CN202617171U - 基于无线传感器网络的热网远程监控系统 - Google Patents

Abstract

一种供热系统技术领域的基于无线传感器网络的热网远程监控系统，包括：主监控器和与之相连的热力站监控终端，其中：热力站监控终端包括：主节点和多个无线传感器节点。本系统解决了现有技术中热力站内传感器布线、改造不便的问题，实现对热力站的更经济、有效的监控。

Description

基于无线传感器网络的热网远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种供热系统技术领域的装置，具体是一种基于无线传感器网络的热网远程监控系统。

背景技术

通常，集中供热系统由三部分组成：热源、热网和用户。热源产生高温热水，热力网负责运送高温热水，用户是供热终端，包括住宅、店铺等用热单位。热力网由一次网、热力站和二次网组成。

目前，我国北方城市的集中供暖企业多由热源和多个热力站组成，规模较大的供暖企业甚至有多个热源和多达几十个热力站，由于热力站分布广泛、站内管道密集，热力站的运行监控和管理给大型集中供热企业提出了难题。有关这方面的研究，有很多人做了工作。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN87205558U，公开日1987-09-30，记载了一种“小型热力站自动控制系统”，提出了一种利用室外温度确定二次网供回水温度差给定，进而通过调节一次网供水流量把二次网供回水温度差稳定在给定水平，实现了热力站的自动控制。但该方法只能实现单个热力站的站内控制，无法实现热力站集中控制和供热网的热平衡分配。

中国专利文献号CN201680503，公开日2010-12-22，记载了一种“集中供热远程监控设备和系统”，提出了通过数据终端设备(Data Terminal Unit，简称DTU)将各个热力站的现场数据通过无线方式发送到监控中心，统一监控各个热力站的运行参数，解决了多个热力站的集中控制问题。但是热力站站内测点多、分布广，再加上管道密集、环境潮湿，给站内传感器、控制器之间的布线工作造成很大影响，使得站内布线工作难度大，成本高，改造和维修工作不便。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于无线传感器网络的热网远程监控系统，解决了现有技术中热力站内传感器布线、改造不便的问题，实现对热力站的更经济、有效的监控。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：主监控器和与之相连的热力站监控终端，其中：热力站监控终端包括：主节点和多个无线传感器节点。

所述的主监控器为安装有热网远程监控系统软件(采用Visual C++2010编制)的工控机，该主监控器与互联网相连。

所述的主节点包括：主微处理器、无线通信模块、显示器、键盘和GPRS模块，其中：主微处理器采用的是32位嵌入式处理器，显示器为有机发光二极管显示模块。

所述的无线传感器节点包括：从微处理器和分别与之相连的无线通信模块、传感器、模数转换器和锂电池，其中：从微处理器采用的是低功耗从微处理器，锂电池采用8Ah/3.6V输出功率，传感器为温度传感器或压力传感器，模数转换器将传感器的输出的电压信号进行模数转换并通过无线通信模块发送到主节点。

所述的主节点和多个无线传感器节点之间通过各自内部的无线通信模块组成点对点网络，所述的无线通信模块为基于NRF24L01的2.4GHz频段无线通信模块。

所述的无线传感器节点分别设置于一次网、二次网的温度、压力测量点上并将测量得到的数据通过点对点无线网络传输至主节点。

所述的主节点通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)模块与GPRS网络相连并将测量得到的数据统一输出至主监控器，同时接收主监控器下发的控制命令。

主节点通过NRF24L01无线通信模块接收传感器节点的数据，并显示在OLED显示模块上；此外，主节点扩展RS-485总线(RS-485是一种串行总线标准，采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力)并支持Modbus通信协议(Modbus通信协议已经成为国家标准GB/T19582-2008，是一种通用工业现场总线协议)，方便与一次网供水管道电动阀、二次网的循环泵以及补水泵的变频器连接，通过GPRS接收热网远程监控系统的控制命令，远程控制相关供热设备的运行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是采用NRF24L01无线通信模块，将无线传感器节点和主节点组成点对点无线传感器网络，采用2.4GHz频段通信，通信速率较高，实现了热力站站内工况参数的无线传输，大大简化了热力站站内的布线施工、降低建站成本。此外，GPRS数据服务使用方便，价格较低，热网远程监控系统通过GPRS网络可以实时查询各热力站的运行参数并进行调整，便于供热企业掌握热力分布，平衡热负荷分配，达到节能减排的目的，提高企业的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型热网远程监控系统实施例的总体结构示意图；

