基于工业级4G RTU热力管道监测方案

一.概述

 热力管道因为压力大、温度高，对热力管道的监测显得尤为重要。热力管道按用途分为供暖热力管道和工业热力管道，热力管道是城市地下管网里不可缺少的一部分，随着城市的快速开发，大中城市人口不断的净流入，人们生产生活对热力的要求越来越高，城市热力管网显得越来越重要。

过去调节热水和蒸汽的温度主要靠人力，温度高时将管道输出阀门关小，温度低时将阀门开大，带来的结果是不能精准的控制热力管道的温度和压力，浪费了不少热能。同时热力管道也存在着安全隐患，国内外都发生过多起热力管道爆炸事件，大多是因为管道老化或者压力过高而引起。一旦发生管道事故，可能带来的后果是道路塌陷，交通瘫痪，在上面行走的人和车辆有安全隐患，有些城市就发生过人在路上走，赶上热力管道爆炸，发生了危险的事情，同时也造成了水资源和热资源的浪费。所以我们急需解决对热力管网的实时监测问题，防患于未然，最大限度的保障人民生命财产安全，最大限度的节能环保。节约一份资源，同时也减少了热能消耗对环境带来的污染。

二.系统组成和功能

本系统主要有三个部分组成，分别是前端数据采集监控，组网采集传输及后台管理控制中心。前端数据采集监控主要由流量计、压力传感器、温度传感器和电磁阀组成，实时监控压力温度状态，通过433M自组网分段汇总统计由2G/3G/4G网络模块上传到后台管理监控中心，保证了热网管道正常运行；同时通过实时监测压力、温度状态，保证在异常情况下可以通过远程控制电磁阀开关，保证异常管道中断供给。减少故障发生安全隐患，最大限度保证水资源和热能资源的浪费。

利用物联网技术实现外部监测设备的集成与数据传输，结合当前的监测技术，建设基础设施安全监测云服务平台，能够向相关管理部门、建设部门、监测单位基础设施动态监测信息，供不同部门在线查询、了解基础设施安全状况，并为政府相关部门制定应急措施提供辅助决策信息。对我国重大基础设施的综合管理具有重要的借鉴意义。

（1）建立物联网数据采集系统，将流量统计、压力传感器、温度传感器等监测设备集成，形成数据采集系统，实现监测数据的实时采集。

（2）综合运用433m自组网通信、无线采集传输网络、2G/3G/4G通讯等方式，在数据采集器和监测设备之间建立数据传输系统，实现数据实时传输。

（3）在云计算技术的基础上，对多种传感器获取的多源数据进行高效的数据处理、分析和存储。

（4）建立三维可视化模型，实现监测数据的实时交互。

用户登录平台后可以根据被授予的权限进行数据查询、分析、预警预报处理等。

组织和建立数据资源目录，构建市政资源数据管理体系，为热力公司及相关单位信息共享提供支撑环境，最终实现信息资源共享；利用物联网技术对热力管网设施进行实时监测和监控，同时将分布在各处的业务数据按照统一的规则汇总到数据仓库中，集成先进技术，推进信息网络综合化、物联化，加快智慧型热力管网信息化进程。

三.采用无线射频和CM550的功能特色优势

 运用无线射频实现远距离无线自组网通信的免运营商费用的工业无线采集传输终端。在复杂的城市管道分布中应用，具有传输距离远、抗干扰能力强，组网方便灵活，方便区域管道的集中汇总采集。

CM550是一款工业无线采集传输终端，其工作原理是通过2G/3G/4G等运营商网络实现前端数据与后台热网管理监控中心联网通信。保证前端和后台的无线网络通信。具有网络覆盖面广、通信距离不限制、网络质量好、费用低等优势。

3.1，接口丰富

每套设备终端支持6路可自定义模拟量采集和开关量控制，支持4~20mA和0~10V模拟量采集。支持0~3.3/5V开关量输入输出。前端数据采集的压力传感器和温度传感器可直接与AD接口通信，流量计可直接与设备通信接口RS232/RS485/TTL/RS422等兼容接口通信，电磁阀可以通过开关量DO接口通信。一套设备解决所有前端设备数据采集和控制，减少采集控制RTU成本。又方便接入。

3.2，无线数据传输更稳定安全

采用无线自组网，保证分布管道区域集中采集汇总，有效解决地下室无信号，传输距离远，空旷实测12KM的点对点传输距离，灵活的自组网方式简化布线困难问题。

采用无线运营商网络，通过2G/3G/4G网络实现网络覆盖最普及方式进行联网，特点稳定性高、普及广、流量资费低，可通过运用商APN/VPDN专网，保证数据加密安全。

3.3，可靠的自我检测和自我修复系统

WBEE采用全自主开发组网通信协议，底层多重链路保护哈重连机制，组网快，自动路由转发，数据重发和链路自动恢复机制保证无线自组网稳定传输。

CM550具有多重在线保持和心跳保持判断网络的连通状态，具有独特的网络掉线通知下位机功能，保证在网络故障和网络自我修复过程，工控主机能了解无线网络的状况，保证数据在上传时能有效的确保网络畅通性，避免数据丢失，造成系统判断错误。

四.产品在系统中功能作用与应用场所

在系统中主要应用在前端数据采集和无线组网传输功能，保证整套系统前端和后台的无线连接，起到承上启下作用，实现管道的全面无线覆盖采集监测。为热网管道监测提供低成本、高效率、高质量的热网安全监测。目前该产品已经广泛应用我国大部分北方区域省市级区域的热网管道监测，基于物联网和无线互联网技术的城市热力管道监测系统，能根据实际需要供应热力资源，减少补必要的浪费；同时尽可能的实现实时预警，消除安全隐患。

解决对热力管网的实时监测问题，防患于未然，最大限度的保障人民生命财产安全，最大限度的节能环保。节约一份资源，同时也减少了热能消耗对环境带来的污染。