CN108243248A - 一种联网式智能热网监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联网式智能热网监控方法，先采集热网现场数据，并将热网现场数据打成IP数据包；然后将IP数据包通过网络传输系统上传存储于数据服务器；再通过远程实时监控终端通过联网方式接入数据服务器并提取IP数据包；最后通过远程实时监控终端将IP数据包解包还原数据，并对还原后的热网现场数据进行分析处理，利用IP数据包的数据传输方式，将热网的现场测控数据进行有效的上传和处理，实现远程实时监控，能保护数据的完整性，并且缩小传输数据的容量，更有利于存储和数据的提取，容错率高，对结果的影响小，太阳能供电方式通过ZigBee无线技术和数据服务器的特点进行巧妙的结合，进而实现对现场测控设备的监控和控制。

Description

一种联网式智能热网监控方法及系统

技术领域

本发明涉及热网监控技术领域，具体为一种联网式智能热网监控方法及系统。

背景技术

我国当前对能源的消耗愈来愈大，能源紧缺已经成为我国的基本国情，在供热部门的运行费用也大幅增长，对于供热单位的管理方面不仅要能够得到加强，还要能够使供热系统的自动化监控水平得到提升，从而在保障系统的稳定运行方面发挥积极作用。对集中供热以及调度环节的保障，需要智能化热网自动监控系统的介入，从而实施智能化的控制，在对计算机技术以及无线通信技术的应用下能够实现热站运行参数的监测，及时的发现问题并加以调整，从而在热网运行的安全性上得到最大程度的保障。

智能热网自动化监控系统之所以得到广泛的应用，还有赖于其自身的优越特征，主要体现在工作的高效性，通过热网监控系统的应用能够有效解决热网运行失调的这一问题，并能有效实现热网的运行平衡，这样在热网的供热效果层面就得到了良好呈现。还有是实时性的优势，在热网监控中心的数据能和现场的数据同步，这也是以往的热网系统所不能达到的标准。在节能性层面主要就是能够使能源的消耗得到有效降低，自动监控作用下能结合室温变化进行自动化的调节供水温度，这样在能源节约上就能够得到有效实现。

申请号为201310572755.4，专利名称为一种热网远程控制系统的发明专利，其明包括电话网络、中心Modem、多个现场Modem、分控中心计算机，其结构要点电话网络分别与中心Modem、多个现场Modem相连，中心Modem与分控中心计算机相连，每个现场Modem均与一个现场PLC相连；现场PLC安装于热力站和/或交换站，采集各仪表数据上传到分控中心，并自动调整设备的运行接受控制中心的控制指令设定。

但是现有技术的热网监控系统存在以下缺陷：

(1)对于现场采集的数据，由于要进行远程的传输过程，数据链大，杂乱无章，这样就导致传输至远程监控终端的现场数据容错率低，对数据结果的影响大。

(2)现场测控设备的供电方式比较传统化，而且只能通过现场进行控制或者近距离的无线控制设备进行控制，不能通过远程监控终端一并控制。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种联网式智能热网监控方法及系统，利用IP数据包的数据传输方式，将热网的现场测控数据进行有效的上传和处理，实现远程实时监控，相比现有热网监控技术的数据传输方式，更能保护数据的完整性，并且缩小传输数据的容量，更有利于存储和数据的提取，容错率高，对结果的影响小，在每个现场测控设备上提供太阳能供电方式，电能通过ZigBee无线技术和数据服务器的特点进行巧妙的结合，进而实现对现场测控设备的监控和控制，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种联网式智能热网监控方法，包括如下步骤：

步骤100、采集热网现场数据，并将热网现场数据打成IP数据包；

步骤200、将IP数据包通过网络传输系统上传存储于数据服务器；

步骤300、远程实时监控终端通过联网方式接入数据服务器并提取IP数据包；

步骤400、远程实时监控终端将IP数据包解包还原数据，并对还原后的热网现场数据进行分析处理。

进一步地，所述热网现场数据包括现场温度、水压、流量和热量。

另外本发明还设计了一种联网式智能热网监控系统，包括远程实时监控终端，网络传输系统、数据服务器和远程终端采集分站，所述远程终端采集分站用于采集现场数据，并将现场数据通过网络传输系统上传至数据服务器，所述远程实时监控终端通过独立IP地址上网连接至数据服务器提取数据。

进一步地，所述远程实时监控终端包括网络服务器、ADSL线路和调度中心服务器，所述网络服务器与数据服务器相接并且实现数据共享，所述网络服务器将共享的现场数据通过Internet网传输至ADSL线路，所述调度中心服务器设有一个固定IP地址，并接入ADSL线路。

进一步地，所述远程终端采集分站包括若干个现场测控设备，所述现场测控设备包括微控制单元、电源模块、数据采集模块和数据传输模块，所述微控制单元与电源模块、数据采集模块和DTU数据传输模块连接，所述数据采集模块将采集的现场数据通过微控制单元控制并传输至DTU数据传输模块，所述DTU数据传输模块将现场数据转换成IP数据并打包无线传输至网络传输系统。

