提高能源利用效率、qiyejingjixiaoyiheshehuixiaoyidezuijiatujing。suoyijiyouliyujieyuenengyuan，youyouliyutigaoredianqiyedejingjixiaoyiheshehuihuanjingxiaoyi，geiredianqiyedefazhanchuangzaolegengjiaguangkuodeqianjing。 隨sui著zhe熱re用yong戶hu的de不bu斷duan增zeng加jia，熱re用yong量liang不bu斷duan的de加jia大da
，而er怎zen樣yang才cai能neng更geng好hao
，更geng有you效xiao的de對dui整zheng個ge熱re網wang管guan道dao
，熱re用yong戶hu計ji量liang進jin行xing管guan理li呢ne？利li用yong遠yuan程cheng監jian測ce，對dui整zheng個ge熱re網wang管guan道dao
，儀yi表biao進jin行xing跟gen蹤zong監jian控kong
，不bu僅jin可ke以yi全quan麵mian掌zhang握wo整zheng個ge熱re網wang管guan線xian供gong熱re狀zhuang態tai，還hai能neng快kuai速su、準確的反映儀表故障報警信息，方便維護人員及時查修，這樣不僅節省大量的人力、物力

，而且極大的提高了熱網的現代化管理水平。城市熱網監控作為數字化城市的一個方麵
，已顯示出越來越重要的作用。
一、 項目需求
　　將下屬的眾多分站的數據傳遞到傳送到熱網控製中心，由於各站之間與熱網控製中心距離很遠

，因此針對本項目，采用GPRS無線網絡進行數據通訊是最具性價比的方式。同時，由於係統以後需要根據需求擴展
，要求對係統的開放性

、可維護性和擴展性給予充分考慮。
三、 係統設計原則
　　1．安全可靠穩定性原則：係統的安全可靠運行起著十分關鍵的作用
，因此在係統建設過程中，將係統的安全可靠性穩定性作為設計的首選原則。
　　2．開放性原則：堅持開放行原則，為今後係統的升級擴展維護和二次開放過程提供較大的靈活性。
　　3．技術先進性原則：保證係統的先進性，隻有這樣，係統才能經受實際的考驗
，保證不會被淘汰。
　　4．經濟性原則：經濟性原則不僅體現在設計過程中，而且會為係統今後的維護降低成本。
　　5．操作維護簡單原則：係統不僅要功能完善

，而且應該操作簡單，維護方便，這會為使用人員帶來很多操作的方便性。
　　6．可擴展性原則：為了使係統具有一定的應變能力
，可以方便的修改和靈活的擴充，應使係統保證一定的可伸縮性。

四、 係統拓撲圖
　　係統應用於城市集中供熱，主要解決供熱廠、熱交換站及熱網運行狀態監測，及時有效地獲取城市供熱
、輸熱
、管網末端的實際運行數據
，為供熱管網的質調和量調提供科學的依據。 城四、 係統拓撲圖


　　城市供熱係統主要由控製中心、供熱站（傳感器和PLC）
、加熱站（包括泵和PLC）、無線傳輸設備組成的。
1、應用方案：

　　係統主要由中心監控軟件(力控)
、廈門才茂CM3150、西門子 PLC、VIPA PLC構成
，這種方式的主要特點是結構分散
、開放性好、穩定性強、性價比高並且擴展容易。
　　主要工作方式： 力控軟件主要負責數據采集
、通訊處理、人機界麵和WEB發布等工作； VIPA PLC主要是安裝在供熱站中
，用來控製現場溫度

、壓力、流量、液位信號的采集；現場各調節閥的控製。 廈門才茂通信技術有限公司CM3150無線通信模塊主要將vIPA PLC采集到的各個供熱站數據轉為無線通訊，並將數據通過無線GPRS網絡傳遞給力控軟件

