集中供热系统中基于热量表的动态监控网络及节能控制策略

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本文创造性地借着供热体制改革的契机,将用户计量用的各个热量表联成一个计算机动态监控网络,并利用此动态监控网络传输的实时数据对集中供热系统提出节能策略和方法,优化集中供热系统的运行和调节,将具有非常大的经济和现实意义。目前尚未见到国内外有类似的报道。 本课题的优化集中供热系统的运行和调节及节能策略建立在基于热量表的动态监控网络的基础之上,所以建立基于热量表的动态监控网络是极为关键的。 首先设计了测量精度较高的无磁热量表,该热量表包括流量测量、温度测量、热量计算和通信模块。流量测量采用的是TEXASINSTRUMENTS公司的MSP430芯片的无磁流量检测模块,该方法具有功耗低、体积小、精度高的特点。本文中所采用的热量表芯片MSP430FW427集成了一个精密型模拟比较器,利用这个比较器,可以实现性能价格比较高的A/D转换----sigmadeltaA/D转换,该方法可以实现热量表的温度测量。热量的计算采用“焓差法”,提高了热量计算的精确度。为了能够将热量表的数据向上位机传送,热量表必须具备通信功能,本热量表利用相应的MSP430芯片中定时器A(Timer_A)的捕获/比较寄存器实现UART串行通信功能,并采用¨公司生产的仪表总线(Meter-Bus)终端收发芯片TSS721,通过仪表总线(Meter-Bus)与上位机相连接,从而使本热量表具有联网功能。 热量表中的通信协议和总线是M-BUS,无法直接与上位机相连,需要通过M-BUS模拟主机的转换。通过转换,热量表中的动态实时数据可以传送到监控主机中,M-BUS模拟主机与监控主机的接口是RS-232。 上位机通信在以热量表为核心的集中供热监控网络中具有极其重要的作用,其主要目的是从M-BUS的通信主机的RS-232通信端口上获取来自M-BUS网络中各个热量表的实时数据,并将这些数据传输到相应的数据库中。本系统采用VISUALBASIC软件中的MSComm控件从M-BUS的通信主机的RS-232通信端口上获取数据,并采用数据库编程模型中的RDO技术实现所获取的实时数据到数据库的传输,而数据库则采用SQLSever。 本系统的上位机监控软件是基于美国国家仪器公司(NationalInstrument)著名开发软件LabWindows/CVI的基础上开发而成的。本系统的上位机监控软件通过ODBC数据库接口与SQLSever数据库相连,提供的监控界面包括历史曲线监控界面、历史数据表监控界面、实时数掘表监控界面、特定站点数据监控界面、动态实时曲线监控界面、统计报表数据监控界面、报警记录监控界面等。 本文所建立的基于热量表网络的监控系统为供热体制改革后的集中供热系统的优化运行、调节和管理提供了强有力的技术支持。城市集中供热系统目前的运行方式属于粗放式管理,如能源消耗高、室内温度的控制品质差、实际运行中无法启用变频调速功能以及运行难以调节等。在供热体制改革后,基于热量表网络的监控系统可以将各个用户的动态耗热量、热水瞬时流量、供热管道进出口温度等数据传送到总控制台上,依据这些数据,提出了对整个集中供热系统的节能策略和优化运行、调节的方法。
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