进一步地，所述远程终端采集分站还包括与微控制单元连接的显示模块。

进一步地，所述电源模块为太阳能供电方式，独立设置于现场测控设备的表面，其包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过开关控制电路连接有稳压模块和ZigBee控制模块，所述ZigBee控制模块通过ZigBee协调器将电源电压数据传输至数据服务器，所述开关控制电路双向连接有主电源和副电源。

进一步地，所述稳压模块包括5V输出端口、9V输出端口和12V输出端口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用IP数据包的数据传输方式，将热网的现场测控数据进行有效的上传和处理，实现远程实时监控，相比现有热网监控技术的数据传输方式，更能保护数据的完整性，并且缩小传输数据的容量，更有利于存储和数据的提取，容错率高，对结果的影响小。

(2)本发明在每个现场测控设备上提供太阳能供电方式，并且太阳能供电能通过ZigBee无线技术和数据服务器的特点进行巧妙的结合，进而实现对现场测控设备的监控和控制。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的监控系统框图；

图3为本发明的现场测控设备的框图；

图4为本发明的电源模块的框图；

图5为本发明的开关控制电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种联网式智能热网监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、通过现场测控设备采集热网现场数据，并将热网现场数据打成IP数据包；

步骤200、将IP数据包通过网络传输系统上传存储于数据服务器；

步骤300、远程实时监控终端通过联网方式接入数据服务器并提取IP数据包；

步骤400、远程实时监控终端将IP数据包解包还原数据，并对还原后的热网现场数据进行分析处理。

在本实施方式中，热网现场数据包括现场温度、水压、流量和热量；与之分别对应的现场测控设备为：远传温度计、远传压力表、远传流量计、远传热量表。

本发明利用IP数据包的数据传输方式，将热网的现场测控数据进行有效的上传和处理，实现远程实时监控，相比现有热网监控技术的数据传输方式，更能保护数据的完整性，并且缩小传输数据的容量，更有利于存储和数据的提取，容错率高，对结果的影响小。

如图2所示，基于上述方法提供的一种联网式智能热网监控系统，包括远程实时监控终端，网络传输系统、数据服务器和远程终端采集分站，远程终端采集分站用于采集现场数据，并将现场数据通过网络传输系统上传至数据服务器，远程实时监控终端通过独立IP地址上网连接至数据服务器提取数据。

远程终端采集分站是采集现场数据的部分，其包括若干个现场测控设备，每个现场测控设备单独设置并采集需要的现场数据。

如图3所示，现场测控设备包括微控制单元、电源模块、数据采集模块和数据传输模块，微控制单元与电源模块、数据采集模块和DTU数据传输模块连接，数据采集模块将采集的现场数据通过微控制单元控制并传输至DTU数据传输模块，数据传输模块将现场数据转换成IP数据并打包无线传输至网络传输系统。

本实施方式中，利用DTU传输技术，DTU是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。

本发明将数据打包的DTU数据传输模块融入现场测控设备内，而不是利用其他无线传输设备单独进行打包，这样既减少了现场设备的数量，并且能将微控制单元接收的现场数据及时进行打包处理，由于DTU数据传输模块与微控制单元直接连接，还可以实现一个反馈功能，对于DTU数据传输模块打包错误的数据，反馈给为控制处理单元进行处理。

本实施方式中，利用的是IP数据包作为传输载体进行传输，IP数据包是对数据包的结构进行分析，由首部和数据两部分组成，首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的，在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的，首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址；IP首部的可变部分就是一个可选字段，选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。此字段的长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目，某些选项项目只需要1个字节，它只包括1个字节的选项代码，但还有些选项需要多个字节，这些选项一个个拼接起来，中间不需要有分隔符，最后用全0的填充字段补齐成为4字节的整数倍。

由于每个IP数据包自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的。整个数据报传送过程中，不需要建立虚电路。

远程实时监控终端包括网络服务器、ADSL线路和调度中心服务器，网络服务器与数据服务器相接并且实现数据共享，网络服务器将共享的现场数据通过Internet网传输至ADSL线路，调度中心服务器设有一个固定IP地址，并接入ADSL线路。

远程终端采集分站还包括与微控制单元连接的显示模块，可用于显示电源电量信息、时间信息等。

如图4所示，电源模块为太阳能供电方式，独立设置于现场测控设备的表面，其包括太阳能电池板，太阳能电池板通过开关控制电路连接有稳压模块和ZigBee控制模块，ZigBee控制模块通过ZigBee协调器将电源电压数据传输至数据服务器，开关控制电路双向连接有主电源和副电源。

本实施方式中，数据库服务器由运行在局域网中的一台/多台计算机和数据库管理系统软件共同构成，数据库服务器为客户应用程序提供数据服务，因此选用与其类似的ZigBee无线技术，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，将电源信息传输至数据服务器，由远程实时监控终端对现场测控设备的电源供电信息进行实时监控。当遇到现场测控设备供电不足的情况，就需要启动其他措施来保证现场测控设备的运行。

