集中供热系统远程监控平台之（篇六）
----计算机监控系统在集中供热系统中的应用
随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用，随着对集中供热系统的自动化程度要求越来越高，计算机监控系统在集中供热系统中的应用也变得尤为重要。人机界面在集中供热监控系统工程应用的一个非常典型的发展方向，通过人机界面的互动交流，管理者与使用者可以通过人机界面非常直观清晰的了解到系统的实时状态、被控对象的运行工况。计算机监控系统在各个领域的发展为人民的生产生活带来了非常可观的经济效益与便捷性，例如计算机技术应用于生产工艺流程的管理上可以成倍的提高生产效率，降低风险成本，进而降低产品成倍；如果将计算机监控系统应用于集中供热系统中，不但可以提高供热的品质，还可以减少人工操作，实现按需供热、智能供热的最终目的。1.1 计算机监控系统的概念
自1956年美国首先研究了用于军事上测试项目的计算机监控系统后，经历了集中式监控系统、微型计算机监控系统、分层分散监控系统、开放式SCADA系统的发展。目前计算机监控系统是指具有数据、监视、控制功能的计算机系统。这类产品中，比较典型的、具有代表性的是监控和数据采集系统，也就是人们常说的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统。SCADA系统发展过程与数据通信、网络的发展过程类似切密切相关，可以大致归纳为：（1）70年代前是第一代集中式监控系统，从网络的发展看，这期间叫网络的第一步，即远程联机系统阶段；
（2）70年代中至80年代中期是第二代微型计算机监控系统，其基本结构还是集中式的；
（3）80年代中至今是第三代分层分散型监控系统（DCS和SCADA）。此时，监控系统虽然大多数还是“监控岛”概念的系统，不同的监控系统之间不能直接互通信息，不满足或不完全符合开放系统；随着网络技术应用的迅速发展，有的系统采用符合TCP/IP的Ethernet、DECnet局域网、广域网、互联网，可以说第四代的开放式SCADA系统已经问世。计算机检测控制系统（简称计算机监控系统），是以检测控制计算机为主题，加上检测装置、执行机构，与被检测控制的对象（生产过程）共同构成的整体。在这个系统中，计算机直接参与被监控对象的检测、监督和控制，应具有：采集与处理功能、监督功能、控制功能。
计算机监控系统从单台计算机的直接监测控制到多极计算机检测控制系统，以及分布式、网络化、智能化、五次暗花系统的发展；然而，计算机监控技术的发展是随着传感器、计算机、通信及网络技术等的发展而发展，其中任何一种技术有了新的突破，必然带来监控系统的进步和改革。
监控系统是依靠传感器、专业摄像机等设备来检测信息的，检测到的信息越多，监控范围和作用就越大；对信息的处理采用常规的滤波和去噪，控制则是以PID为核心的算法。今后传感器仍朝着集成化、多功能智能化传感器发展。智能型仪器仪表和智能控制器能方便联网，有利于组成开放式SCADA系统。
网络传输介质技术
监控系统是通过传输介质来传递信息的，传输介质传递信息的信息越快，监控系统的响应就越灵敏，传递的信息也就越多。传输介质从双绞线、同轴电缆、光缆到视野内信号（微波、红外线）及卫星通信等，实现从有线到无线发展，也促进了监控系统的发展。
90年代以后的网络技术发展到第四阶段，即网络电脑和信息高速公路网络阶段，计算机网络系统本身就是一个极其庞大又复杂的综合网络系统，本身就需要一个综合网络监控管理系统。第四代综合网络监控系统中包括大范围的环境图像监控系统、设备监控系统、商业金融服务监控系统等。这种新一代的综合网络监控系统可以是几个监控系统组成，他们可以连接到一个总线网、环形网或星形网，而且网上节点可以增加或减少，也可以是单独的一个庞大的监控系统。计算机系统应用水平不断提高，计算机硬件、软件及网络、数据库等技术的发展，一个新的概念正在逐渐被人们接受和认可，这就是计算机系统集成。计算机系统集成是根据应用需求，将硬件、网络、数据库及相关的应用软件组合成为有效的、可用的、具有良好性价比的计算机应用系统。
基于CDPD的无线上网、移动办公、移动炒股、无线刷卡支付、无线记者站、远程环境监控等交通运输和道路工程的运用。无线综合监控系统和温度控制装置正在形成，该系统采用无线传送，声光报警、中央控制、自动化管理[38]。
1.2 计算机监控系统的特点及分类
由于计算机应用广泛的特性，导致其应用种类十分多样化，应用于不同领域的监控系统都有其独特的功能和要求，但是一般的计算机监控系统都有以下的基本共同特点：（1）可靠性，可靠性是计算机监控系统的第一要素，一个出色的计算机监控系统必须要有较强的抗干扰能力，“平均无故障运行时间”[39]应能满足系统的最低要求，我们更希望计算机监控系统在有故障的情况下还能完整可靠的记录关键数据。
（2）满足监控要求，最大限度的满足安全和生产的要求，计算机监控系统的应用是为了提高效率，如果一个计算机监控系统连最基本的生产和安全的要求都无法满足，那么该系统的先进性、智能性也无从谈起。
