一、 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為換熱站無(wú)人值守自控系統(tǒng)，項(xiàng)目共包含H區(qū)、I區(qū)、E區(qū)、北區(qū)、南區(qū)南、南區(qū)北6個(gè)換熱站及一個(gè)公共站，項(xiàng)目旨在通過(guò)建設(shè)無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)管手段，提升安全管理水平，實(shí)現(xiàn)在鍋爐房控制室集中監(jiān)視各換熱站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；換熱站主要運(yùn)行參數(shù)集中顯示在鍋爐房控制室，便于生產(chǎn)技術(shù)人員快速了解換熱站運(yùn)行狀態(tài)，分析設(shè)備是否在合理狀態(tài)運(yùn)行，以便對(duì)運(yùn)行參數(shù)做出優(yōu)化；盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的安全事故隱患，減小事故發(fā)生率；減少人員投入力度，實(shí)現(xiàn)換熱站無(wú)人長(zhǎng)期值守，降低巡站人員巡視頻率，總體上降低人力成本。

1.1 各換熱站具體概況如下所述：

（1）H區(qū)換熱站：

H區(qū)換熱站供暖面積235318.59㎡。其中，高區(qū)111440.18㎡；低區(qū)123878.41㎡。末端采用散熱器采暖。

站內(nèi)高區(qū)主要設(shè)備：3臺(tái)板式換熱器、2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵；低區(qū)主要設(shè)備有：3臺(tái)板式換熱器、2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵；高、低區(qū)共用水處理等其他設(shè)備。

（2）I區(qū)換熱站：

I區(qū)換熱站供暖面積251177.9㎡。其中，高區(qū)126116.5㎡；低區(qū)125061.4㎡。末端采用散熱器采暖。

站內(nèi)高區(qū)主要設(shè)備：3臺(tái)板式換熱器、2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵；低區(qū)主要設(shè)備有：3臺(tái)板式換熱器、2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵；高、低區(qū)共用水處理等其他設(shè)備。

（3）E區(qū)換熱站

E區(qū)換熱站供暖面積65290.35㎡。末端采用散熱器采暖。

站內(nèi)主要設(shè)備：2臺(tái)板式換熱器、3臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵、水處理等其他設(shè)備。

（4）北區(qū)換熱站

北區(qū)交換站供暖面積61798.29㎡，以后不會(huì)增加供暖面積。無(wú)生活熱水，供暖系統(tǒng)不分高低區(qū)，檐高12m。

站內(nèi)主要設(shè)備：2臺(tái)板式換熱器、3臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵、水處理等其他設(shè)備。

（5）南區(qū)北換熱站

南區(qū)北交換站供暖109620.71㎡，商業(yè)及其他3661.87㎡，以后不會(huì)增加供暖面積。無(wú)生活熱水，供暖系統(tǒng)不分高低區(qū)，檐高45m；末端采暖為散熱器采暖。

站內(nèi)主要設(shè)備：2臺(tái)板式換熱器、3臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵、水處理等其他設(shè)備。

（6）南區(qū)南換熱站

南區(qū)南交換站供暖面積125404.8㎡，商業(yè)及其他1727.02㎡，以后不會(huì)增加供暖面積。無(wú)生活熱水，供暖系統(tǒng)不分高低區(qū)，檐高45m。

站內(nèi)主要設(shè)備：2臺(tái)板式換熱器、3臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵、水處理等其他設(shè)備。

1.2 各換熱站工藝流程如下所示：

工藝說(shuō)明：

① 該站熱源由鍋爐房提供。經(jīng)供水母管供至換熱站分水器進(jìn)行分配，分別供至高、低區(qū)板式換熱器；完成熱交換后流回集水器，經(jīng)回水母管返回鍋爐房。

② 由熱用戶(hù)來(lái)的二次回水經(jīng)循環(huán)泵加壓后分別進(jìn)入3組板式換熱器，在換熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換后形成二次供水，由板式換熱器的供水側(cè)匯至供水母管，經(jīng)管網(wǎng)分配至熱用戶(hù)。

