時間：2022-10-02 02:12:53
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一、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點及技術(shù)要求
什么是“水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)”呢?這個系統(tǒng)是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，運用各種高新科技手段，對流域或地區(qū)的水資源及相關(guān)的大量信息進行實時采集、傳輸及管理；以現(xiàn)代水資源管理理論為基礎(chǔ)，以計算機技術(shù)為依托對流域或地區(qū)的水資源進行實時、優(yōu)化配置和調(diào)度；以遠程控制及自動化技術(shù)為依托對流域或地區(qū)的工程設(shè)施進行控制操作。
這種系統(tǒng)的主要特點是：①對水資源進行實時監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容包括水量和水質(zhì)。實時監(jiān)測的意義在于：只有掌握瞬時變化的水量信息，才能科學、準確地進行資源配置及調(diào)度；只有掌握瞬時變化的水質(zhì)信息，才能對環(huán)境質(zhì)量進行動態(tài)評價和有效監(jiān)督，也才有可能應(yīng)對水污染突發(fā)事件，保證供水安全。②這種系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為框架，除了采集水資源信息外，還廣泛采集流域或地區(qū)內(nèi)的氣象、墑情等自然信息，水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施信息，經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本信息以及需水部門的需水信息。③它不同于以往的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，僅僅具有監(jiān)測功能。這種系統(tǒng)更重要的功能是進行實時配置調(diào)度。它是在監(jiān)測的基礎(chǔ)上，以大量的綜合信息為基礎(chǔ)，采用現(xiàn)代水資源管理數(shù)學模型，為水資源的實時配置、調(diào)度提供決策支持。這種模型勢必突破“就水論水”局限，體現(xiàn)經(jīng)濟與社會發(fā)展——資源——環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，體現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用原則，體現(xiàn)“依法治水”的原則。④這種系統(tǒng)應(yīng)是高新技術(shù)的集成。系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)充分吸收國際上最新技術(shù)，堅持高起點。它包括監(jiān)測技術(shù)、通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化技術(shù)、遙感、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機輔助決策支持系統(tǒng)、人工智能、遠程控制等先進技術(shù)。⑤它的設(shè)置應(yīng)是因地制宜的。針對不同流域、不同地區(qū)不同的經(jīng)濟發(fā)展水平及基礎(chǔ)設(shè)施狀況，水資源管理中不同的重點問題，水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)置也應(yīng)具有不同的特點。系統(tǒng)的設(shè)置還應(yīng)與防洪調(diào)度指揮系統(tǒng)的建設(shè)相結(jié)合。
這種系統(tǒng)的技術(shù)要求是：①以現(xiàn)代電子、信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、實時傳輸和在線分析，有效地提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準確率，確保監(jiān)測信息的有效性。②充分掌握所在地區(qū)水資源供需狀況，建立相應(yīng)的資料庫和水量、水質(zhì)模型、供需水模型及生態(tài)環(huán)境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水等。③充分運用現(xiàn)代計算機和人工智能等技術(shù)進行高度技術(shù)集成，快速、高效、準確、客觀地分析處理大量監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)已建立的供需水模型和水環(huán)境分析模型等，動態(tài)生成水資源優(yōu)化配置、調(diào)配計劃等輔助決策方案。④以綜合分析和輔助決策為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對水資源的優(yōu)化配置、遠程控制和科學管理等，即實現(xiàn)水資源調(diào)控的現(xiàn)代化。⑤系統(tǒng)應(yīng)具有很強的實用性和動態(tài)可擴展性，以滿足不同用戶的需求。
二、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)具備水資源實時測、水資源實時預(yù)報、水資源實時調(diào)度和水資源實時管理等功能。其功能概要詳見圖1。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又可分解為以下主要部分(參見圖2)：①數(shù)據(jù)庫(包含圖形庫、圖像庫和CIS系統(tǒng))，②模型庫(包括方法庫)，③知識庫，④在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，⑤綜合信息管理子系統(tǒng)，⑥綜合分析與決策支持子系統(tǒng)，⑦實時控制管理子系統(tǒng)。其核心是綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫。其他各部分則為系統(tǒng)核心的補充、延展和支持。
系統(tǒng)總控目的是建立系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、控制各庫和各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。
在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提供相關(guān)水資源與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集和數(shù)據(jù)可靠性在線分析功能。其重點是對地表水和地下水(水量、水位、水質(zhì)及水溫等)的實時動態(tài)監(jiān)測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集、監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理，以及監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性的實時在線分析處理等。該子系統(tǒng)還應(yīng)提供與各類監(jiān)測儀器銜接的數(shù)據(jù)采集接口，通過接口模塊動態(tài)收集監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，確保存入數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測資料的有效性、完整性和可靠性。
綜合信息管理子系統(tǒng)管理各種水資源水環(huán)境監(jiān)控項目的數(shù)據(jù)資料，具有監(jiān)測數(shù)據(jù)資料的輸入、存儲、整編、查詢與傳輸?shù)裙δ?，對水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)資料進行綜合管理和處理。該子系統(tǒng)還應(yīng)提供對綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及實時控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口。
實時控制子系統(tǒng)主要完成兩個功能：一是將系統(tǒng)綜合分析與輔助決策的成果以實時報告(如水資源預(yù)報、水質(zhì)分析公報、企業(yè)排污超標警報、水資源調(diào)配建議方案等)和多媒體報警信號(如大屏幕指示、聲光警報等)的形式進行動態(tài)輸出，以供決策部門進行水資源配置和管理參考；二是將輸出指令直接作用于可控自動化水資源調(diào)配和控制設(shè)備(如給、排水閘門等)，通過有線/無線/遠程控制技術(shù)對系統(tǒng)所涉區(qū)域內(nèi)的重點給、排水設(shè)備及重點控制工程進行遠距離的調(diào)節(jié)控制。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)對實時監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析處理。其主要功能就是運用模型庫中的相應(yīng)模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進行智能化的綜合分析，參照知識庫中的專家知識和有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)程規(guī)范，形成水資源(包括水量、水質(zhì)、水情和水環(huán)境等)動態(tài)狀況的分析成果；并根據(jù)分析成果，產(chǎn)生輔助決策報告或直接控制指令。系統(tǒng)還應(yīng)專門設(shè)計有多庫協(xié)同器，進行各庫之間的協(xié)調(diào)。多庫協(xié)同器提供系統(tǒng)各庫的協(xié)同規(guī)劃、綜合調(diào)度、人機交互、資源共享、沖突仲裁和通信聯(lián)絡(luò)等處理功能。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的技術(shù)核心，它將以國內(nèi)外近年在水源、水環(huán)境和農(nóng)田水利等方面的科研成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代高新技術(shù)進行綜合開發(fā)，形成技術(shù)先進、功能完善、實用性強、又便于擴展和更新的具有決策支持能力的智能化綜合分析系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，準確高效地收集和及時處理大量復(fù)雜的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的重點。數(shù)據(jù)庫及綜合信息管理子系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)信息存儲和信息查詢的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括：①水利工程檔案庫，②監(jiān)測儀器特征庫，③原始監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，④整編監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，⑤監(jiān)測網(wǎng)站資料庫，⑥人工巡視檢查資料庫，⑦數(shù)據(jù)自動采集參數(shù)庫，⑧模型輸入輸出數(shù)據(jù)庫，⑨成果數(shù)據(jù)庫，⑩實時控制日志數(shù)據(jù)庫等。圖形庫和圖像庫是數(shù)據(jù)庫的延展和補充。
模型庫及其管理子系統(tǒng)提供相應(yīng)分析處理使用的處理模型和計算方法的例程庫。包括各種時態(tài)和空間模型、在線數(shù)據(jù)可靠性分析算法等。包括水情預(yù)報模型、水量評價模型、水量預(yù)測模型、水質(zhì)評價模型、水質(zhì)預(yù)測模型、水污染模型、需水模型、生態(tài)環(huán)境分析模型、洪水演進及仿真模型、決策支持模型等等。
知識庫及其管理子系統(tǒng)是用于知識信息的存儲及其使用管理的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的知識庫內(nèi)容包括：①各監(jiān)控項目的監(jiān)控指標，②日常巡視檢查的評判標準，③監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差限值，④專業(yè)規(guī)律指標，⑤專家知識經(jīng)驗，⑥水利法律、法規(guī)，行業(yè)規(guī)程、規(guī)范的有關(guān)條款等。
三、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的實施
關(guān)鍵詞鍋爐房/計算機控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內(nèi)監(jiān)測與控制的主要目的應(yīng)為：
·提高系統(tǒng)的安全性，保證系統(tǒng)能夠正常運行；
·全面監(jiān)測并記錄各運行參數(shù)，降低運行人員工作量，提高管理水平；
·對燃燒過程和熱水循環(huán)過程進行有效的控制調(diào)節(jié)，提高鍋爐效率，節(jié)省運行能耗，并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐，可將被監(jiān)測控制對象分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分分別進行討論。整個計算機監(jiān)測控制管理系統(tǒng)可按圖5-1形式由若干臺現(xiàn)場控制機（DCU）和一臺中央管理機構(gòu)成。各DCU分別對燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)進行監(jiān)測控制，中央管理機則顯示并記錄這兩個系統(tǒng)的在線狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)供熱狀態(tài)況確定鍋爐、循環(huán)泵的開啟臺數(shù)，設(shè)定供水溫度及循環(huán)流量，協(xié)調(diào)各臺DCU完成各監(jiān)測控制管理功能。
5．1．1燃燒系統(tǒng)監(jiān)測與控制
圖5-1鍋爐房計算機的監(jiān)控系統(tǒng)
對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據(jù)對產(chǎn)熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度，根據(jù)爐膛內(nèi)燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內(nèi)的負壓度控制鼓風機、引風機的風量，從而既根據(jù)供暖的要求產(chǎn)生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監(jiān)測的參數(shù)有：
·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應(yīng)的溫度變送器，即可產(chǎn)生4～20mA或0～10mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%～21%范圍內(nèi)的高溫氣體的含氧量實現(xiàn)較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉(zhuǎn)換為4～20mA或0～10mA電流信號。
·空氣預(yù)熱器出口熱風溫度：同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預(yù)熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點可根據(jù)具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應(yīng)的變送器變?yōu)?～20mA或0～10mA電流信號，接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓，空氣預(yù)熱器前后壓差：測量方法同上。
·擋煤板高度測量：通過專門的機械裝置將其轉(zhuǎn)換為電阻信號，再變成標準電流信號，送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產(chǎn)熱量：由水系統(tǒng)的DCU測出后通過通訊系統(tǒng)送來。
燃燒系統(tǒng)需要控制調(diào)節(jié)的裝置為：
·爐排速度：由可控硅調(diào)壓，改變直流電機轉(zhuǎn)速
·擋煤板高度：控制電機正反轉(zhuǎn)，通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量：調(diào)鼓風機各風室風閥或通過變頻器調(diào)風機轉(zhuǎn)速
·引風機風量：調(diào)引風機風閥或通過變頻器高風機轉(zhuǎn)速
為了監(jiān)測上述調(diào)節(jié)裝置是否正常動作，還應(yīng)配置適當?shù)氖侄螠y試上述調(diào)節(jié)裝置的實際狀態(tài)。爐排速度和擋煤板高度可通過適當?shù)臋C械機構(gòu)結(jié)合霍爾元件等位置探測傳感器來實現(xiàn)，風機風量的調(diào)節(jié)則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調(diào)節(jié)主要包括事故下的保護，啟停過程控制，正常的燃燒過程調(diào)節(jié)三部分。
·事故保護：這主要是由于某種原因造成循環(huán)水停止或循環(huán)量過小，以及鍋爐內(nèi)水溫太高，出現(xiàn)汽化。此時最重要的是恢復(fù)水的循環(huán)，同時制止爐膛內(nèi)的燃燒。這就需要停止給煤，停止爐排運行。停止鼓風機，引風機。DCU接收水溫超高的信號后，就應(yīng)立即進入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運行，并響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。