； 兩台SIEMENS PLC互作冗餘

，同時負責加熱站的現場儀表和設備的通訊及數據采集和控製。一旦有一台PLC癱瘓
，係統可以在最短的時間內自動實現冗餘PLC的智能切換，以此來保證加熱站係統監控的絕對可靠性。
CM3150的技術參數
　　CM3150 GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器
，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IPxieyizhan。weiyonghutigonggaosu，wendingkekao，shujuzhongduanyongyuanzaixian，duozhongxieyizhuanhuandexunizhuanyongwangluo。zhenduiwangluoliuliangkongzhideyonghu
，chanpinzhichiyuyin，duanxin，shujuchufashangxianyijichaoshizidongduanxiandegongneng。tongshiyezhichishuangshujuzhongxinbeifen，yijiduoshujuzhongxintongbujieshoushujudenggongneng。gongsichanpinyiguangfanyingyongyujinrong，shuili
，huanbao
，dianli，youzheng，qixiangdengxingye。
　　無線參數 支持EGSM900/GSM1800無線網絡 GPRS multi-slot class 10
　　編碼方案：CS1~CS4 符合SMG31bis技術規範 Compliant to GSM phase 2/2+ 支持數據、語音、短信和傳真 硬件係統 CPU:工業級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache(業內最高級CPU) FLASH：8MB（可擴展至32MB）(業內最大內存容量) SDRAM：64MB（可擴展至256MB） 接口： 1個RS485接口（根據需要，可支持TTL/RS422/RS232）， 串口速率110~230400bits/s 指示燈：具有電源
、通信及在線指示燈。
　　天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
　　SIM卡接口：3V/5V標準的推杆式用戶卡接口。
　　電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
　　語音接口：標準的耳機麥克風接口。
　　供電： 外接電源：DC 9V 500mA
　　寬電壓供電：DC 5-35V
　　通信電流：350mA
　　待機電流：35mA 工業級無線模塊
　　GRPS模塊：Simens MC39i尺寸
　　外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件） 其他參數: 工作環境溫度 -25~+65ºC 儲存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結) 軟件功能 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
　　支持RSA，RC4加密算法 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保係統穩定可靠 支持虛擬數據專用網（APN） 透明數據傳輸與協議轉換
，支持多種工作模式 支持數據中心動態域名和IP地址訪問 支持雙數據中心備份 支持多數據中心 支持主從模式 支持短信、語音
、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。 支持短消息備份及告警。 多重軟硬件看門狗 數據包傳輸狀態報告。 標準的AT命令界麵 可以用做普通撥號MODEM　支持telnet功能。 支持遠程配置，遠程控製 通過串口軟件升級 同時支持LINUX和WINDOWS操作係統
　　加熱站： 力控軟件設在中央數據中心。由兩台嵌入CP5611通訊卡的采集服務器互作冗餘備份
，同時采集下位SIEMENS PLC的(de)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)。一(yi)旦(dan)一(yi)台(tai)采(cai)集(ji)站(zhan)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)癱(tan)瘓(huan)，另(ling)一(yi)台(tai)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)力(li)控(kong)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)的(de)接(jie)過(guo)監(jian)控(kong)的(de)任(ren)務(wu)，實(shi)現(xian)上(shang)位(wei)機(ji)的(de)冗(rong)餘(yu)
，畫(hua)麵(mian)同(tong)步(bu)，數(shu)據(ju)同(tong)步(bu)顯(xian)示(shi)、曆史保存。
　　力控軟件采用典型的C/S和B/S結構
，B/S方式是作為WEB服務器，將實時數據和畫麵通過WEB進行發布，遠端用戶經過授權，無須安裝任何插件
，使用標準的瀏覽器通過固定IP或域名綁定進行訪問即可在遠程進行監視。C/S方式是力控軟件作為標準服務器端與各分站多個客戶端（通過力控NETSERVER通訊組件）進行通訊。客戶端通過局域網的IP地址訪問采集站的數據庫數據，在非本地中控室的其他控製室就可實現對現場數據的采集，各儀表和執行器的下置控製。
　　供熱站： 力控同樣設置在中控室內，現場66個供熱站點分散在一定的區域內。 在每個供熱站需要有一組相應的采集設備。這裏使用VIPA的214CPU作為RTU（數據采集模塊）。由該CPU上的IO模塊，采集供熱站的現場數據，並由自帶的串口和DTU連接。上位的力控在進入運行後