③ 補(bǔ)水定壓點(diǎn)位于循環(huán)泵入口母管上，用于控制補(bǔ)水泵啟、停及超壓泄水。

工藝說(shuō)明：

① 該站熱源由珠江逸景鍋爐房提供。經(jīng)供水母管分別供至兩臺(tái)板式換熱器；完成熱交換后，經(jīng)回水母管返回鍋爐房。

② 來(lái)自熱用戶(hù)的二次回水經(jīng)循環(huán)泵加壓后分別進(jìn)入2組板式換熱器，在換熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換后形成二次供水，由板式換熱器供水側(cè)匯至供水母管經(jīng)管網(wǎng)分配至熱用戶(hù)。

③ 補(bǔ)水定壓點(diǎn)位于循環(huán)泵入口母管上，用于控制補(bǔ)水泵啟、停及超壓泄水。

結(jié)合客戶(hù)需求及實(shí)際項(xiàng)目情況，杭州優(yōu)穩(wěn)基于UW2100工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)eDCS控制系統(tǒng)硬件產(chǎn)品及UWNTEK軟件產(chǎn)品提出綜合一體式解決方案。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

基于UW2100eDCS系統(tǒng)硬件及UWNTEK軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的換熱站無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)集調(diào)度及監(jiān)控于一體，功能包括人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警、趨勢(shì)及報(bào)表等，利用各種先進(jìn)的通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)管道、儀表等進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，不僅可以讓調(diào)度人員全面掌握整個(gè)熱網(wǎng)管線(xiàn)供熱狀態(tài)，還能快速、準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場(chǎng)故障報(bào)警信息，方便巡檢和維護(hù)人員及時(shí)檢修，這樣不僅節(jié)省大量的人力、物力，而且極大的提高了熱網(wǎng)的現(xiàn)代化管理水平。

本設(shè)計(jì)基于“集中管理，分散控制”的模式以及數(shù)字化、信息化市政工程的思想，著眼于企業(yè)“管控一體化”信息系統(tǒng)的建設(shè)，建立一個(gè)先進(jìn)、可靠、高效、安全的，集過(guò)程控制、監(jiān)視和計(jì)算機(jī)調(diào)度管理于一體并且具備良好開(kāi)放性的監(jiān)控系統(tǒng)，完成對(duì)整個(gè)供熱工藝過(guò)程及全部生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，總站少人值班”的目標(biāo)。

三、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)包括滿(mǎn)足CPS信息物理系統(tǒng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的新一代感知控制智能前端、廣域異構(gòu)自組織工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程與控制工程廣域云服務(wù)支撐環(huán)境。

系統(tǒng)基于UW2100控制器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)4~20mA、PT100、PT1000、電平信號(hào)輸入、繼電器無(wú)源觸點(diǎn)輸出等方式就現(xiàn)場(chǎng)就地電機(jī)、閥門(mén)、變送器等設(shè)備信息進(jìn)行集中采集，并基于無(wú)線(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)集中上傳至UWNTEK云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)廣域信息遠(yuǎn)程監(jiān)控。

現(xiàn)場(chǎng)就地UW2100控制器基于Modbus-RTU(RS-485)主站協(xié)議與變頻器通訊，實(shí)現(xiàn)第三方設(shè)備信息采集，通訊連接控制多臺(tái)變頻器；基于Modbus-RTU(RS-485)從站協(xié)議與觸摸屏通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息現(xiàn)場(chǎng)就地監(jiān)控；同時(shí)于熱源鍋爐廠(chǎng)采用UW500集散控制系統(tǒng)，在中央控制室設(shè)立中央監(jiān)控中心，集中監(jiān)控各分散網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備信息。

UWNTEK系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供視頻整合功能，可將安裝于現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)（大華、?？担?biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控；在此基礎(chǔ)上UWNTEK系統(tǒng)軟件平臺(tái)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)HDMI接口，可在中央控制室設(shè)立大屏，將重點(diǎn)工藝流程接入控制室中央大屏顯示。