啟?？刂疲簡狱c火一般都是人工手動進行，但對于間歇運行的鍋爐，封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動，停掉鼓風機，然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機，慢慢開大鼓風機，隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調(diào)節(jié)：正常運行時的調(diào)節(jié)主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設(shè)定值，同時達到高燃燒效率，低排煙溫度，并使爐膛內(nèi)保持負壓。這時作為參照的測量參數(shù)有爐膛內(nèi)的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風機則可以根據(jù)空氣預(yù)熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時可以調(diào)整控制量有爐排速度、煤層厚度（調(diào)整擋煤礦板高度）、鼓風機轉(zhuǎn)速、各風室風閥、引風機轉(zhuǎn)速或風閥。上述各調(diào)節(jié)手段與各可參照的測量參數(shù)都不是單一的對應(yīng)關(guān)系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調(diào)節(jié)算法。目前，控制調(diào)節(jié)效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規(guī)則控制"法，都是根據(jù)大量的人工調(diào)節(jié)運行經(jīng)驗而總結(jié)出的調(diào)節(jié)運行方法。
當燃燒充分時，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調(diào)節(jié)，煤層厚度與煤種有很大關(guān)系，爐膛內(nèi)燃燒狀況可以通過爐膛內(nèi)溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內(nèi)中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風機則應(yīng)根據(jù)進煤量的增減而增減送風量，同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據(jù)爐膛內(nèi)負壓狀態(tài)決定運行狀態(tài)，維持爐內(nèi)微負壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據(jù)如上分析，可采用如下調(diào)節(jié)規(guī)則：
每h一次，根據(jù)爐膛內(nèi)溫度分布調(diào)整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點后移，則將爐排速度降低5%，同時將擋煤板提高5%，當最高溫度點前移時，則將爐排速度提高5%，同時將擋煤板降低5%。
每2h一次：若出水溫度高于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時，還要相應(yīng)地將鼓風機轉(zhuǎn)速開大或減小。當采用風閥調(diào)整鼓風量時，則調(diào)閥，觀察空氣預(yù)熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當減少鼓風同風量（降低轉(zhuǎn)速或關(guān)小風閥），若低于高定值，則增加鼓風機風量。
每15min一次：若爐膛負壓值偏?。ɑ蜃?yōu)檎龎海?，加大引風機轉(zhuǎn)速或開大風閥，若負壓值偏大，則降低引風機風量。
以上調(diào)節(jié)規(guī)則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運行實測分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據(jù)，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設(shè)定值，含氧量出現(xiàn)偏差時對鼓風機風量的修正等參數(shù)也需要在鍋爐試運行后，根據(jù)實際情況摸索，逐步確定。當然這幾個修正量參數(shù)也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到，在這里不做過多的討論。
5．1．2鍋爐房水系統(tǒng)的監(jiān)測控制
鍋爐房水系統(tǒng)的計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證系統(tǒng)的安全性；對運行參數(shù)進行計量和統(tǒng)計；根據(jù)要求調(diào)整運行工況。
·安全性保證：保證主循環(huán)泵的正常運行和補水泵的及時補水，使鍋爐中循環(huán)水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統(tǒng)計：測定供回水溫度和循環(huán)水量，以得到實際的供熱量；測定補水流量，以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數(shù)。
·運行工況調(diào)整：根據(jù)要求改變循環(huán)水泵運行臺數(shù)或改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整循環(huán)流量，以適應(yīng)供暖負荷的變化，節(jié)省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環(huán)水泵構(gòu)成的鍋爐房水系統(tǒng)示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計，一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調(diào)節(jié)閥后面安裝壓力傳感器，根據(jù)測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)整流量，可以使在2臺鍋爐都運行時，流量分配基本一致，而當?shù)拓摵晒r下1臺鍋爐停止或封火，循環(huán)水泵運行臺數(shù)也減少時，自動調(diào)節(jié)流量分配，使運行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%～10%，僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統(tǒng)原理及其測控點
溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構(gòu)成對熱量的計量。用戶側(cè)供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經(jīng)常對其作統(tǒng)計分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時發(fā)現(xiàn)鍋爐可能出現(xiàn)的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網(wǎng)系統(tǒng)的變化及供熱系統(tǒng)的變化，從而為科學地管理供暖系統(tǒng)的運行提供依據(jù)。
泵1～4為主循環(huán)泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網(wǎng)路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環(huán)水泵時，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時還應(yīng)通過測量主接觸器的輔助觸點狀態(tài)測出每臺泵的開停狀態(tài)。這樣，當發(fā)現(xiàn)某臺泵由于故障而突然停止運行時，DCU即可立即啟動備用泵，避免出現(xiàn)因循環(huán)泵故障而使鍋爐中循環(huán)水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環(huán)水是否正常的重要手段。當外網(wǎng)由于某種原因關(guān)閉，盡管循環(huán)水泵運行，但流量可以為零或非常小，此時也應(yīng)立即報警，通過計算機使鍋爐自動停止，同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4，恢復(fù)鍋爐內(nèi)的水循環(huán)。
泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構(gòu)成補水定壓系統(tǒng)，當p2壓力降低時，開啟一臺補水泵向系統(tǒng)中補水，待p2升至設(shè)定的壓力值時，停止補水。為防止管網(wǎng)系統(tǒng)中壓力波動太大，當未設(shè)膨脹水箱時，還可設(shè)置旁通閥V3來維持壓力的穩(wěn)定。長期使一臺補水泵運行，通過調(diào)整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時，立即啟動另一臺泵，防止系統(tǒng)因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量，它可以是渦街流量計，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。
5．1．3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示，可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接，協(xié)調(diào)整個鍋爐房及熱網(wǎng)的運行調(diào)節(jié)與管理。中央機主要工作任務(wù)為：
·通過圖形方式顯示燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)及外網(wǎng)系統(tǒng)的運行參數(shù)，記錄和顯示這些參數(shù)的長期變化過程，統(tǒng)計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據(jù)外溫變化情況，預(yù)測負荷的變化，從而確定供熱參數(shù)，即循環(huán)水量及泵的開啟臺數(shù)、供水溫度、鍋爐運行臺數(shù)。將這些決定通知相應(yīng)的DCU產(chǎn)生相應(yīng)原操作或修改相應(yīng)的設(shè)定值。負荷的預(yù)測可以根據(jù)測出的以往24h的平均外溫w來確定：
(5-1)
式中為Q0設(shè)計負荷，t0為設(shè)計狀態(tài)下的室外溫度，Q為預(yù)測出的負荷?？紤]到建筑物和管網(wǎng)系統(tǒng)的熱慣性，采用時間序列的方法來預(yù)測實際需要的負荷，可能要更準確些。
式（5-1）中的負荷盡管每h計算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差，一般不會超過5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)。
根據(jù)預(yù)測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數(shù)Nb：Nb≥Q/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環(huán)水泵的開啟臺數(shù)。
要求的總循環(huán)量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin為不產(chǎn)生垂直失調(diào)時要求的最小系統(tǒng)流量，Δt為設(shè)定的供回水溫差。由于多臺泵并聯(lián)時，總流量并非與開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計算機中預(yù)置一個開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計算機中預(yù)置一個開啟臺數(shù)與流量的關(guān)系對應(yīng)表，由此可求出要求的運行臺數(shù)。
·分析判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現(xiàn)的故障及由計算機進行判斷的方法為：
--水冷壁管或?qū)α鞴鼙苁鹿蚀藭r補水量迅速增加，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)壓力迅速由負壓變?yōu)檎龎骸?/p>
--水側(cè)升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達到或超過出口壓力對應(yīng)的飽和溫度。
--鍋爐內(nèi)壓力超壓事故測出水側(cè)壓力突然升高，超過允許的工作壓力；
--管網(wǎng)漏水嚴重測了水側(cè)壓力降低，補水量增大；
--鍋爐內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)不良測出總循環(huán)水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞測出總循環(huán)水量GF1減少，當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點至循環(huán)水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設(shè)定值有較大差別；
--引風機、鼓風機、水泵故障相應(yīng)的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環(huán)流量與風機、水泵的設(shè)計狀況有較大出入。
利用計算機根據(jù)上述規(guī)則及實測運行參數(shù)不斷進行分析判斷，即可及時發(fā)現(xiàn)上述事故或故障，并立即采取報警和停爐等相應(yīng)的措施，從而防止事故的進一步擴大或故障轉(zhuǎn)化為事故，提高運行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水換熱站的監(jiān)測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區(qū)供熱的系統(tǒng)來說，換熱站的作用就同上一節(jié)的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應(yīng)的測控制元件。水側(cè)與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據(jù)p2的壓力值補水和定壓；啟停泵1～4來調(diào)整循環(huán)水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現(xiàn)，F(xiàn)3可以選取用渦街流量計測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質(zhì)表可查出相應(yīng)狀態(tài)下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質(zhì)量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調(diào)節(jié)閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當L2再次輸出有水信號時，計算機開始計時，直到L1發(fā)出有水信號時，計時停止，同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出，從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內(nèi)的蒸汽平均質(zhì)量流量，代替流量計F3，并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大，而應(yīng)采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調(diào)節(jié)特性，可以根據(jù)要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設(shè)定值。調(diào)整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設(shè)定值。與直接根據(jù)出口水溫調(diào)整閥門的方式相比，這種串級調(diào)節(jié)的方式可獲得更好的調(diào)節(jié)效果。
供水溫度t3的設(shè)定值，循環(huán)泵的開啟臺數(shù)或要求的循環(huán)水量的確定，可以同上一節(jié)一樣，根據(jù)前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環(huán)水量。供水溫度的設(shè)定值t3,set可由調(diào)整后測出的循環(huán)水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應(yīng)地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設(shè)定值一致。
對于一次網(wǎng)為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進行，如圖5-4。取消二次供水側(cè)的流量計F1，僅測量高溫熱水側(cè)的流量F3，再通過即可和到二次側(cè)的循環(huán)水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計裝在高溫側(cè)可降低成本。測量高溫水側(cè)供回水壓力p3、p4可了解高溫側(cè)水網(wǎng)的壓力分布狀況，以指導(dǎo)高溫側(cè)水網(wǎng)的調(diào)節(jié)。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調(diào)整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量，即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側(cè)供水溫設(shè)定值，由V1按此設(shè)定值進行調(diào)節(jié)。在實際工程中，高溫水網(wǎng)側(cè)的主要問題是水力失調(diào)，由于各支路通過干管彼此相連，一個熱力站的調(diào)整往往會導(dǎo)致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側(cè)管網(wǎng)總的循環(huán)水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側(cè)水閥V1開大，試圖增大流量，結(jié)果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠的換熱站流量反而減少，造成系統(tǒng)嚴重的區(qū)域失調(diào)。解決這種問題的方法就是采用全網(wǎng)的集中控制，由管理整個高溫水網(wǎng)的中央控制管理計算機統(tǒng)一指定各熱力站調(diào)節(jié)閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網(wǎng)送來的關(guān)于調(diào)整閥門V1的命令，并按此命令進行相應(yīng)的調(diào)整。高溫水側(cè)面管網(wǎng)的集中控制調(diào)節(jié)。將在一下節(jié)中詳細介紹。