（3）先进性，计算机监控系统的自动化程度在一定意义上是先进性的代表，计算机监控的所有组成部分应该符合其发展的方向，并且具有人工操作无法比拟的准确性及便捷性。
（4）
人机界面，能够通过流畅，简单的交互方式，让操作人员能够获取自己期望的信息及操作需求，并且能够代替传统储存方式无法代替的保存功能。计算机监控系统根据构成的不同可以分为以下几类[40]：
数据采集系统（DAS），数据采集系统(Data Acquisition System)是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送仪表发送和A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。计算机不直接参与控制过程。 操作指导控制系统(OGC)，操作指导控制系统是基于数据采集系统的一种开环结构。计算机根据采集到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件，并不直接输出控制被控对象，而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或操作执行器，以达到操作指导的作用。它相当于模拟仪表控制系统的手动与半自动工作状态。OGC系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能同时控制多个回路。 直接数字控制系统(DDC)，DDC系统是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，为了操作方便，DDC系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只通过改变程序就能有效地实现各种各样的复杂控制。 监督计算机控制系统（SCC），监督计算机控制系统即SCC是OGC系统与常规仪表控制系统或与DDC系统综合而成的两级系统。显然，这属于计算机在线最优控制的一种形式。当上位机出现故障时，可由下位机独立完成控制。下位机直接参与生产过程控制，要求其实时性好，可靠性高和抗干扰能力强；而上位机承担高级控制与管理任务，应配置数据处理能力强，存储容量大的高档计算机。 分散控制系统（dcs），分散控制系统--是以微处理器为基础，借助于计算机网络对生产过程进行集中管理和分散控制的先进计算机控制系统。由于早期开发的分散控制系统在体系结构上具有分散式系
统的特征，因此国外将该类系统取名为分散控制系统，国内也有人将其称为集散型控制系统，或者是分布式控制系统。分散控制系统简称为DCS。DCS 采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则。 现场总线控制系统（FCS），现场总线控制系统即FCS--是新一代分布式控制结构。该系统改进了DCS成本高和由于各厂商的产品通信标准不统一而造成的不能互联等弱点，采用集管理控制功能于一身的工作站与现场总线智能仪表的二层结构模式，把原DCS控制站的功能分散到智能型现场仪表中去，形成一个彻底的分散控制模式。每个现场仪表(例如变送器、执行器)都作为一个智能节点，都带CPU单元，可分别独立完成测量、校正、调节、诊断等功能，靠网络协议把它们连接在一起统筹工作。1.3 换热站计算机监控系统的要求
根据用户的热负荷来进行按需供热以及保证系统安全高效的运行，是换热站计算机监控系统必须实现的两个基本目标。为了实现这两个基本目标，我们对换热站的计算机监控系统由下面四个具体的要求：（1）二次热网管道内的供回水温度必须可以随着实时采集的室外温度进行可调节的变化。用户的热负荷一般是随着天气的变化而改变的，当室外温度发生变化后，集中供热系统的二次热网管道内的供回水温度发生相应的变化，进而影响一次热网管道的回水温度，从而实现集中供热系统按照用户的热负荷进行实时控制。
（2）当室外温度变化不大时，二次热网管道内的供水温度须保持恒定。当天气条件比较稳定，室外温度维持在一个相对稳定的数值时，一次热网管道内的水流量进行调节发生变化的情况下，二次热网管道内的供水温度就会随着变化。此时二次热网管道内的供水温度没有保持恒定，因此我们需要可以实现一次热网流量和二次热网供水温度相互独立的控制策略。
（3）当室外温度变化不大时，二次热网管道内的回水温度须保持恒定。根据换热站的散热量与二次热网管道内供回水温差的正比关系，二次热网管道内的回水温度非常直观的反应了整个换热站系统的运行效率，因此当二次热网管道内的供水温度不变，且二次热网管道内的供回水温差保持恒定时，我们也要求二次热网管道内的回水温度保持恒定。
（4）保证二次热网管道内的恒定压力采集点压力稳定。保证二次热网管道内的恒定压力采集点压力稳定是集中供热系统运行稳定的标志，当二次热网管道内的恒定压力采集点压力值波动较大时，证明二次热网管道运行工况已经发生异常情况，此时整个系统就无法保证二次热网的供回水温度以及流量的稳定性。