，通過因特網的TCP/IP協議與各個分供熱站的DTU進行通訊，采集每個供熱站現場的開關量、模擬量。同時還可以通過對力控HMI（人機界麵）shangyixiecanshudeshedinglaikongzhixianchangdiandongzhixingqihuozheyixiefamendeqitinghuokaidu，laidadaogenjuxianchangdeshijiqingkuangtiaozhenggongnuandewendu。zhenzhengzuodaolezaixiandeyuanchengjiankong。 為了保證係統的穩定性和便利的管理方式，人性化的操作。該供熱站係統的DTU全quan部bu采cai用yong自zi動dong呼hu叫jiao
，斷duan線xian智zhi能neng重zhong新xin連lian接jie的de方fang式shi。這zhe樣yang在zai現xian場chang一yi旦dan停ting電dian或huo出chu現xian電dian話hua線xian信xin號hao不bu穩wen定ding甚shen至zhi斷duan線xian的de情qing況kuang下xia，不bu需xu要yao現xian場chang再zai去qu重zhong新xin對duiDTU進行重新的配置。節省了維護成本，大大提高了係統的自動化程度，並保證了該係統的穩定性。
　　 2、工藝流程
　　PLC不僅要控製循環水泵的起、停，還要間接控製定壓補水泵的起
、停和報警輸出。下麵以一個供熱站的結構為例進行說明，設P1
、P2、P3為三台循環水泵
，P4、P5為兩台定壓補水泵，P6為PLC的報警輸出。兩台定壓水泵公用一台變頻器
，由變頻器直接控製，兩泵電器互鎖。變頻器的起

、停控製分為手動和PLC控製。變頻器輸入有一路壓力傳感器信號（反饋量），一路電位器信號（參考量），三路開關量（起

、停和複位）。有兩路輸出信號（故障報警和低於5 Hz運行）。手shou動dong控kong製zhi設she有you兩liang個ge停ting止zhi按an鈕niu，一yi個ge為wei接jie觸chu器qi的de分fen斷duan按an鈕niu，一yi個ge為wei變bian頻pin器qi的de軟ruan停ting車che按an鈕niu。需xu要yao注zhu意yi的de是shi因yin為wei變bian頻pin器qi的de停ting車che均jun設she為wei軟ruan停ting車che
，所suo以yi手shou動dong停ting車che時shi應ying該gai先xian按an軟ruan停ting車che按an鈕niu，軟ruan停ting車che結jie束shu後hou再zai分fen斷duan接jie觸chu器qi（時間由實際情況定）。bianpinqideguzhangfuweixinhaoyesheyoushoudonghezidonglianglushuru。meimianguiyouyitaoqihoubuchangqi，qishuruyouwaijiechuanganqishuru，shuchukongzhidiandongtiaojiefa，qihoubuchangqijuyoushengguangbaojinggongneng。 水流開關用於檢測水泵啟動後管路內是否有水流通過
，若泵運行為兩用一備則每台泵前端安裝一個水流傳感器、共計3個。或一用一備則兩台泵共計安裝一個水流傳感器。
　　具體工作過程為：PLC啟動某台泵後，經過設定的延時
，PLC將檢測該泵的水流傳感器輸出信號
，若該信號指示無水流動則PLC判定該水泵故障，產生故障報警信號
、並通過dtu向中心控製軟件發出信號，再由中心將該水泵斷電並將該泵的備用泵投入運行。 當管路壓力趨於設定值，變頻器工作頻率很低，此時水泵的轉速非常低，水流開關亦有可能發出無水流信號，這種情況並非故障
，PLC將通過檢測變頻器的低頻輸出信號來區別（低於5 Hz時變頻器輸出一路信號）。正常情況下水泵24小時進行自動切換
，運行備用泵。
3、通信方式
(1) 現場發起通訊（下位為主
，上位為從），如下圖所示：
GPRS 通訊控製器 是控製中心與數據采集器（PLC）之間通訊的樞紐，所謂通訊方式以供熱現場為“主”指的即是如此。定製的 GPRS 通訊控製器掌握著數據采集器（PLC）通訊協議的控製命令。定時上傳數據前， GPRS 通訊控製器先從 PLC 中讀取數據並存儲
，然後再向控製中心傳輸已取到的數據。