5．3小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)
小區(qū)熱網(wǎng)指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網(wǎng)的監(jiān)測調(diào)節(jié)。小區(qū)熱網(wǎng)的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內(nèi)過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計算機系統(tǒng)的中心任務(wù)就是掌握小區(qū)各建筑物的實際供暖狀況，并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實際系統(tǒng)中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現(xiàn)實的方法就是測量回水溫度，根據(jù)各支路回水溫度的差別，就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調(diào)整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設(shè)備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統(tǒng)的流量分配進行調(diào)整，在各支路上都安裝由計算機進行自動調(diào)節(jié)的電動調(diào)節(jié)閥成本會很高，同時一旦各支路流量調(diào)節(jié)均勻，在無局部的特殊變化時，系統(tǒng)應(yīng)保持冷熱均勻的狀態(tài)，不需要經(jīng)常調(diào)整。因此可以在各支路上安裝手動調(diào)節(jié)閥，通過計算機監(jiān)測和指導(dǎo)與人工手動調(diào)節(jié)相配合的方法實現(xiàn)小區(qū)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理。為便于人工手動調(diào)節(jié)，希望各支路的調(diào)節(jié)閥有較準確的開度指示。目前國內(nèi)推廣建研院空調(diào)所等幾個單位研究開發(fā)流量調(diào)配閥，有準確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計算機指導(dǎo)下的人工調(diào)節(jié)。
根據(jù)上述討論，計算機系統(tǒng)要測出各支路的回水溫度，并將其統(tǒng)一送到供暖小區(qū)的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式：
集中十余個回水溫度測點設(shè)置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設(shè)的局部網(wǎng)或通過調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過電話線與小區(qū)的中央管理聯(lián)接。當這十幾個溫度相互距離較遠時，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設(shè)有時就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯(lián)至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內(nèi)部裝有單片機的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網(wǎng)通訊或通過調(diào)制解調(diào)器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣，可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調(diào)制解調(diào)器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設(shè)備每套價格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個回水溫度測點，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。
小區(qū)的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯示，使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據(jù)各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調(diào)整量。對于一般的帶有閥位指示的調(diào)節(jié)閥，這種分析只能采用某種基于經(jīng)驗的規(guī)則判斷法，下面為其一例：
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網(wǎng)平均回水溫度。
若max-min<3℃，不需要再做調(diào)節(jié)。
若max->2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關(guān)小，與相比溫度每高1℃關(guān)小3%5～%；
若max-<-2℃，將溫度最低的10%支路閥門都開大，與相比溫度每高1℃開大3%～5%；
根據(jù)上面的分析結(jié)果，計算機顯示并打印出需要調(diào)節(jié)的支路及其調(diào)節(jié)量。運行管理人員根據(jù)計算機的輸出結(jié)果到現(xiàn)場進行手動調(diào)節(jié)。在供暖初期每3天左右進行一次這種調(diào)節(jié)。一般經(jīng)過6～8次即可使一個小區(qū)基本實現(xiàn)均勻供熱。
采用流量調(diào)配閥時可以使調(diào)節(jié)效率更高，效果更好。此時需要將現(xiàn)場各流量調(diào)配閥的實際開度、流量調(diào)配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區(qū)管網(wǎng)的連接關(guān)系圖輸入中央管理計算機，有專門的算法可以根據(jù)調(diào)整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網(wǎng)的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準確地給出各流量調(diào)本閥需要調(diào)整的開度[4]，每次調(diào)整后，調(diào)整人員需將實際上各調(diào)節(jié)閥的調(diào)整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調(diào)整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實驗結(jié)果表明，一般只要進行3～4次調(diào)節(jié)，即可使各支路的回水溫度調(diào)整到相互間差值都在3℃以內(nèi)，實現(xiàn)較好的均勻供熱[8]。
目前，許多供熱公司和有關(guān)管理部門開始提出裝設(shè)熱量計，以按照實際供熱量收供暖費，各種采用單片計算機的熱量計相應(yīng)出臺。這種熱量計多是由一臺轉(zhuǎn)子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構(gòu)成。轉(zhuǎn)子式流量計每流過一個單元流量即發(fā)出一個脈沖，由單片機測出此脈沖，得到流量，再乘以當時測出的供回水溫差，即可行到相應(yīng)的熱量，由單片要對此熱量值進行累計和其它統(tǒng)計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能，通過調(diào)制解調(diào)器將它與電話線連接，就能實現(xiàn)熱量計與小區(qū)供暖的中央管理機通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中，從而可以對網(wǎng)的不平衡發(fā)問進行分析，給出熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)方案。這樣，將熱量計、通訊網(wǎng)與小區(qū)中央管理計算機三者結(jié)合，就可以全面實施小區(qū)熱網(wǎng)的熱量計量、統(tǒng)計與管理、運行調(diào)節(jié)分析三部分功能，較好地解決小區(qū)熱網(wǎng)的運行、管理與調(diào)節(jié)。
5．4熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)的計算機監(jiān)控管理
熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)，熱力站至各用戶建筑的二次網(wǎng)。后者的控制調(diào)節(jié)已在前幾節(jié)討論，本節(jié)討論熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)的監(jiān)控管理。
一次網(wǎng)有蒸汽網(wǎng)和熱水網(wǎng)兩種形式，對于蒸汽網(wǎng)，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網(wǎng)的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網(wǎng)的監(jiān)測控制調(diào)節(jié)。
若忽略熱網(wǎng)本身的慣性，則系統(tǒng)各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網(wǎng)循環(huán)水量之和又總是等于熱源循環(huán)泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網(wǎng)的熱量都不是完全由各熱力站的調(diào)節(jié)決定，而是由熱電廠本身的調(diào)節(jié)來決定，取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調(diào)節(jié)輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求，同時還要兼顧發(fā)電的要求，不能完全根據(jù)各熱力站需要的熱量調(diào)整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致，這樣，就導(dǎo)致控制調(diào)節(jié)上的一些矛盾。
為簡單起見，假設(shè)熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側(cè)調(diào)節(jié)紛紛關(guān)小。以減小流量。由此使總流量相應(yīng)減少，導(dǎo)致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調(diào)節(jié)閥的關(guān)小并不能使總熱量減少，而只是根據(jù)網(wǎng)的特性及各熱力站調(diào)節(jié)特性的不同，有的熱力產(chǎn)流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時，各熱力站的調(diào)節(jié)閥紛紛開大，使流量增加，由此導(dǎo)致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導(dǎo)致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調(diào)節(jié)，而不是對熱量的調(diào)節(jié)，如果各熱力站都是這樣獨立地根據(jù)自己小區(qū)的供熱需求進行調(diào)節(jié)，而熱電廠又不做相應(yīng)的配合，則整個熱網(wǎng)不可能調(diào)整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應(yīng)的調(diào)節(jié)，例如發(fā)現(xiàn)t供升高時會減少蒸汽量，t供降低時會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此，就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節(jié)中的討論的，根據(jù)外溫獨立調(diào)節(jié)。既然各熱力站一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)只解決熱量的分配比例，那么對它們的調(diào)節(jié)亦應(yīng)該根據(jù)對熱量的分配比例來調(diào)節(jié)。一種方式是如果認為供熱量應(yīng)與供熱面積成正比，則測出每個熱力站的瞬時供熱量，根據(jù)各熱力站的供熱面積，計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關(guān)小調(diào)節(jié)閥，對q偏小的則開大調(diào)節(jié)閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內(nèi)的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側(cè)的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側(cè)供回水平均溫度調(diào)整成一致目標，統(tǒng)一確定熱力站二次側(cè)供回水平均溫度的設(shè)定值，根據(jù)此設(shè)定值與實測供回水平均溫度確定開大或關(guān)小一次側(cè)調(diào)節(jié)閥。按照這一思路，對各熱力站的調(diào)節(jié)以達到熱量的平均分配為目的，以實現(xiàn)均勻供熱。熱電廠再根據(jù)外溫變化，統(tǒng)一對總的供熱量進行調(diào)整，以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統(tǒng)調(diào)整均勻，對各熱和站調(diào)節(jié)閥的調(diào)整很少，熱源的總的供熱以數(shù)隨外溫改變，各熱力站的調(diào)節(jié)閥則不需要隨外溫而變化，只當小區(qū)二次系統(tǒng)發(fā)生一些變化時才需要進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
要實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)方式，就必須對全網(wǎng)各熱力站的調(diào)節(jié)閥實行集中統(tǒng)一的控制調(diào)節(jié)?？梢栽诿總€熱力站設(shè)一臺DCU現(xiàn)場控制機，測量一、二次側(cè)的水溫、壓力、流量及二次側(cè)循環(huán)泵狀態(tài)，并可控制一次側(cè)電動調(diào)節(jié)閥。通過通訊網(wǎng)將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過遠，這時的通訊可通過調(diào)制解調(diào)器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時埋設(shè)通訊電纜，使用雙絞線按照電流環(huán)方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發(fā)送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發(fā)送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發(fā)送來的實測溫度的設(shè)定值與和各熱力站實測值的比較，直接命令各熱力站DCU開大/關(guān)小電動調(diào)節(jié)閥。各熱力站二次側(cè)回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程，因此應(yīng)采有0.5～1h以上的時間步長進行調(diào)節(jié)，以防止振蕩。
除對熱網(wǎng)工況進行高速外，計算機控制系統(tǒng)還應(yīng)為保證系統(tǒng)的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時，最常見的事故就是管道內(nèi)超壓導(dǎo)致散熱器脹裂，DCU可直接監(jiān)視用戶的供回水管壓力，發(fā)現(xiàn)超壓立即關(guān)閉供水閥，起到保護作用。無論直連還是間連網(wǎng)，另一類嚴重的事故就是一次網(wǎng)漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發(fā)現(xiàn)并切斷和修復(fù)，將嚴重影響供熱系統(tǒng)和熱電廠的運行。根據(jù)各熱力站DCU監(jiān)測的一次網(wǎng)供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對提高熱網(wǎng)的安全運行有十分重要的意義，這類系統(tǒng)壓力分析與事故判斷的工作應(yīng)屬于中央管理機的工作內(nèi)容。
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5江億，城市集中供熱網(wǎng)的計算機控制和管理，區(qū)域供熱，1995（5）。
6YiJiang,Faultdetectionanddiagnosisindistrictheatingsystem.Pan-pacificsymposiumonbuildingandurbanenvironmentalconditioninginAsia.Nagoya,Japan,1995,..