系統(tǒng)支持廣域范圍內(nèi)移動(dòng)終端（手機(jī)、ipad、平板、筆記本等）基于2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，可按安全區(qū)劃分操作權(quán)限，確保系統(tǒng)的安全性。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

4.1 系統(tǒng)監(jiān)控中心

系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)于熱源鍋爐廠(chǎng)，監(jiān)控中心主要由若干臺(tái)操作員工作站（工程師工作站可以與操作員站兼用，具體數(shù)量視中控室設(shè)計(jì)而定）、1套大屏幕顯示系統(tǒng)、1臺(tái)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、1臺(tái)圖形及報(bào)表打印機(jī)、1臺(tái)UPS電源等組成；

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)要求可通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)方式連接外網(wǎng)。監(jiān)控系統(tǒng)使用采用無(wú)服務(wù)器星型對(duì)等結(jié)構(gòu)?；跓o(wú)線(xiàn)GSM通訊方式結(jié)合UW云平臺(tái)將操作員站、工程師站以及各種功能工作站和系統(tǒng)外設(shè)等建立廣域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。并基于UW云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控界面WEB發(fā)布，滿(mǎn)足客戶(hù)端（電腦、手機(jī)、平板等）基于2G、3G、4G廣域遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)。

4.1.1系統(tǒng)監(jiān)控中心功能

1、板換一次側(cè)供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制

通過(guò)二次側(cè)供水溫度對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行PID控制（考慮鍋爐運(yùn)行安全，確定電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的最小開(kāi)度）。

2、板式換熱器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)

板換一、二次側(cè)進(jìn)、出口加裝溫度、壓力傳感器，監(jiān)測(cè)每臺(tái)板換的工作情況。

3、采暖循環(huán)水泵監(jiān)測(cè)

采暖循環(huán)泵進(jìn)出口母管上加裝壓力傳感器，監(jiān)視水泵的工作狀態(tài)以及系統(tǒng)壓力狀況。

4、采暖循環(huán)泵、補(bǔ)水泵變頻器監(jiān)控：

遠(yuǎn)程/本地監(jiān)控循環(huán)泵的啟/停狀態(tài)；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)變頻器的工況（輸出電流、頻率、功率、故障信號(hào)等）。經(jīng)RS485通訊線(xiàn)將變頻器進(jìn)行串聯(lián)后與eDCS進(jìn)行通訊，eDCS可以讀取變頻器的各種運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)等信號(hào)。

5、二次側(cè)供、回水總管壓力、溫度監(jiān)測(cè)

二次側(cè)供水總管上加裝溫度、壓力傳感器；回水母管加裝溫度傳感器，壓力取循環(huán)泵入口母管壓力值，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)二次側(cè)總供回水溫度、壓力狀況。

6、除污器壓差監(jiān)測(cè)

在二次側(cè)回水管除污器上安裝壓差變送器，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)除污器進(jìn)出口壓差，確定其是否處于正常工作狀態(tài)。

7、補(bǔ)水箱液位監(jiān)測(cè)

軟化水箱采用壓力型液位計(jì)，實(shí)時(shí)傳輸液位信號(hào)至eDCS控制器。

8、集水坑水位監(jiān)測(cè)

集水坑增加液位控制器，監(jiān)測(cè)集水坑的水位；且集水坑處于攝像頭監(jiān)視范圍內(nèi)，以及時(shí)了解排污情況。

4.1.2 安全保護(hù)及報(bào)警

利用組態(tài)軟件，建立換熱站監(jiān)控狀態(tài)原理圖，并在重要位置設(shè)置報(bào)警點(diǎn)，并用醒目的紅綠標(biāo)志表示狀態(tài)點(diǎn)的故障狀態(tài)。在顯示故障狀態(tài)的同時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警（語(yǔ)音提示或警笛聲音等）。

