基于2G网络在热力（抄表）行业应用

1.系统组网

1.1 组成部分

1.1.1 数据采集层（前端硬件设备）

         无线采集传输设备：WCTU (GPRS RTU)；

         传感计量设备：压力传感器、温度传感器、流量计、电磁阀；

1.1.2 数据传输层（数据通信网络）

         采用移动或联通公司的GPRS或者是电信CDMA网络传输数据，系统无需布线构建简单、快捷、稳定；无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、可靠性强、运行成本低、维护成本低等特点；

1.1.3 数据管理层（监控中心）

         硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定公网IP专线或者动态IP域名方式）；
          软件主要包括：操作系统软件、数据中心软件、数据库软件、供热管网远程智能监控系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、防火墙软件；

2.解决方案介绍

         根据项目需求整个系统被分成三大部分：

         1、换热站数据采集装置：利用现场安装的流量传感器、温度传感器、压力传感器、电磁阀等，并通过WCTU无线控制采集终端主动或被动的方式实时的将现场的流量、压力、温度等数据传输到数据监控中心。热网监控平台根据前端设备实时采集的数据进行分析，对比平台软件各个参数的阀值，出现异常数据时发送报警信息实现采集点现场的自动报警，并自动控制电磁阀进行调节处理，防止事故的发生。

         2、监控中心：数据监控中心通过分析、处理采集的数据，实现对数据的接收、存储、显示以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作，并对监控中心采集到的异常信息进行特殊情况的预警报警、数据请求、远程控制等功能。热电厂操作人员可以通过监控中心平台软件方便地访问实时和历史数据，也可以通过手机APP形式连接到监控中心的WEB服务器查看当前各个设备的运行情况。

         3、短信息预警系统：该短信息预警硬件仍以现场WCTU无线控制采集传输终端为基础，通过WCTU的I/O脚的输入报警功能可实现在系统检测到不良状态时，自动以手机短信息的方式将报警信息发送到管理人员的移动电话上，使管理人员及时了解到现场的不良状况，从而为安全生产作业提供信息保证。   

         现场流量、温度、压力等数据的实时采集和发送都通过WCTU （GPRS RTU）来完成，将现场传感器/下位机连接WCTU(GPRS RTU)的模拟量采集接口/串口，实现数据的采集。数据采集WCTU(GPRS RTU)后，经过数据打包，再利用WCTU(GPRS RTU)的GPRS无线通讯模块将数据发送到远端的监控中心服务器上，监控中心服务器须采用独立IP地址上网，以便测控终端准确的将数据传输到指定的固定IP上，且服务器上装有热网监控服务器端软件及数据库，对接收的数据进行存储、分析、显示。上位机信息管理系统采用B/S结构，出于对信息安全、科学管理的需要，给有数据访问需求的部门或人员配置热网监控数据访问帐号，通过用户验证访问的方式实时查看并配置监测到的现场数据。另一方面，现场检测的数据出现异常情况，可以通过WCTU(GPRS RTU)的I/O脚直接发送到相关管理人员的移动电话上，通过这种主动的方式实现随时随地汇报现场不良情况的目的。整个系统可达到:安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效将真实的城市供热管网信息展现在管理人员的面前。

3. 组网网络拓扑图

图3-1

4.方案的功能特点

4.1 功能

4.1.1 管网数据实时监测  

         管网节点的数据能够实时显示在监测中心的服务器屏幕上，准确地反映管线的实际运行状态。数据实时监测，固定间隔时间采集一次现场数据。显示的方式既有电子地图动态实时数据显示，也有实时数据曲线、历史曲线，具有友好的人机界面。并保存各节点管网参数等，另外保存操作员的操作日志、报警纪录等。节点设备运行状态显示，管网的工作状态是否正常，都能够在服务器上显示。

4.1.2 主动召测功能

         任何时候可以在数据中心的控制室的工作站上主动提取节点的数据。节点能够随时接受召测，上报相关数据，实现远程监测功能。数据采用校验算法及其AES、DES、3DES等多种方式加密，保证数据可靠传输。

4.1.3 数据报表功能

         自动生成日报、月报、年报，也可随时进行统计报表、打印。可以设置自动打印功能。

4.1.4 管线数据分析

         根据监测的实时数据，分析各个节点的情况，对于异常情况产生报警；基于管线数据模型分析沿线的压力损失和流量损失，对于压力异常产生告警。可按日、月、年绘出，可统计管路趋势图。实时绘制某几个节点参数曲线图。

4.1.5 数据存储备份功能

         系统数据库可以本地存储，其存储时间根据需求和计算机配置决定。使用人员可根据需要，把数据随时备份出来，在系统破坏后，利用备份的数据，恢复系统的原始状态。其他计算机通过内部局域网络，查询各种数据，并打印相应报表，即实现资源共享。

4.1.6 数据远端演示功能

         除了数据中心控制室外,系统可以在任何想建分中心的地方建立分监控中心，利用WCTU，并通过GPRS网络和数据中心控制室连接，极大程度地方便了用户管理和使用。分监控中心的权限只限于数据监视，而不允许向下操作，保证了系统的安全，中央控制室与各个分监控中心的数据完全同步实时显示。

4.1.7 故障自动报警功能

         监测点的流量压力采集传输处理器自动将故障信息上报到中央控制室，自动打印报警信息。

4.1.8 系统扩充升级功能

         系统具有开放的数据接口，方便后期节点的增加和扩容。数据中心控制室通过显示共享器扩展投影机大屏幕显示，系统可扩展移动笔记本电脑远程监测数据，系统可通过交换机扩展到局域网数据共享。

4.1.9 系统安全权限设置功能

         权限设置提供完善的安全认证，非法用户不能进入系统，合法用户根据权限可进行相应的操作。

4.2 特点

4.2.1 实用性

         城市供热站点地理位置分散，因此采用覆盖广泛的GPRS网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常运行；

4.2.2 实时性

         采用最新的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千台的测控终端实时传送到监控中心进行集中监视和远程调度，实现故障信息的及时报警；

4.2.3 可扩充性

         系统预留接口，可以进行系统或软硬件模块的无限扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失；

4.2.4 易维护性

         系统可对测控终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程测控终端升级等；