關(guān)鍵詞：遠程監(jiān)控無線通信系統(tǒng)設(shè)計
引言
隨著GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和用戶的日益擴大，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置。為了消除GSM公網(wǎng)信號盲區(qū)，延伸覆蓋范圍，需要在一些偏遠的地區(qū)或在不具備直放站建設(shè)條件、話務(wù)較少的地方設(shè)置直放站。由于這些地區(qū)交通、通信等的局限，使得直放站的維護變得十分困難。直放站經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：交流電源系統(tǒng)；溫度的變化對直放站的影響；電子器件參數(shù)變化對放大器放大倍數(shù)的影響等。
以往直放流出現(xiàn)問題，維修為員不可能迅速趕到現(xiàn)場排除故障，多數(shù)是通過用戶反饋后，才能解決。所以作者設(shè)計了直放站的監(jiān)控系統(tǒng)，將告警信息通過手機短消息方式，發(fā)送到集中監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)直放站的遠程遙控、遙測、遙調(diào)、遙訊。
1系統(tǒng)工作原理及組成
該系統(tǒng)主要由2部分組成：直放站監(jiān)控終端、集中監(jiān)控中心。通信方式采用手機短消息方式；通過信設(shè)備采用西門子手機模志TC35，西門子的手機終端TC35T。TC35具有功能有語音、數(shù)據(jù)、短消息、FAX四種傳輸方式；工作在GSM900MHz和1800MHz頻帶范圍內(nèi)；工作電源3.3～3.5V；波特率為300～115kbps，在1200～115kbps為自動波特率配置；數(shù)據(jù)傳送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU圖形模式；P-P數(shù)據(jù)通信速率是2400bps、4800bps、9600bps、14400bps。TC35T是將TC35做到工業(yè)手機中，對外提供標準的RS232接口和電源接口。將計算機的串行口與TC35T的串行口電纜直接連接，并在計算機上添加標準的調(diào)制解調(diào)器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。
集中監(jiān)控中心通過通道1發(fā)送命令。首先，通過TC35T發(fā)送設(shè)置命令，初始化直放站，設(shè)置需要采集的模擬量和開關(guān)量，設(shè)置系統(tǒng)的密碼及修修為員的手機號碼。然后，發(fā)送采集命令，采集各種數(shù)據(jù)量。采集完數(shù)據(jù)量后，經(jīng)下位機的處理，通過通道2以短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心，中心將數(shù)據(jù)整理存入數(shù)據(jù)庫中。如果直放站出現(xiàn)了故障，直接通過TC35模塊發(fā)送故障信息到維修為員手機上，同時監(jiān)控中心接收發(fā)自直放站的告警信息，并進行相應(yīng)算是，如判定告警地點、靠警類型及相應(yīng)的原理、及時通知值班和相關(guān)維護管理人員、對告警信息進行統(tǒng)計和分析、設(shè)置告警監(jiān)控模塊配置信息等。當故障排除后，下位機同樣發(fā)送短消息到監(jiān)控中心，通知中心故障排除，可以正常采集數(shù)據(jù)了。每個直放站都有對應(yīng)的維護人員。
短消息服務(wù)業(yè)務(wù)SMS（ShortMessageService）是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)。它與活音傳輸及傳真一樣同為GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。SMS的收發(fā)占用的是GMS網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會占用普通話音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS具有較高的可靠性，短消息發(fā)送端的用戶可知道短消息是否已經(jīng)到達接收端。由于短消息依靠了SMSC短消息服務(wù)中心的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)機制，當接收端用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)時，SMSC會暫時保存該短消息；如果接收端用戶在規(guī)定時間（通常為24小時）內(nèi)重新處于工作狀態(tài)，SMSC會立刻發(fā)送短消息給接收端用戶，當發(fā)送成功時會返回發(fā)送端用戶1個確認信號。SMS充分利用了GSM網(wǎng)絡(luò)的直放站覆蓋廣的特點和全程全網(wǎng)的優(yōu)勢，具有極佳的移動性，使得任何一個申請了短消息服務(wù)的GSM無線終端用戶在全網(wǎng)范圍內(nèi)獲得服務(wù)。每個短消息的信息量限制140個8位組（7比特編碼）140個英文字節(jié)或70個中文字符。如果超過此長度，則要分多次發(fā)送。
2硬件電路設(shè)計
系統(tǒng)的硬件電路包括：直放站監(jiān)控終端硬件設(shè)計、集中監(jiān)控中心。直放站監(jiān)迭終端硬件包括：數(shù)據(jù)采集電路、TC35接口電路、看門狗電路、溫度傳感器電路、遙調(diào)電路。集中監(jiān)控中心硬件包括：上位機、TC35T手機終端。
2.1數(shù)據(jù)采集電路
數(shù)據(jù)的采集分為：模擬量的采集和開關(guān)量的采集。模擬量共采集8路，分別為：直放站功率放大器上行下限檢測量IN0；直放站功率放大器下行下限檢測量IN1；直放站低噪放大器上行下限檢測量IN2；直放站低噪放大器下行下限檢測量IN3；直放站微波功率放大器下限檢測量IN4；直放站交流輸入電壓上限檢測量IN5；直放站交流輸入電壓下限檢測量IN6；溫度檢測量IN7.模擬量采集后送A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用的是TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器。
開關(guān)量共檢測8路，分別為：220V交流電壓檢測；門禁檢測；光端機發(fā)無光檢測；光端機收無光檢測；光端機+12V直流電壓檢測；直放站-48V直流電壓檢測；直放站+24V直流電壓檢測；直放站+12V直流電壓檢測。開關(guān)量的檢測通過光電隔離后送入單片機。電路原理框圖如圖2所示。
2.2看門狗電路
為了防止由于程序跑飛和電源和故障引起的工作不正常，本系統(tǒng)設(shè)計了看門狗電路。MAX813L為看門狗監(jiān)控芯片，可為CPU提供上電復(fù)位、掉電復(fù)位、手動復(fù)位、看門狗及電壓比較器功能。電路如圖3所示。在上電期間，當電源電壓超過其復(fù)位門限后，813L產(chǎn)生一至少140ms脈寬的復(fù)位脈沖；當?shù)綦娀螂娫床▌酉陆档降陀趶?fù)位門限1.25V后也產(chǎn)生復(fù)位脈沖，確保任何情況下系統(tǒng)正常工作。當程序跑飛時，WDO輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，并保持?40ms以上，813L產(chǎn)生復(fù)位信號，同時看門狗定時器清0。該電路還有上電使單片機自動復(fù)位功能，一上電，自動產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖。
2.3遙調(diào)電路
為了實時監(jiān)視各種放大器的工作狀態(tài)（包含功率上行放大器、功率下行放大器、低噪聲功率上行放大器、低噪聲功率下行放大器、微波功率放大器），并且當各放大器參數(shù)變化偏離正常范圍后，可實現(xiàn)遠程自動調(diào)節(jié)，設(shè)計了遙調(diào)電路。采用固態(tài)非易失性數(shù)字電位器X9313，電路如圖4所示。數(shù)字電位器是一種特殊的DAC，它的模擬量輸出不是電壓或電流，而是電阻。滑動單元的位置由CS、U/D和INC三個輸入端控制。當CS為高、INC為高時，滑動端的位置可以被存儲在一個非易失性存儲器內(nèi)，因此，在下一次上電工作時可以被重新調(diào)手。當電位器的滑動端移到某一斷位置，而保持INC為低，CS為高時，此位置不存儲。VH、VL、VW相當于一般電位器的3個端。
2.4溫度傳感器電路
為了實時監(jiān)視直放站當?shù)氐臏囟茸兓?，當溫度超過上限值時，啟動排風裝置；當溫度低于下限值時，啟動加溫裝置，溫度傳感器電路由于采集的溫度范圍屬于常溫范圍，所以采用晶體傳感器LM335，電路如圖5所示。它的輸出電壓與熱力學溫度成正比，靈敏度10mV/℃，靈敏度10mV/℃。輸出后的電壓經(jīng)過LM358放大器的放大后送A/D轉(zhuǎn)換器。
2.5TC35接口電路
TC35模塊主要由射頻天線、內(nèi)部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和1個40腳的ZIP插座組成。TC35接口電路設(shè)計主要是40針的電纜與單片機的接口，如圖6所示。1～5腳提供3.3～5.5V峰值2A的直流電源；6～10腳接地；15腳為點火信號，接收單片機的P1.7，可以通過軟件啟動模塊。16～23腳是RS232串口的功能引腳，18、19腳分別為發(fā)送RXD和接收TXD引腳。24～29腳對應(yīng)的SIM卡的引腳。32腳為指示燈引腳，當未插入SIM卡或40腳的電纜沒有接收或者模塊下在入網(wǎng)時，指示燈處于閃亮狀態(tài)（亮600ms，滅600ms）；當模登錄網(wǎng)絡(luò)時，指示燈亮75ms，滅3s。
3軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括：下位機軟件設(shè)計、上位機軟件設(shè)計，下位機與上位機通信軟件設(shè)計。
3.1短消息PDU格式分析及實用的AT命令
發(fā)送和接收SMS信息有2種方式：基于AT命令的TextMode（文本模式）和基于AT命令的PDU（ProtocolDescriptionUnit）模式。西門子的手機大多只支持PDU模式。在PDU模式下，短信息正文經(jīng)過編碼后轉(zhuǎn)換成UNICODE碼被傳送。由于我們采用的是西門子的TC35手機模塊和TC35T手機終端，所以主要探討PDU模式的發(fā)送和接收。
下面通過對發(fā)送的短消息格式分析，來介紹SMSPDU的數(shù)據(jù)格式工。假設(shè)準備發(fā)送中文短消息內(nèi)容為“晚上好123”，則將TC35T與計算機的串口相連，并打開計算機的超級終，按如下具體操作過程發(fā)送短消息（帶下劃線字符為響應(yīng)信息，{}內(nèi)為注釋）：
AT
OK{計算機與手機的連接成功，這時就可以輸入各類GSMAT指令}
AT+CNMI=1，1，2
OK{設(shè)置收到短消息提示}
當模塊收到短消息時，給出回應(yīng)：
例如：+CMTI：“SM”，4
AT+CMGF=0
OK{設(shè)置模塊工作的模式：0為OPDU模式，1為文本模式}
AT+CMGS=26{發(fā)送短消息的字節(jié)數(shù)}
>0891683108200905F001030D91
683199312523F932080C
665A4E0A597D003100320033//鍵入Ctrl+Z，看到提示符->出現(xiàn)在最后一個數(shù)字后面，說明系統(tǒng)已經(jīng)收到了命令，系統(tǒng)會返回操作的結(jié)構(gòu)。
OK{OK表示成功，ERROR表示發(fā)送失敗}
+CMGS：32
下面分析這條信息：
08——表示短消息中心地址長度；
91——表示短消息中心號碼類型；
68310820905F0——表示短消息房層中心號碼；
0103——表示發(fā)送短消息的編碼方式；
0D——表示目的地址長度；
91——表示目的地址類型；
683199312523F9——表示目的地址，即接收短消息的手機號碼為13991352329；
3208——表示發(fā)送中文字符方式；
0C——表示短消息長度；
665A4E0A597D003100320033——表示發(fā)送中文字符的UNICODE碼