　　從控製中心發起通訊（上位為主
，下位為從），如下圖所示： 先由控製中心向數據采集器（ RTU ）發出“要數據的”請求，數據采集器（ RTU ）接到通訊請求後，再向控製中心傳輸數據。這種通訊方式：是將 GPRS 通訊模塊看作是透明的。也既是“透傳”方式。這種通訊方式
，是控製中心上位軟件掌握著數據采集器（ RTU ）通訊協議的控製命令。所謂通訊方式以控製中心為“主”指的即是如此

五、係統功能與特點
　　1、功能 該供暖監控係統（GPRS 遠程監控）主要完成對工藝流程的監測
、控製以及數據的處理、存儲、分析以及報表打印等任務。 工藝流程顯示顯示各換熱站工藝流程，包括溫度

、壓力、流量、液位等工藝參數、所有設備運行狀態以及各控製回路的詳細參數等； 調節回路顯示包括所有調節回路
，可修改設定值、控製方式、調節參數等，並有實時趨勢圖便於進行PID 回路整定； 設定值顯示包括所有必需參數的設定值、控製方式
、調節參數以及其它聯鎖值
、報警值等

； 報表顯示和打印
　　采用了DDE 技術，從而使用戶能夠直接使用Excel 編製報表，借助Excel 的強大功能
，用戶可以隨心所欲地編製各種各樣的報表； 曆史數據的存儲與檢索對重要的數據進行在線存儲，數據的存儲時間最長為10 年。可以通過曆史報表或者曆史趨勢曲線的方式來檢索曆史數據
； 控製在監控計算機上可以進行遠程手動控製

，使用鼠標
、鍵盤控製PLC 來啟動和停止現場的設備； 安全管理 對重要設備的操作、重要參數的修改均會自動記錄，包括登錄的操作員、對設備進行的操作
　　2
、特點 (1) 先進性 本方案設計中不僅采用了先進的軟、硬件，而且著眼於企業“管控一體化”的需求，貫徹了數字化、信息化環保的先進思想，使企業生產數據的進一步智能應用成為現實。該方案使控製係統有機地成為企業 整個IT 架構的一部分。 本係統采用先進的計算機控製係統，主要用於城市熱網的生產控製
、運行操作、監視管理。控製係統配有可靠的硬件設備和功能強大、運行可靠、界麵友好的係統軟件
、編程軟件
、控製軟件。 (2) 高可靠性 ① 與傳統的無線電台傳輸相比，GPRS 網的數據傳輸抗幹擾能力更強，且通訊覆蓋範圍遠遠強於前者； ② 現場控製站PLC 對工藝過程的控製不會因監控計算機的癱瘓而受影響； ③ 現場控製站的PLC 能夠在惡劣的環境中長期可靠運行
，並且易配置、易接線

、易維護、隔離性好，結構堅固、抗腐蝕、適應較寬的溫度變化範圍，平均無故障間隔時間（MTBF）15 年。
　　(3) 強大的功能 ① PLC 的編程語言符合IEC61131-3 標準
，易學、易懂
、易用； ② CPU 內置軟PID，並提供了豐富的指令集及函數庫，用戶直接調用； ③ 組態軟件圖庫豐富
，網絡功能強大
，報警、報表、曆史數據以及二次開發功能完善而易用。
　　(4) 優良的開放性 ① TCP/IP 協議是目前開放性最好的協議
，可以輕鬆進行係統擴展
； ② 組態軟件支持DDE、OPC

、ODBC、SQL，且提供豐富的API 編程接口，方便接入全廠MIS 係統；
③ 同時也為世界各大廠商

，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron 等的設備提供了完善的驅動程序庫
，從而可以將其它係統輕鬆接入本係統。
（5）工程截圖



六
、結束語 該方案實現了對換熱站運行參數的集中監視
、kongzhi，yulaoxitongxiangbi，keyidaliangdejianshaoweihurenyuan
，bufengongrezhanhaishixianlewurenzhishou，tigaoqiyedejingjixiaoyi。yushiyongchuantongwuxiandiantaixiangbi，gaifanganjubeigenghaodekangganraoxing（尤其是在城市中）
、數據傳輸安全性。相信這種遠程監控方案將在城市管網
、熱網
、石油、地震檢測、電力等一些無線遠程數據監控中得到更大範圍應用。