1、水箱液位低、高報(bào)警

當(dāng)水箱液位低報(bào)警時(shí)，說(shuō)明水箱的軟化水即將用盡，如果補(bǔ)水泵繼續(xù)運(yùn)行就有可能出現(xiàn)水泵損壞。所以“水箱液位過(guò)低”就是一個(gè)安全運(yùn)行的報(bào)警項(xiàng)。

當(dāng)水箱液位過(guò)高時(shí)，說(shuō)明水箱內(nèi)液位控制裝置出現(xiàn)問(wèn)題，如果不停止往水箱注水，將導(dǎo)致水箱中水從溢流管排放，造成資源浪費(fèi)，且可能因水溢流管排放不及時(shí)造成，水漫到其它電控柜位置，造成安全事故。

2、集水坑液位低、高報(bào)警

當(dāng)出現(xiàn)集水坑液位低報(bào)警時(shí)，說(shuō)明集水坑的污水已經(jīng)幾乎排完，如果排污泵繼續(xù)運(yùn)行就有可能出現(xiàn)無(wú)水運(yùn)行而故障，甚至有可能出現(xiàn)水泵過(guò)熱損壞的重大事故。

當(dāng)出現(xiàn)集水坑液位過(guò)高時(shí)，說(shuō)明集水坑內(nèi)污水排放不及時(shí)，如果不去現(xiàn)場(chǎng)察看或采取其它排污措施，將導(dǎo)致水從集水坑溢出，水漫到電控柜位置，造成安全事故。

3、循環(huán)泵故障報(bào)警

通過(guò)485通訊采集信號(hào)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵的故障狀態(tài)，便于及時(shí)切換循環(huán)泵，保證供暖質(zhì)量，并及時(shí)排出故障。

4、補(bǔ)水泵故障報(bào)警

其報(bào)警項(xiàng)目與循環(huán)水泵相同。

5、除污器進(jìn)出口壓差報(bào)警

當(dāng)除污器進(jìn)出口壓差超過(guò)一定數(shù)值，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)循環(huán)水流量，進(jìn)而影響循環(huán)泵電耗，通過(guò)檢測(cè)該點(diǎn)參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)除污器的壓差情況。當(dāng)壓差值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，須對(duì)除污器進(jìn)行清理。

4.2 無(wú)人值守?fù)Q熱站系統(tǒng)硬件配置方案，以H區(qū)無(wú)人值守?fù)Q熱站為例；

五、方案說(shuō)明

本系統(tǒng)基于UW2100工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)eDCS系統(tǒng)硬件結(jié)合UWWNTEK軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，建立一個(gè)先進(jìn)高效、優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，集過(guò)程控制、監(jiān)視和計(jì)算機(jī)調(diào)度管理于一體并且具備良好開(kāi)放性的監(jiān)控系統(tǒng)，完成對(duì)整個(gè)供熱工藝過(guò)程及全部生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)功能：

1) 換熱站監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)幾乎與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保持同步，降低運(yùn)行的人力費(fèi)用；

2) 監(jiān)控系統(tǒng)為解決熱網(wǎng)運(yùn)行失調(diào)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)平衡運(yùn)行，提高供熱效果，提供硬件與軟件環(huán)境支撐。

3) 起到了節(jié)能降耗的作用，換熱站根據(jù)室外溫度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供水溫度，從而最大程度的節(jié)約了能耗，并且提高供熱的服務(wù)質(zhì)量。

4) 避免了偷汽、漏汽現(xiàn)象，由于24 小時(shí)在線(xiàn)運(yùn)行，杜絕了用戶(hù)偷汽的想法，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量出現(xiàn)故障可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，并將故障時(shí)間記錄備案。避免計(jì)量方面的損失。

5) 通過(guò)仿真系統(tǒng)對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行水力、熱力計(jì)算，熱網(wǎng)的控制運(yùn)行分析，使熱網(wǎng)達(dá)到最優(yōu)化運(yùn)行，利用故障診斷、能損分析了解管網(wǎng)保溫、阻力損失情況，設(shè)備的使用效率，使熱網(wǎng)的管損達(dá)到最小值，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的比較，分析管網(wǎng)。