665A{晚}4E0A{上}597D{好}0032{2}0033{3}。
以下是模塊接收信息的分析：
AT+CMGR=<Index>{閱讀短消息的內(nèi)容，Index表示短消息存放的位置}
AT+CMGL=<stat>{列表短信息：stat=0,列未讀過的短消息；stat=4，列所有的消息}
+CMGL：1，2，24{1表示信息個數(shù)，2表示未發(fā)信息，24表示信息總?cè)萘縸
AT+CMGD=<Index>{刪除短消息，Index表示短消息存放的位置}
OK{刪除成功}
3.2軟件設(shè)計包括的內(nèi)容
①下位機軟件設(shè)計。包括：數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換程序、越限報警程序。
②上位機軟件設(shè)計。包括：監(jiān)控中心主界面設(shè)計和數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計。
對于下位機與上位機通信軟件設(shè)計，因為下位機與上位機通信是通過短消息來完成的，所以通信軟件設(shè)計的關(guān)鍵是單片機如何發(fā)送AT命令。
由于我國獨特的自然地理條件和復(fù)雜的水文水資源特點，決定了我國的水資源問題比較復(fù)雜，雖然各流域經(jīng)過四、五十年大規(guī)模的水利工程建設(shè)，取得了巨大成就，但水資源短缺和污染問題，不僅沒有得到根本性的解決，還有日益嚴峻的趨勢。為了更有效地解決或緩解所面臨的“水少、水臟”問題，需要深入地分析現(xiàn)狀下墊面條件下的流域水循環(huán)規(guī)律和地表水與地下水之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，通過研究流域水資源實時監(jiān)控管理的基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法，開發(fā)和建設(shè)流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，以充分利用和挖掘現(xiàn)有水利工程的內(nèi)部潛力與整體綜合優(yōu)勢，確保流域水資源的合理開發(fā)和高效利用，有力地支持社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
2系統(tǒng)的構(gòu)成與技術(shù)關(guān)鍵
研制流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要目的是，以水利信息化促進水利現(xiàn)代化，以水利現(xiàn)代化保障水資源的可持續(xù)利用，并以水資源的可持續(xù)利用來支撐社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。該系統(tǒng)是以水資源實時監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代通信和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為手段，以水資源優(yōu)化調(diào)度和地表水、地下水、污水處理回用、海水（微咸水）及外調(diào)水的聯(lián)合高效利用為核心，追求節(jié)水、防污、提高水資源利用效率和最終實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用為目標，通過水資源信息的實時采集、傳輸、模型分析，及時提供水資源決策方案，并快速給出方案實施情況的后評估結(jié)果等，以確保實現(xiàn)水資源的統(tǒng)一、動態(tài)和科學管理，做到防洪與興利、地表水與地下水、當?shù)厮c外調(diào)水、水質(zhì)與水量、優(yōu)質(zhì)水與劣質(zhì)水之間聯(lián)合調(diào)度與管理，確保水資源與社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，以支撐社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)是一種動態(tài)的交互式計算機輔助決策系統(tǒng)，由水資源實時監(jiān)測、實時評價、實時預(yù)報、實時管理、實時調(diào)度、決策會商、控制和后評估子系統(tǒng)所組成，是基于可持續(xù)發(fā)展的思想，根據(jù)現(xiàn)代水文水資源科學的有關(guān)理論，利用當代先進的系統(tǒng)分析、人工智能、計算機、多媒體及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過有關(guān)專業(yè)模型計算、分析和知識推理、判斷等，為決策者提供流域水資源實時管理、調(diào)度方案，并允許決策者或?qū)＜腋鶕?jù)自己的智慧、知識、經(jīng)驗、偏好和決策風格等進行定性分析與判斷，直接干預(yù)方案生成及評價整個決策過程。
根據(jù)流域水文水資源特點和供用水特征，基于目前流域所面臨的水資源短缺和水環(huán)境惡化問題，研究和開發(fā)流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵主要包括：
（1）水資源監(jiān)測網(wǎng)的調(diào)整和完善，河流納污能力及其環(huán)境容量，水庫或水庫群運行規(guī)則、技術(shù)參數(shù)的校核與調(diào)整，洪水資源調(diào)控、污水處理回用與地下水人工回灌，污水總量控制與生態(tài)環(huán)境需水量，防洪與興利統(tǒng)一調(diào)度，地表水與地下水資源聯(lián)合運用管理等研究，以及水資源實時調(diào)度管理方案付諸實施后效益與風險分析、系統(tǒng)的標準化等。
（2）該系統(tǒng)由龐大而復(fù)雜的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫、結(jié)果數(shù)據(jù)庫、專業(yè)模型庫和知識庫等組成。其特點是系統(tǒng)規(guī)模龐大、處理的數(shù)據(jù)信息量大，模型運算復(fù)雜以及數(shù)據(jù)傳輸接口多，如何實現(xiàn)信息存儲、加工、傳輸?shù)膶I(yè)化管理，是一個技術(shù)難點。流域的水價政策及水權(quán)分配問題，也是影響流域水資源合理開發(fā)和高效利用以及實時、統(tǒng)一管理的關(guān)鍵。
（3）如何建立和完善與現(xiàn)代水資源管理要求相適應(yīng)的組織機構(gòu)和高效、精干的執(zhí)法隊伍，以及如何制定科學的流域水資源管理規(guī)章制度、有關(guān)政策和法規(guī)條例等，以保障流域水資源實時管理、調(diào)度方案的付諸實施，指導(dǎo)流域水資源開發(fā)利用和保護。
3系統(tǒng)的主要功能
流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能包括：水資源（及水質(zhì)）的實時監(jiān)測、評價、預(yù)報和決策支持（實時預(yù)報、管理及調(diào)度）以及控制、后評估等（如圖1）。
圖1流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能框圖
3.1水資源實時監(jiān)測
水資源實時監(jiān)測內(nèi)容主要包括水情、水質(zhì)、旱情以及其他信息等。在現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立和完善統(tǒng)一的水資源（包括大氣降水、地表水、土壤水與地下水）動態(tài)監(jiān)測（站點）網(wǎng)或監(jiān)測系統(tǒng)（包括雨量、蒸發(fā)、徑流、水位、水質(zhì)、水溫、墑情等監(jiān)測站點），以及各取水口取水量、開采機井抽水量等監(jiān)測網(wǎng)，各監(jiān)測網(wǎng)或系統(tǒng)之間互通有無、資料共享，為水資源的合理開發(fā)、高效利用和有效保護及時快速、準確地提供完備的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)資料。
（1）雨量觀測。目前采用的雨量觀測手段主要是普通自記和人工觀測，為了達到實時監(jiān)測的目的，需要適時更新現(xiàn)有的觀測設(shè)備，裝配翻斗式雨量計并配備固態(tài)存儲器等，使雨量觀測工作方式更新為無人值守，有人看護的觀測方式，實現(xiàn)雨量信息的自動采集及傳遞。
（2）水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水兩種，地表水多指河流水位和水庫水位等，而地下水就單指地下水位。
①對于基本水尺在橋梁上（或附近有公路橋）的水位觀測，特別是含沙量較大的站，建議采用氣介質(zhì)超聲波水位計，再采用有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
②對于山區(qū)性河流，或斷面穩(wěn)定，含沙量較小的水位觀測，采用測井式水位觀測，裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
③水庫站一般有自記井，只對其重新裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉?/p>
④地下水位監(jiān)測目前主要分為手工測繩和自動監(jiān)測儀兩種。自動監(jiān)測儀主要通過固態(tài)存儲、電話網(wǎng)傳輸、手機網(wǎng)傳輸和電臺傳輸?shù)确绞綄崟r監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽?/p>
總之，水位監(jiān)測，建議均裝配與雨量結(jié)合的水位雨量固態(tài)存儲器，裝配具有記錄、傳輸、存儲、分析等功能的自動監(jiān)測系統(tǒng)，最終實現(xiàn)水位遙測自記，自動測報等功能。
（3）流量測驗：在各中心站配備不同形式的橋測車及先進的儀器設(shè)備，開展橋測及周圍地區(qū)的巡測；纜道及船測站，對現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備進行更新改造，實現(xiàn)水文纜道程控自動化，配備機船，配備先進的測驗儀器設(shè)備，全面提高流量測驗的精度，充分滿足防汛、抗旱和水資源統(tǒng)一調(diào)配的需要。對水庫站現(xiàn)有的水文纜道進行維修、改造，實現(xiàn)水文纜道的程控自動化，保證流量測驗的精度要求。
（4）取水口及灌區(qū)流量觀測：對水庫各取水口分明渠和管道兩種，水位主要采用超聲波自記水位計，流量測驗分不同情況，選擇適用的測流設(shè)備。而灌區(qū)的水位觀測主要采用超聲波自記水位計等，流量采取不定期電波流速儀率定方式，用水位～流量關(guān)系線推求徑流量。
（5）機井開采量實時觀測：地下水開采機井抽水量的觀測，目前一般只有一些機井安裝了水表，大部分機井均未安裝水表。為了能準確取得地下水實際開采量的數(shù)據(jù)，掌握準確的地下水開采量，需要逐步或有重點地在地下水開采機井上安裝水表。
（6）水質(zhì)實時監(jiān)測：水質(zhì)污染具有理化成分復(fù)雜、多樣和點多面廣的特點，不僅受污染源的大小和數(shù)量影響，而且還受汛期洪水、降雨的影響。由于多種因素導(dǎo)致的綜合結(jié)果，水質(zhì)參數(shù)在成分和時空上的變化非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場水樣采集、化驗方式周期太長，難以及時、準確地反映水質(zhì)變化的性質(zhì)和過程，所以水資源的開發(fā)利用和保護等工作得不到有效監(jiān)控與科學的管理。水質(zhì)實時監(jiān)測就是采用水質(zhì)自動監(jiān)測儀器、遠程傳輸設(shè)備、在線監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)對水質(zhì)參數(shù)的連續(xù)采集、分析、存儲，并在監(jiān)測指標超過污染標準時，發(fā)出警報，做出污染類型分析等。
（7）墑情實時監(jiān)測：主要針對大中型灌區(qū)的土壤墑情進行實時監(jiān)測，為適時、適量的節(jié)水高效灌溉提供信息支持。并在條件許可的情況下，探討利用遙感技術(shù)實時預(yù)報土壤墑情（中小尺度上）的可能性，即利用實時遙感信息，根據(jù)大中型灌區(qū)土壤墑情的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過與遙感解譯模型進行聯(lián)接和耦合計算，實時提供整個流域不同灌區(qū)的土壤墑情，為流域節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展提供可靠的依據(jù)。
