基于工業(yè)級(jí)4G RTU熱力管道監(jiān)測(cè)方案

一.概述

 熱力管道因?yàn)閴毫Υ?、溫度高，?duì)熱力管道的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。熱力管道按用途分為供暖熱力管道和工業(yè)熱力管道，熱力管道是城市地下管網(wǎng)里不可缺少的一部分，隨著城市的快速開(kāi)發(fā)，大中城市人口不斷的凈流入，人們生產(chǎn)生活對(duì)熱力的要求越來(lái)越高，城市熱力管網(wǎng)顯得越來(lái)越重要。

過(guò)去調(diào)節(jié)熱水和蒸汽的溫度主要靠人力，溫度高時(shí)將管道輸出閥門(mén)關(guān)小，溫度低時(shí)將閥門(mén)開(kāi)大，帶來(lái)的結(jié)果是不能精準(zhǔn)的控制熱力管道的溫度和壓力，浪費(fèi)了不少熱能。同時(shí)熱力管道也存在著安全隱患，國(guó)內(nèi)外都發(fā)生過(guò)多起熱力管道爆炸事件，大多是因?yàn)楣艿览匣蛘邏毫^(guò)高而引起。一旦發(fā)生管道事故，可能帶來(lái)的后果是道路塌陷，交通癱瘓，在上面行走的人和車輛有安全隱患，有些城市就發(fā)生過(guò)人在路上走，趕上熱力管道爆炸，發(fā)生了危險(xiǎn)的事情，同時(shí)也造成了水資源和熱資源的浪費(fèi)。所以我們急需解決對(duì)熱力管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，防患于未然，最大限度的保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，最大限度的節(jié)能環(huán)保。節(jié)約一份資源，同時(shí)也減少了熱能消耗對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染。

二.系統(tǒng)組成和功能

本系統(tǒng)主要有三個(gè)部分組成，分別是前端數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，組網(wǎng)采集傳輸及后臺(tái)管理控制中心。前端數(shù)據(jù)采集監(jiān)控主要由流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器和電磁閥組成，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力溫度狀態(tài)，通過(guò)433M自組網(wǎng)分段匯總統(tǒng)計(jì)由2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)模塊上傳到后臺(tái)管理監(jiān)控中心，保證了熱網(wǎng)管道正常運(yùn)行；同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力、溫度狀態(tài)，保證在異常情況下可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制電磁閥開(kāi)關(guān)，保證異常管道中斷供給。減少故障發(fā)生安全隱患，最大限度保證水資源和熱能資源的浪費(fèi)。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)外部監(jiān)測(cè)設(shè)備的集成與數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合當(dāng)前的監(jiān)測(cè)技術(shù)，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測(cè)云服務(wù)平臺(tái)，能夠向相關(guān)管理部門(mén)、建設(shè)部門(mén)、監(jiān)測(cè)單位基礎(chǔ)設(shè)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，供不同部門(mén)在線查詢、了解基礎(chǔ)設(shè)施安全狀況，并為政府相關(guān)部門(mén)制定應(yīng)急措施提供輔助決策信息。對(duì)我國(guó)重大基礎(chǔ)設(shè)施的綜合管理具有重要的借鑒意義。

（1）建立物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將流量統(tǒng)計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備集成，形成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

（2）綜合運(yùn)用433m自組網(wǎng)通信、無(wú)線采集傳輸網(wǎng)絡(luò)、2G/3G/4G通訊等方式，在數(shù)據(jù)采集器和監(jiān)測(cè)設(shè)備之間建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。

（3）在云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)多種傳感器獲取的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)處理、分析和存儲(chǔ)。

（4）建立三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。

用戶登錄平臺(tái)后可以根據(jù)被授予的權(quán)限進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、分析、預(yù)警預(yù)報(bào)處理等。

組織和建立數(shù)據(jù)資源目錄，構(gòu)建市政資源數(shù)據(jù)管理體系，為熱力公司及相關(guān)單位信息共享提供支撐環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)信息資源共享；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)熱力管網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，同時(shí)將分布在各處的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的規(guī)則匯總到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，集成先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)綜合化、物聯(lián)化，加快智慧型熱力管網(wǎng)信息化進(jìn)程。