图2为本实用新型热网远程监控系统的热力站无线网络拓扑图；

图3为本实用新型热网远程监控系统的热力站监控终端结构示意图；

图4为本实用新型热网远程监控系统的热力站主节点结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1和图2所示，本实施例包括：主监控器和与之相连的热力站监控终端，其中：热力站监控终端包括：主节点和多个无线传感器节点。

所述的主监控器为安装有热网远程监控系统软件(采用Visual C++2010编制)的工控机，该主监控器通过网关接入互联网。

更具体地说，远程监控系统部分利用Visual C++2010编制的计算机应用程序，将它安装在供热企业集控中心的连接在以太网上的工控机里，通过英特网接收并存储热力站监控终端主节点发送到GPRS网络的工况数据。功能包括热力站工况数据实时显示、温度压力超限报警、热网组态界面显示、热力站工况数据报表打印、热力站历史数据曲线绘制、热力站地图查询、热力站循环泵变频器、补水泵变频器远程控制、报警门限设置、热力站信息维护、以及热力站设备台账管理等功能。所以准确地说，主监控器的关键是一个利用Visual C++2010编制的监控计算机应用程序。

如图4所示，所述的主节点包括：主微处理器、无线通信模块、显示器、键盘和GPRS模块，其中：主微处理器采用的是32位嵌入式处理器，显示器为有机发光二极管显示模块。

如图2所示，所述的无线传感器节点包括：从微处理器和分别与之相连的无线通信模块、传感器、模数转换器和锂电池，其中：从微处理器采用的是低功耗从微处理器，锂电池采用8Ah/3.6V输出功率，传感器为温度传感器或压力传感器，模数转换器将传感器的输出的电压信号进行模数转换并通过无线通信模块发送到主节点。

如图3所示，所述的主节点和多个无线传感器节点之间通过各自内部的无线通信模块组成点对点网络，所述的无线通信模块为基于NRF24L01的2.4GHz频段的无线通信模块。

所述的无线传感器节点分别设置于一次网、二次网的温度、压力测量点上并将测量得到的数据通过点对点无线网络传输至主节点。

所述的主节点通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)模块与GPRS网络相连并将测量得到的数据统一输出至主监控器，同时接收主监控器下发的控制命令。

每个热力站安装一个主节点，定时查询各无线传感器节点，接收并处理接收到的管网温度、压力数据，显示在本地OLED显示模块上，并通过GPRS模块发送到主监控器；另一方面主节点扩展了RS-485模块，支持Modbus通信协议，可以方便连接电动调节阀和变频器，将监控软件发送的控制命令发送到RS-485总线，控制一次网供水流量阀门开度、以及二次网的循环泵变频器、补水泵变频器的运行。

本实施例的系统，主节点和无线传感器节点通过NRF24L01模块组成点对点网络，无线传感器节点可将测点数据无线发送到主节点，主节点通过GPRS网络发送给主监控器，主监控器可查看热力站的实时运行数据，从而使监控人员方便的获取各个热力站的运行状态，并提供实时报警，此外还可以存储参数、打印报表、绘制参数曲线，便于监控人员控制热网正常运行和进行热网热负荷调节。

Claims (8)

1.一种基于无线传感器网络的热网远程监控系统，其特征在于，包括：主监控器和与之相连的热力站监控终端，其中：热力站监控终端包括：主节点和多个无线传感器节点。

2.根据权利要求1所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的主监控器为安装有热网远程监控系统软件的工控机，该主监控器与互联网相连。

3.根据权利要求1所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的主节点包括：主微处理器、无线通信模块、显示器、键盘和GPRS模块，其中：主微处理器采用的是32位嵌入式处理器，显示器为有机发光二极管显示模块。

4.根据权利要求3所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的主节点通过GPRS模块与GPRS网络相连并将测量得到的数据统一输出至主监控器，同时接收主监控器下发的控制命令。

5.根据权利要求1所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的无线传感器节点包括：从微处理器和分别与之相连的无线通信模块、传感器、模数转换器和锂电池。

6.根据权利要求5所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的从微处理器采用的是低功耗从微处理器，锂电池采用8Ah/3.6V输出功率，传感器为温度传感器或压力传感器，模数转换器将传感器的输出的电压信号进行模数转换并通过无线通信模块发送到主节点。

7.根据权利要求1所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的主节点和多个无线传感器节点之间通过各自内部的无线通信模块组成点对点网络，所述的无线通信模块为基于NRF24L01的2.4GHz频段的无线通信模块。

8.根据上述任一权利要求所述的热网远程监控系统，其特征是，所述的无线传感器节点分别设置于一次网、二次网的温度、压力测量点上并将测量得到的数据通过点对点无线网络传输至主节点。

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