3.2水資源實時評價
水資源實時評價主要是指在時段初對上一時段的水資源數(shù)量、質(zhì)量及其時空分布特征，以及水資源開發(fā)利用狀況等進行實時分析和評價，確定水資源及其開發(fā)利用形勢和存在的問題等。
（1）水資源數(shù)量實時評價：根據(jù)雨量、河川徑流、地下水位等實時監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價水資源數(shù)量及豐枯形勢等。
（2）水資源質(zhì)量實時評價：根據(jù)實測的河流、水庫、引水渠的水質(zhì)實時觀測和地下水質(zhì)實時監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定地表水和地下水的水質(zhì)狀況及污染態(tài)勢。其主要評價內(nèi)容包括：污染程度、范圍及主要污染物，水資源質(zhì)量，重要河流污染負荷及削減量等。
（3）水資源開發(fā)利用實時評價：通過對各取水口取水量、開采機井抽水量和地下水位等實時監(jiān)測資料，對供用水量進行實時評價，通過與歷史同期的對比分析，實時分析和評價各種水利工程的供水量、不同行業(yè)的實際用水量，供用水結(jié)構(gòu)、節(jié)水水平，水資源開發(fā)利用程度以及當?shù)厮Y源進一步開發(fā)潛力，并實時圈定地下水的開采潛力區(qū)、采補平衡區(qū)和超采區(qū)等。
3.3水資源實時預(yù)報
水資源實時預(yù)報主要包括來水預(yù)報和需水預(yù)報兩部分，來水預(yù)報又分為水量預(yù)報和水質(zhì)預(yù)報。水量預(yù)報包括地表水資源量預(yù)報和地下水資源量預(yù)報，地表水資源量預(yù)報既可細分為當?shù)厮屯鈦硭òㄒ{(diào)水）預(yù)報，又可分為汛期徑流預(yù)報和枯季（非汛期）徑流預(yù)報。需水預(yù)報分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)環(huán)境需水量預(yù)報。
（1）河川徑流量實時預(yù)報。根據(jù)河川徑流的形成機理和產(chǎn)流規(guī)律，將河川徑流量實時預(yù)報分為汛期徑流實時預(yù)報和枯季徑流實時預(yù)報兩種。汛期產(chǎn)匯流機制主要是超滲產(chǎn)流和蓄滿產(chǎn)流、超滲與蓄滿綜合產(chǎn)流模式：而枯季徑流主要是遵循流域的退水規(guī)律。因此，汛期徑流實時預(yù)報模型與枯季徑流實時預(yù)報模型是不同的，需要分別建立預(yù)報模型對汛期徑流量和枯季徑流量進行實時預(yù)報。
（2）地下水資源量實時預(yù)報。首先分析地下水的形成規(guī)律和補給、徑流、排泄條件，以及地下水的賦存規(guī)律；然后根據(jù)抽水試驗等確定含水層的參數(shù)分區(qū)，并利用試驗資料和長觀資料確定有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)；最后利用均衡法或數(shù)學模擬模型法，分析和預(yù)報地下水資源量、可開采量及地下水動態(tài)分布。
（3）水質(zhì)實時預(yù)報。利用獲得的實時水質(zhì)監(jiān)測和污染物排放量等信息，通過所建立的水質(zhì)實時預(yù)報模型，實時預(yù)報地下水與地表水水質(zhì)狀況、污染物類型、污染范圍及污染程度，及時提供水資源污染態(tài)勢等信息。
（4）需水量實時預(yù)報。根據(jù)需水量預(yù)報要求，本次將需水門類分為生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等四個一級類，每個一級類可以再分成若干個二級類和三級類。根據(jù)具體情況和需要，還可以再細分為四級類。根據(jù)上述分類方法，可比較容易地合并有關(guān)各需水項，獲得需水量過程。
3.4水資源實時決策支持
水資源實時決策包括水資源實時預(yù)報、水資源實時管理和調(diào)度，以及決策會商等。
（1）水資源實時預(yù)報。對于水資源實時預(yù)報，尤其是汛期徑流預(yù)報和需水預(yù)報，由于受到諸多非確定性因素的影響比較大，很難準確預(yù)報，因此需要專家的會商支持、吸收和借鑒領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，以便較準確地預(yù)報和確定未來的來水與需水過程等。
（2）水資源實時管理。利用水資源實時評價和實時預(yù)報結(jié)果等，通過水資源實時管理模型計算，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜一驔Q策者等積累的知識、經(jīng)驗和偏好，分水協(xié)議、水價政策的經(jīng)濟調(diào)節(jié)作用等進行綜合分析，最后提出水資源的實時管理方案，為水資源的合理開發(fā)利用和保護等提供決策依據(jù)，為水行政主管部門科學地行使其監(jiān)督和管理職能提供支持，以確保水資源的可持續(xù)利用。
（3）水資源實時優(yōu)化調(diào)度。通過前面制定的年度內(nèi)水資源管理方案，確定水資源優(yōu)化調(diào)度的規(guī)則和依據(jù)；根據(jù)各時段水資源的豐枯情況和污染態(tài)勢，通過建立水資源優(yōu)化調(diào)度模型，確定水資源實時調(diào)度方案。
（4）水資源決策會商。決策會商是指通過對實時、歷史和預(yù)報、管理與調(diào)度的各類信息進行重組和加工處理，為討論和分析水資源的豐枯形勢和污染態(tài)勢，以及最終確定水資源實時管理和調(diào)度方案提供全面的支持。根據(jù)利用水資源實時管理模型和調(diào)度模型確定的若干管理、調(diào)度方案，以及提供的每一種方案的綜合效益分析結(jié)果，領(lǐng)導(dǎo)決策層和領(lǐng)域?qū)＜遥ㄟ^全面分析對比和協(xié)商、討論，如認為其中一個方案合適則選擇之，并付諸實施。如認為必須進一步做新的方案，則通過水資源實時管理、調(diào)度系統(tǒng)，計算和提出新的管理、調(diào)度預(yù)案，供決策者對新老方案進行對比和選擇。
總之，在面臨重大的水資源決策時，決策會商機制顯得非常重要，有關(guān)利益沖突的各方，可以根據(jù)所提供的各種預(yù)案，包括水資源實時預(yù)報方案、實時管理預(yù)案和實時調(diào)度預(yù)案，分析其優(yōu)劣，進行協(xié)商，確定能為有關(guān)各方所接受的方案。
3.5遠程自動控制
控制可分為手工控制和自動控制、半自動控制等，主要是對重要的取水口和開采機井、引水閘門等的控制。根據(jù)需要和可能，有重點和有選擇地建立一些遠程自動控制系統(tǒng)是必要的，也是將來的一種發(fā)展方向。
3.6監(jiān)控管理后評估
為了不斷改進和完善系統(tǒng)的各項功能，需要對系統(tǒng)的重點功能進行后評估。主要內(nèi)容包括：針對水資源實時調(diào)度、管理方案的合理性、實施效果以及預(yù)報方案的準確性、控制情況等進行評估，重點分析導(dǎo)致調(diào)度、管理方案不合理和效益不好、預(yù)報不準確的原因等。
最后，將研制的有關(guān)部分內(nèi)容和功能模塊進行集成，最終建立一套較完整的基于GIS的水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，并進行試運行；通過系統(tǒng)的試運行不斷進行修改和完善，最后正式交付使用，并保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞：GPS，集群通信，車輛監(jiān)控系統(tǒng)
1.概述
GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)是利用GPS接收機、無線通信、地理信息技術(shù)對移動用戶進行監(jiān)控、調(diào)度、指揮的新型車輛管理系統(tǒng)。按照子功能劃分，車輛監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成：定位部分、通信部分、顯示部分。其中，比較常用的通信方式為常規(guī)通信、集群通信、GSM的短信息業(yè)務(wù)三種。
基于常規(guī)通信的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，其設(shè)計、組網(wǎng)及使用相對簡單，但其作用范圍較小；GSM的短信息業(yè)務(wù)用于定位數(shù)據(jù)傳輸目前較為流行，其覆蓋范圍大，可以全國漫游，但是其時延問題是制約其發(fā)展的瓶頸，且其呼叫功能無法與集群系統(tǒng)相比；集群系統(tǒng)是專用的調(diào)度指揮系統(tǒng)，對某些特殊單位而言具有不可比擬的優(yōu)勢。本文就集群方式下GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及信道利用等方面進行介紹。
2．集群系統(tǒng)
無線集群實際上就是多信道中繼（轉(zhuǎn)發(fā)）系統(tǒng)中自動共享若干個信道，并在此基礎(chǔ)上集小群（組）為大群（組），加上諸多呼叫、故障處理等功能而形成的無線通信系統(tǒng)。
和常規(guī)通信方式相比，集群通信系統(tǒng)具有信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、通話阻塞率低、通話具有私密性、系統(tǒng)智能化程度高、具有交換功能、可與PABX或PSTN互連等優(yōu)點。
集群通信系統(tǒng)的分類方法有多種，按照信令類型分有模擬信令、數(shù)字信令及混合信令系統(tǒng)；按照信令方式分有共路信令方式和隨路信令方式；按照話音分有數(shù)字集群、模擬集群；按控制方式分有集中控制、分散控制等等。目前較為廣泛使用的為集中控制方式的模擬集群系統(tǒng)，信令有MPT1327標準的，也有非公開標準的?；贛PT1327標準信令的系統(tǒng)，傳輸車輛定位數(shù)據(jù)可以在信令信道中進行；而非公開信令標準，車輛定位數(shù)據(jù)只能在話音信道中進行。相應(yīng)地，對車輛的數(shù)字信息必須進行調(diào)制才能在話音信道中傳輸。
3．基于集群通信方式的GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)
3．1系統(tǒng)組成
基于集群的GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。其中，集群網(wǎng)為系統(tǒng)提供無線通信鏈路以進行話音和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸可以利用話音的多種呼叫方法實現(xiàn)。
圖1GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)組成
監(jiān)控中心以矢量化電子地圖為背景，監(jiān)控軟件具有實時顯示移動用戶的所有信息以及信息查詢功能。同時，監(jiān)控中心兼有差分基準站的功能，為整個監(jiān)控范圍內(nèi)的移動用戶提供差分GPS修正信息，使車輛定位精度提高到10米以內(nèi)。各移動用戶設(shè)備由集群電臺和GPS接收機及控制邏輯電路組成，控制電路不僅形成系統(tǒng)需要的邏輯時序，還具有數(shù)據(jù)處理功能，包括調(diào)制解調(diào)器。
3．2信道利用方式
在集中控制方式的集群系統(tǒng)中，各個信道的管理在一個控制信道上實現(xiàn)。移動用戶守候在控制信道上，發(fā)起呼叫或接收呼叫均在該信道上進行。一旦申請到信道，則主呼方和被呼方在申請到的信道上完成話音聯(lián)絡(luò)，之后轉(zhuǎn)換到控制信道上守候。
利用話音信道傳輸車輛定位數(shù)據(jù)，每傳輸一次定位信息，電臺都需要申請一次信道，而申請時間不傳輸任何數(shù)據(jù)，時間利用率較低；且申請不到空閑信道時，該車輛的信息就會丟失。所以傳輸數(shù)據(jù)的用戶應(yīng)該設(shè)置優(yōu)先級，以保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
3．3呼叫方式