三.采用無(wú)線射頻和CM550的功能特色優(yōu)勢(shì)

 運(yùn)用無(wú)線射頻實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線自組網(wǎng)通信的免運(yùn)營(yíng)商費(fèi)用的工業(yè)無(wú)線采集傳輸終端。在復(fù)雜的城市管道分布中應(yīng)用，具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，組網(wǎng)方便靈活，方便區(qū)域管道的集中匯總采集。

CM550是一款工業(yè)無(wú)線采集傳輸終端，其工作原理是通過(guò)2G/3G/4G等運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)前端數(shù)據(jù)與后臺(tái)熱網(wǎng)管理監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)通信。保證前端和后臺(tái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、通信距離不限制、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。

3.1，接口豐富

每套設(shè)備終端支持6路可自定義模擬量采集和開(kāi)關(guān)量控制，支持4~20mA和0~10V模擬量采集。支持0~3.3/5V開(kāi)關(guān)量輸入輸出。前端數(shù)據(jù)采集的壓力傳感器和溫度傳感器可直接與AD接口通信，流量計(jì)可直接與設(shè)備通信接口RS232/RS485/TTL/RS422等兼容接口通信，電磁閥可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量DO接口通信。一套設(shè)備解決所有前端設(shè)備數(shù)據(jù)采集和控制，減少采集控制RTU成本。又方便接入。

3.2，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定安全

采用無(wú)線自組網(wǎng)，保證分布管道區(qū)域集中采集匯總，有效解決地下室無(wú)信號(hào)，傳輸距離遠(yuǎn)，空曠實(shí)測(cè)12KM的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸距離，靈活的自組網(wǎng)方式簡(jiǎn)化布線困難問(wèn)題。

采用無(wú)線運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋最普及方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，特點(diǎn)穩(wěn)定性高、普及廣、流量資費(fèi)低，可通過(guò)運(yùn)用商APN/VPDN專網(wǎng)，保證數(shù)據(jù)加密安全。

3.3，可靠的自我檢測(cè)和自我修復(fù)系統(tǒng)

WBEE采用全自主開(kāi)發(fā)組網(wǎng)通信協(xié)議，底層多重鏈路保護(hù)哈重連機(jī)制，組網(wǎng)快，自動(dòng)路由轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)重發(fā)和鏈路自動(dòng)恢復(fù)機(jī)制保證無(wú)線自組網(wǎng)穩(wěn)定傳輸。

CM550具有多重在線保持和心跳保持判斷網(wǎng)絡(luò)的連通狀態(tài)，具有獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)掉線通知下位機(jī)功能，保證在網(wǎng)絡(luò)故障和網(wǎng)絡(luò)自我修復(fù)過(guò)程，工控主機(jī)能了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的狀況，保證數(shù)據(jù)在上傳時(shí)能有效的確保網(wǎng)絡(luò)暢通性，避免數(shù)據(jù)丟失，造成系統(tǒng)判斷錯(cuò)誤。

四.產(chǎn)品在系統(tǒng)中功能作用與應(yīng)用場(chǎng)所

在系統(tǒng)中主要應(yīng)用在前端數(shù)據(jù)采集和無(wú)線組網(wǎng)傳輸功能，保證整套系統(tǒng)前端和后臺(tái)的無(wú)線連接，起到承上啟下作用，實(shí)現(xiàn)管道的全面無(wú)線覆蓋采集監(jiān)測(cè)。為熱網(wǎng)管道監(jiān)測(cè)提供低成本、高效率、高質(zhì)量的熱網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)。目前該產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用我國(guó)大部分北方區(qū)域省市級(jí)區(qū)域的熱網(wǎng)管道監(jiān)測(cè)，基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市熱力管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能根據(jù)實(shí)際需要供應(yīng)熱力資源，減少補(bǔ)必要的浪費(fèi)；同時(shí)盡可能的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警，消除安全隱患。

解決對(duì)熱力管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，防患于未然，最大限度的保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，最大限度的節(jié)能環(huán)保。節(jié)約一份資源，同時(shí)也減少了熱能消耗對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染。