在本实施方式中，采用与开关控制电路双向连接的主电源和副电源的双电源结构，在阳光充足的情况下，太阳能电池板将转换的电能通过开关控制电路存储与主电源和副电源，优先级是主电源先存储满或者百分之90以上的状态，再对副电源进行充电。在电源供电过程中，优先级也是主电源先供电。当主电源低于百分之10或百分之6时，启动副电源供电，主电源进入充电且不供电状态。

在本实施方式中，对于主电源和副电源的控制方式可以是现场控制，也可以是通过远程实时监控终端发出控制命令，通过网络控制系统传输至ZigBee控制模块对开关控制电路进行控制。

本实施方式中，稳压模块包括5V输出端口、9V输出端口和12V输出端口。

如图5所示，在本实施方式中，开关控制电路由电压采集子模块和继电器控制子模块组成，并使用了限流二极管防止电流过高损坏电子器件。

电压采集子模块通过电阻分压将电压降低至ZigBee控制模块能检测到的电压范围，分压后的电压连接至ZigBee控制模块的A/D输入端口，基于减少功耗的考虑，采用了大阻值的电阻，减小流过的电流达到低功耗的要求。

继电器控制子模块采用DC-12V继电器，当继电器控制端口两端的电压满足12V且通过电流大于350mA时，继电器导通。由于ZigBee控制模块无法输出满足继电器导通要求的控制信号，于是将NPN型三极管的基极连接至ZigBee控制模块的端口，放大控制信号，由ZigBee控制模块控制对应端口的电平高低，从而实现继电器的开关。

当主电源DC1和副电源DC2同时接入时，由于继电器K1、K2仍保持初始状态，即常闭状态，此时使用主电源、副电源同时供电的模式，ZigBee控制模块开始上电工作，经过A/D转换后得到电源电量，再根据主电源电量情况决定采取何种供电模式。由于主、副电源切换时，系统输出的电流会增大，为了保护元器件，在输出口放置了一个限流二极管，防止电流过大而损毁器件。

ZigBee控制模块采用CC2530芯片，CC2530是ZigBee无线数据传输中的一个核心芯片，它能够以非常低的总体成本建立强大的网络节点。CC2530芯片工作时具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。该芯片的ADC支持7～12位的分辨率，转换精度高，满足本设计的要求。

CC2530的A/D转换输入端口连接开关控制电路的电压采集接口，对当前供电电源的电压进行采样，经CC2530进行A/D转换量化得到电压值，根据电压值与电源电量的关系得到当前电源的电量，并根据电量情况对输出端口的电平高低进行控制，经三极管放大控制信号进而达到控制开关电路的目的。

本实施方式中，稳压模块采用三端稳压集成电路LM7805和LM7809稳压芯片，将电源输出的12V电压转换至5V、9V电压，实现多电压输出。LM78系列三端稳压集成电路实现稳压电路所需的外围元件少，仅需两个电容便可正常工作，且电路内部有过流、过热及调整管的保护电路，使用可靠、方便。

本发明在每个现场测控设备上提供太阳能供电方式，并且太阳能供电能通过ZigBee无线技术和数据服务器的特点进行巧妙的结合，进而实现对现场测控设备的监控和控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种联网式智能热网监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、采集热网现场数据，并将热网现场数据打成IP数据包；

步骤200、将IP数据包通过网络传输系统上传存储于数据服务器；

步骤300、远程实时监控终端通过联网方式接入数据服务器并提取IP数据包；

步骤400、远程实时监控终端将IP数据包解包还原数据，并对还原后的热网现场数据进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种联网式智能热网监控方法，其特征在于：所述热网现场数据包括现场温度、水压、流量和热量。

3.一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：包括远程实时监控终端，网络传输系统、数据服务器和远程终端采集分站，所述远程终端采集分站用于采集现场数据，并将现场数据通过网络传输系统上传至数据服务器，所述远程实时监控终端通过独立IP地址上网连接至数据服务器提取数据。

4.根据权利要求3所述的一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：所述远程实时监控终端包括网络服务器、ADSL线路和调度中心服务器，所述网络服务器与数据服务器相接并且实现数据共享，所述网络服务器将共享的现场数据通过Internet网传输至ADSL线路，所述调度中心服务器设有一个固定IP地址，并接入ADSL线路。

5.根据权利要求3所述的一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：所述远程终端采集分站包括若干个现场测控设备，所述现场测控设备包括微控制单元、电源模块、数据采集模块和数据传输模块，所述微控制单元与电源模块、数据采集模块和DTU数据传输模块连接，所述数据采集模块将采集的现场数据通过微控制单元控制并传输至DTU数据传输模块，所述DTU数据传输模块将现场数据转换成IP数据并打包无线传输至网络传输系统。

6.根据权利要求5所述的一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：所述远程终端采集分站还包括与微控制单元连接的显示模块。

7.根据权利要求5所述的一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：所述电源模块为太阳能供电方式，独立设置于现场测控设备的表面，其包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过开关控制电路连接有稳压模块和ZigBee控制模块，所述ZigBee控制模块通过ZigBee协调器将电源电压数据传输至数据服务器，所述开关控制电路双向连接有主电源和副电源。

8.根据权利要求7所述的一种联网式智能热网监控系统，其特征在于：所述稳压模块包括5V输出端口、9V输出端口和12V输出端口。