在集群通信系統(tǒng)中，用戶的呼叫方式有：單呼、組呼、群呼、私密呼叫等?；贕PS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，為提高系統(tǒng)定位精度采用差分方式，差分信息由監(jiān)控中心以組呼的方式下發(fā)，分配在同一組內(nèi)的用戶均可接收。
為使各移動用戶的數(shù)據(jù)都能夠?qū)崟r采集，采用時分多址（TDMA）的方法，即各車輛按照圖2所示的時序依次發(fā)起呼叫。其中兩相鄰用戶之間的時間間隔包括數(shù)據(jù)發(fā)送時間和保護時間（防止數(shù)據(jù)相互影響）。一個采樣周期內(nèi)可容納的用戶數(shù)為，其中，為采樣周期。
為了避免監(jiān)控中心對某用戶的話音調(diào)度影響其它用戶的數(shù)據(jù)傳輸，話音呼叫和數(shù)據(jù)呼叫分別在不同的組進行。移動用戶傳輸數(shù)據(jù)時工作在數(shù)據(jù)組，利用專用信道完成。當監(jiān)控中心需要對某用戶進行話音呼叫時，首先發(fā)送一個切換命令將該用戶的組號設(shè)置為話音組，而后再進行話音呼叫。在規(guī)定的時限內(nèi)完成通話，由用戶自動切換到數(shù)據(jù)組再傳輸數(shù)據(jù)。
在監(jiān)控中心，話音呼叫和數(shù)據(jù)呼叫分別利用不同的無線集群電成。
3．4同步方式
在GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，通常采用異步的數(shù)據(jù)傳輸，接收端和發(fā)送端不需要同步。但是，各移動用戶的數(shù)據(jù)采集為時分多址方式，相互之間的時序關(guān)系不能混疊，也就是說，移動用戶之間必須同步。
各移動用戶的同步方式有兩種：①利用GPS接收機的秒脈沖進行同步；②利用監(jiān)控中心發(fā)送廣播同步碼進行同步。秒脈沖和同步碼均提供給各移動用戶統(tǒng)一的時間起點，不同車輛的發(fā)送時隙由不同的延遲來產(chǎn)生。利用監(jiān)控中心發(fā)送同步碼，可以在一個采樣周期內(nèi)發(fā)送1個同步碼，也可以周期性地發(fā)送多個同步碼。
3．5數(shù)據(jù)傳輸格式
監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸分上行和下行兩部分。上行數(shù)據(jù)主要為被監(jiān)控車輛的實時位置、速度、時間、狀態(tài)（包括報警、故障等）；下行數(shù)據(jù)主要為GPS差分修正信息，采用RTCM－104格式的通用電文，如果是監(jiān)控中心同步的方式，還包括廣播同步碼。
A．上行數(shù)據(jù)格式
數(shù)據(jù)報頭用戶地址緯度經(jīng)度速度時間車輛狀態(tài)
B．下行數(shù)據(jù)格式
數(shù)據(jù)報頭廣播同步碼RTCM電文調(diào)度命令用戶地址
上行和下行的數(shù)據(jù)報頭不同，用于對上、下行數(shù)據(jù)的解碼。用戶地址指是各監(jiān)控車輛的識別號碼，調(diào)度命令為監(jiān)控中心對相應(yīng)地址車輛的操作，如緊急救援、去某地運輸、關(guān)閉汽車引擎等，廣播同步碼在利用秒脈沖同步的系統(tǒng)中不用。車輛狀態(tài)由駕駛員根據(jù)實際情況輸入，如遇劫報警、車輛故障等。
4．結(jié)束語
為了將先進的信息技術(shù)引進江水北調(diào)系統(tǒng)，利用信息技術(shù)，提高工程管理水平，改變傳統(tǒng)調(diào)度方式實時性差、主觀性強的弱點，省水利廳于2001年立項建設(shè)蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)工程。工程分兩階段進行。第一階段進行通信傳輸及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、運行監(jiān)控系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)系統(tǒng)、調(diào)度運行系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等6個子項目建設(shè)。
通信傳輸及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
通過通信傳輸及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，形成以省水利廳為中心，溝通系統(tǒng)地域分中心、工情水情分中心及江水北調(diào)一線7市水利局，聯(lián)系全系統(tǒng)199個測站，集中與分層、分布相結(jié)合的蘇北水利信息傳輸網(wǎng)，實現(xiàn)全區(qū)域水資源數(shù)據(jù)的充分共享，實現(xiàn)蘇北水利系統(tǒng)的網(wǎng)上辦公自動化。
信息采集系統(tǒng)
工程建成后，將在蘇北地區(qū)建立起高密度的水、雨、工情自動采集站網(wǎng)，實現(xiàn)天然河道斷面過水流量的實量監(jiān)測。系統(tǒng)選用先進、可靠的傳感設(shè)備，由現(xiàn)場控制終端（RTU）自動實時采集運行數(shù)據(jù)，經(jīng)多種通訊信道，向省中心、分中心定時、不定時上報相關(guān)水、雨、工情信息。各分中心收到數(shù)據(jù)后，進行分析、校驗，統(tǒng)一錄入水文實時和歷史數(shù)據(jù)庫，供用戶校核、查詢、統(tǒng)計、使用。
運行監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)建設(shè)閘站運行監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)18處。在工程現(xiàn)場實時采集、存儲運行電量、開關(guān)量、溫度量等多種數(shù)據(jù)，部分數(shù)據(jù)通過網(wǎng)上傳至工情分中心數(shù)據(jù)庫和省中心數(shù)據(jù)庫。水利信息網(wǎng)上的用戶均可以通過Web方式查看工程實時運行狀況，并可以設(shè)定任意時段，查詢工程運行數(shù)據(jù)及相應(yīng)的過程曲線。
綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
系統(tǒng)建立調(diào)度運行系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫，將采集到的各類數(shù)據(jù)分層次、分類別進行篩選，及時整理后入庫，供調(diào)度運行系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)使用。系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫與水利廳基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫相聯(lián)，實現(xiàn)資源共享。
調(diào)度運行系統(tǒng)
調(diào)度運行系統(tǒng)包括：來水預(yù)報模型、需水預(yù)測模型、實現(xiàn)水量調(diào)配模型和在線水流仿真模型。
來水預(yù)報模型可根據(jù)綜合數(shù)據(jù)，按年、月、日預(yù)測江水北調(diào)系統(tǒng)中各個區(qū)域的各種調(diào)度時段的來水量和短期內(nèi)長江三江營潮位，為科學調(diào)度提供來水預(yù)報信息。需水預(yù)測模型可以按不同條件，模擬出各受水區(qū)的需水量和需水過程線，為科學調(diào)度提供需水預(yù)測。實時水量調(diào)配模型是在來水預(yù)報和需水預(yù)測的基礎(chǔ)上，自動校核系統(tǒng)當前蓄水量和可調(diào)水量能否滿足預(yù)測用水量的要求。在線水流仿真模型將直觀形象地模擬出江水北調(diào)系統(tǒng)中各泵站、涵閘、湖泊等水利工程在不同水源配置方案下的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對水位、水量等動態(tài)要素的實時過程描述。
支持決策系統(tǒng)
支持決策系統(tǒng)充分依托綜合數(shù)據(jù)庫資源，整合信息采集、運行監(jiān)控和調(diào)度運行系統(tǒng)，在省水利廳中心計算機上，運用靈活的圖形、圖像、聲音及視頻等表現(xiàn)手段，以動畫、影像等多種形式，在線反映江水北調(diào)系統(tǒng)運行狀況；建立人工交互式總控平臺和決策生成平臺，并按照決策者要求生動生成調(diào)度方案，進行方案比選和模擬，實現(xiàn)系統(tǒng)沿程用水的在線評估與事后評估。
關(guān)鍵詞：智能大廈保安監(jiān)控保安監(jiān)控系統(tǒng)集成
1智能大廈保安監(jiān)控系統(tǒng)的概念
1.1保安監(jiān)控系統(tǒng)的作用
隨著我國改革開放的推進,一批批適合信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的智能大廈拔地而起。
為了防止各種偷盜和暴力事件的發(fā)生和危害,確保大廈的安全,生命和財產(chǎn)不受損害,智能保安系統(tǒng)的設(shè)置是必要的。
隨著科技的發(fā)展,新的犯罪手段對保安系統(tǒng)也提出了新的要求,在信息時代的今天,對錢、財物、人身安全的保護是一方面,而對儲存在計算機里的大量的重要文件、數(shù)據(jù),更需要保護。
在一個智能化大廈內(nèi),不僅對外部人員要防范,對內(nèi)部人員也需要加強管理;對某些重要的地點、物品,以及重要的人物也需要特殊的保護。因此,對現(xiàn)代化的大廈,需要設(shè)置多層次、立體化的保安系統(tǒng)。
1.2保安監(jiān)控系統(tǒng)的等級
1.2.1確定防護等級
(1)相關(guān)規(guī)范
《安全防范工程程序和要求》GA/T75一94
《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》GA/74一94
《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94
根據(jù)上述規(guī)范,結(jié)合安全防范的風險狀況和工程實際情況,從而綜合確定安全系統(tǒng)達到的防護等級。(2)安全技防系統(tǒng)的種類
周界報警系統(tǒng);
玻璃破碎報警裝置組成的大廈外墻的警戒系統(tǒng);
電視監(jiān)控系統(tǒng)(圖像復(fù)核系統(tǒng)）；
入侵移動探測報警系統(tǒng);
音頻監(jiān)聽系統(tǒng)(聲音復(fù)核系統(tǒng));
強光照明系統(tǒng);
(3)安全防范等級及主要配置(按四級劃分)
A.四級防護安全防范系統(tǒng)
營業(yè)場所(指銀行)的門、窗應(yīng)設(shè)開關(guān)式報警裝置(如門磁開關(guān));
設(shè)置手動或腳踏式緊急報警裝置和聯(lián)動警鈴;
報警信號應(yīng)送保安值班室及附近公安機關(guān)。
B.三級防護安全防范系統(tǒng)
與四級防范系統(tǒng)裝置相同;
設(shè)置空間立體防范系統(tǒng):設(shè)空間(室內(nèi)與走廊)入侵探測器;
中心控制設(shè)備具有監(jiān)昕復(fù)核(錄音)功能,記錄報警發(fā)生的時間、士也點;
對營業(yè)室、主通道設(shè)電視監(jiān)控
報警系統(tǒng)與公安報警網(wǎng)。
C.二級防護安全防范系統(tǒng)
與三級防范系統(tǒng)裝置相同;
電視監(jiān)控設(shè)備具有自動、手動切換功能,多畫面顯示功能;
對于實行柜員制的營業(yè)場所,應(yīng)設(shè)一對一的攝錄像裝置;
密碼控制由專人操作報警系統(tǒng)的啟停、布防、撤防、旁路、復(fù)位等;
控制中心設(shè)備具有有線、無線及其互轉(zhuǎn)換功能,保證報警信號準確且送往有關(guān)接警部門;
有條件的營業(yè)場所設(shè)人口控制系統(tǒng),實行信息卡出入(門禁系統(tǒng))。
D.一級防護安全防范系統(tǒng)
所選探測器應(yīng)有兩種及以上不同探測技術(shù)組成的入侵探測系統(tǒng);
營業(yè)場所營業(yè)期長時錄像。遇突發(fā)事件時,應(yīng)自動啟動照明、錄音、錄像;統(tǒng));
設(shè)出入口控制系統(tǒng),通過信息卡對主要分區(qū)的人員分級、分檔管理;
中央控制室應(yīng)能在接受報警信號同時立即識別部位、,性質(zhì)(搶劫、盜竊、火災(zāi)、故障等),且在屏幕上顯示、打印、記錄、存儲報警時間、地點、性質(zhì)及處置預(yù)案;
其余與二級防范系統(tǒng)相同。
1.2.2保安監(jiān)控系統(tǒng)的層次
(1)外部入侵保護:此部分是預(yù)防外部無關(guān)人員侵入,需相應(yīng)設(shè)置周界、門窗、通道、出入口等的報警、復(fù)核等處置措施,防罪犯于區(qū)域之外。
(2)區(qū)域保護:此道防線是探測非法入侵此區(qū)域者,把信息送往監(jiān)控中心,中心作出處理。
(3)目標保護:這道防線是對特定目標的保護,如保險柜及重要房間。
2保安系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
在科技發(fā)達的今天,再不僅僅是加鎖、站崗、放哨等的傳統(tǒng)防范設(shè)施。鎖無論怎么堅固總可以被打開,精神抖擻的哨兵也有打盹兒的時候。在今天,利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)(即4C技術(shù))制造出智能防盜保安系統(tǒng),各子系統(tǒng)獨立發(fā)揮其功能,同時子系統(tǒng)間又集成為一個防范統(tǒng)二體,從而確保大廈的安全,營造一個極好的工作、生活環(huán)境。2.1出入口控制
2.1.1控制原理所謂的出入口控制就是對出人口的管理,該系統(tǒng)控制各類人員的出人以及他們在相關(guān)區(qū)域的行動,通常被稱作門禁系統(tǒng)。其控制的原理是:按照人的活動范圍,預(yù)先制作出各種層次的卡,或預(yù)定密碼。在相關(guān)的大門出入口、金庫門、檔案室門、電梯門等處安裝磁卡識別器或密碼鍵盤,用戶持有效卡或密碼方能通過或進入。由讀卡機閱讀卡片密碼,經(jīng)解碼后送控制器判斷,如符合,門鎖被開啟,否則報警。
2.1.2持卡方式的特點
(1)卡的密碼可隨時從系統(tǒng)中取消,不怕丟失,不怕帶走。
(2)卡的密碼帶有時間性,可預(yù)先設(shè)定有效時段。
(3)持卡人在所有出入口的活動都被計算機記錄在案,可隨時打印、分析。
(4)節(jié)省管理人員。使用計算機管理系統(tǒng),在控制室就可以控制全部出入口。這樣,不僅提高效益,節(jié)省人力,也避免了人為的失誤、提高了保安效果。
2.1.3門禁系統(tǒng)的種類
有光學卡、磁矩陣卡、磁碼卡、條碼卡、紅外線卡、鐵碼卡、感應(yīng)式卡,以及生物辨別系統(tǒng),如指紋機、掌紋機、視網(wǎng)膜辨識機、聲音辨識機等等。從接觸卡到非接觸卡,從l00mm到幾千mm的感應(yīng)卡均被廣泛采用。
上述各種卡對應(yīng)著各種門禁機,門禁機主要有聯(lián)網(wǎng)型和非聯(lián)網(wǎng)型(獨立型)。有單門門禁機,也有雙門及四門、八門的門禁機。這使得門禁的應(yīng)用非常靈活。配合門禁機還有門磁開關(guān)和按鈕等。若干門禁機與門禁系統(tǒng)的從門控制器與主門控制器相連。門禁機和門控制器內(nèi)部由計算機控制,門禁機所需電源常為DC12V,由門控制器提供,一般在控制器附近都設(shè)有電源AC220V50Hz/DC12V。
2.1.4門禁系統(tǒng)設(shè)置部位
對于綜合性智能大廈而言,設(shè)置部位大致有:各重要辦公室、金庫、銀行營業(yè)室、中央控制室、各通信、弱電機房等。
2.2防盜報警系統(tǒng)
2.2.1防盜報警器的作用防盜報警系統(tǒng)就是用探測器對建筑物內(nèi)外重點區(qū)域、重要地點布防,在探測到非法入侵者時,信號傳輸?shù)綀缶刂破?聲光報警,顯示地址,有關(guān)值班人員接到報警后,根據(jù)情況采取措施,以控制事態(tài)的發(fā)展。防盜報警系統(tǒng)除上述報警功能外,尚有聯(lián)動功能。諸如:開啟報警現(xiàn)場燈光(含紅外燈)、聯(lián)動音視頻矩陣控制器、開啟報警現(xiàn)場攝像機進行嚴視,電視矩陣控制器一系列聯(lián)控:使監(jiān)視器顯示圖像、錄像機錄像、多媒體控制器自動或人工操作等等這一切都可對報警現(xiàn)場進行聲音、圖像等進行復(fù)核,從而確定報警的性質(zhì)(非法入侵、火災(zāi)、故障等),以采取有效措施。
2.2.2防盜報警系統(tǒng)的構(gòu)成
智能建筑的防盜報警系統(tǒng),負責建筑內(nèi)各個點、線、面和區(qū)域的偵測任務(wù)。它一般由探測器、區(qū)域控制器和報警控制中心三部分組成。(1)探測器
探測器負責探測人員的非法入侵,有異常情況發(fā)出聲光報警,同時向區(qū)域報警器發(fā)送信息。
開關(guān):開關(guān)是基本、簡單、經(jīng)濟而有效的探測器。常用的有:微動開關(guān)、磁簧開關(guān)兩種。線路連接分常開、常閉二種。開關(guān)的閉合或開斷,使電路導(dǎo)通啟動警報。
光束遮斷式探測器:目前用得較多得是紅外對射式,它由紅外線發(fā)射器和接收器組成。當罪犯跨越門窗或其它防護區(qū)時,遮斷紅外光而弓|發(fā)報警。為確保此類探測器的準確需配置頻率和相位鑒別電路。
熱感式紅外探測器:也稱被動式立體紅外線探測器。它是利用人體溫度來進行探測的。眾所周知,任何物體,因表面溫度不同,會發(fā)出強弱不等的紅外線,即輻射出的紅外線波長不同。人體所輻射波長約10μm,這一特性被用來制造熱感式紅外探測器。其中焦電式具有最佳的靈敏度和響應(yīng)速度。故目前用得較普遍。其上設(shè)有7～15問n波長的帶通濾波器。以屏蔽非人體紅外波,確保報警準確。
微波物體移動探測器:利用微波設(shè)備對移動物體(含人)發(fā)射和反射頻差的多譜勒效應(yīng),即可探測出人的入侵。
超聲波物體移動探測器:與微波移動探測器類似,但波長有差別,超聲波頻率常在20KHz以上。
偵光式移動探測器:必須在有光線的環(huán)境中才能使用,其原理是利用二個光電池組成差動探測裝置,能探測出周圍光線的微量變化。
玻璃破碎探測器:它是利用壓電式拾音器,裝在面對玻璃面的位置,它對玻璃高頻聲有效檢測、報警,已廣泛用于門窗防護上。
還有其它一些類型探測器,此處從略。
(2)區(qū)域報警器
通常一臺區(qū)域報警器能容納8個回路的輸入信號,經(jīng)處理,信號送往電視監(jiān)控系統(tǒng)的視頻矩陣切換控制器,以實現(xiàn)聯(lián)動控制。在一般的系統(tǒng)中,區(qū)域報警器≤8臺,即≤64個回路,當多于64個回路時,需改用微機控制的報警系統(tǒng)。
(3)報警控制中心
報警控制中心,通常和電視監(jiān)控中心合設(shè)。其功能是通過控制鍵盤查看系統(tǒng)工作情況,突發(fā)事件的報警可在監(jiān)視屏上自動彈出報警部位,并記錄時間和地址。目前,部份產(chǎn)品在中心設(shè)報警輸入卡,容量為128路/塊,根據(jù)需要可增高至2048個點。報警插入卡與CCTV控制器的連接是RS232口。
2.3閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)
在保安系統(tǒng)中越來越多的應(yīng)用電視監(jiān)控系統(tǒng)。它使管理人員在控制室便能看到大廈內(nèi)外重要地點情況,給保安系統(tǒng)提供視覺效果,為消防、樓內(nèi)各機電設(shè)備的運行及人員活動提供了監(jiān)視手段。
2.3.1閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
依功能基本結(jié)構(gòu)可分為:攝像、傳輸、控制和顯示與記錄四部分。
(1)攝像機
攝像機是監(jiān)視系統(tǒng)的重要部件。而大量采用電荷稠合式CCD(charge一cowpleddevice)攝像機。攝像機色彩有黑白與彩色之分。根據(jù)用途和經(jīng)濟狀況選取其一。攝像機的靶面大小用1/3、1/2、2/3寸來表示。在選鏡頭時要注意配合二者的尺寸。
攝像機有PAL、NTSCK和SECAM三大制式,中國選用PAL制式。選取攝像機時,還需考慮照度要求,如需要可選取紅外燈飾。
(2)鏡頭
設(shè)計中鏡頭的選擇同攝像機的選擇是同等重要的。選擇鏡頭的依據(jù)是觀察的視野和亮度變化的范圍,同時兼顧CCD攝像機的尺寸,它們之間的關(guān)系是:視野決定用定焦距還是變焦距的鏡頭,定焦距取多大焦距,變焦距選擇什么范圍,亮度的變化決定是否使用自動光圈鏡頭。
清晰度:是鏡頭的重要指標。想成像清晰,則分辯率要高,即在單位長度上能分辨的黑白條紋數(shù)大,一般用公式求得:
N=180/h
N----鏡頭分辨率(對線/厘米)
h----畫幅格式的高度(厘米)
通常1/2"畫幅4.8x6.4(mm2)N=38對線/mmh=4.8mm
1/3"畫幅3.6x4.8(mm2)N=50對線/mmh=3.6mm
鏡頭的尺寸:目前有1、2/3、1/2、1/3和1/4寸等。一般鏡頭與攝像機同尺寸或鏡頭尺寸大于攝像機尺寸。
焦距:鏡頭的焦距和攝像機靶面大小決定了視角。靶面(攝像機靶面)一定,焦距短,則視野大,焦距大,則視野小。用w·h分別表示CCD靶面的寬度、高度,f為鏡頭的焦距,那么可求得視角值。
Qh=2tan-l(w/2f)(0)水平視角
Qv=2tan-l(h/2f)(0)垂直視角
光通量F:光通量指示光線入鏡頭的多少,是焦距與通光孔徑的比值F=f/φF光通量(無量綱);f一焦距(mm);φ----通光孔徑(mm),鏡頭規(guī)格中常標注最大F值,如6mm/F1.4,此鏡頭通光孔徑為4.29mm。光線變化較大場合(如室外)需自動光圈鏡頭。
總之影響攝像效果的有六大因素:被攝物尺寸、被攝物細尺寸、被攝物與攝像機鏡頭的距離、攝像鏡頭的焦距、光學接收器的尺寸(靶尺寸)、鏡頭及攝像系統(tǒng)的分辨率。設(shè)計中要綜合考慮。
(3)信號傳輸
視頻信號的傳輸:傳輸方式有一般同軸電纜、平衡對電纜、電纜電視同軸電纜、光纜、電話線等,國產(chǎn)SYV-75-2～75一33-2的波阻抗為750,電容不大于76PF/m,30MHz時的衰減不大于0.86dB/m。
控制信號的傳輸:控制中心要對現(xiàn)場的設(shè)備進行控制,一般都通過設(shè)備解調(diào)器進行。常用的控制方式有:通信編碼的控制方式和同軸視控。前者是把控制信號串行編碼:用單根線路傳送多路控制信號。其控制距離可達1km,如中間加放大處理,可達10km以上,如利用光纜,則距離會更遠。后種方式即同軸視頻控制方式,這種方式是視頻和控制信號復(fù)用一條同軸電纜。此種方式也有二種辦法,其一,是把控制信號調(diào)制在與視頻信號(50Hz～4MHz)不同的主頁率范圍,然后與視頻信號復(fù)合在一起傳輸,到現(xiàn)場再把它們分解開(解調(diào))。其二,是利用視頻信號場消隱期間傳送控制信號。目前使用第一種。
(4)顯示與記錄
此類設(shè)備包括監(jiān)視器、錄像機及視頻處理設(shè)備,這些設(shè)備都安裝于控制室內(nèi)。目前監(jiān)視系統(tǒng)專用錄像機用普通帶l80分鐘可錄如,最長可達960h。除了長時外,錄像機還需遙控功能,能用控制信號操作錄像機。
(5)視頻切換器
視頻切換器的使用,可用少量監(jiān)視器看多個監(jiān)視點,目前設(shè)備有幾路輸入,1路輸出,還有幾路輸入,m路輸出,這極大地提高了監(jiān)視器的效率。
還有多畫面分割器二在一臺監(jiān)視器上同時可觀看多路監(jiān)視信號,此技術(shù)在控制中心也被普遍采用。
2.4停車場管理系統(tǒng)的保安功能
一般的智能大廈地下室均設(shè)有停車場,對停車場進行自動化管理是必要的,停車場管理系統(tǒng)的功能大致有:出、人口控制、泊車位導(dǎo)向、攝錄車輛外形、特征、牌號、記時收費。其中車牌影像識別系統(tǒng)具有保安功能,它可防止偷車事件發(fā)生。當用戶人場取票或使用月票、儲值票時,電腦會通過人口處的攝像機,將車型、車牌號碼的彩像記錄,同時也記錄下該入場票或月票、儲值票的編號。當用戶離場付費或驗票時,電腦會自動將該車編號票證持有者擁有的車輛的車牌、車型等與在入場時留下的錄像的車牌、車型等同時顯示在顯示屏和閉路電視監(jiān)視器上,工作人員確認后,自動開啟閘門放行,同時這些圖像存入計算機硬盤備查。
2.5電梯控制系統(tǒng)的保安功能
對于高層或超高層,電梯控制系統(tǒng)的保安管理顯得重要。某種程度上涉及到全大廈的安全。
保安功能:電梯樓層控制系統(tǒng)。大廈的電梯根據(jù)需要設(shè)置時段管理,如下班后某些電梯停止運行,而另一些電梯按需要運行。在運行的電梯中并非各層都停,而是根據(jù)持有有效卡所前往的樓層停,這部分電梯設(shè)有智慧卡讀卡器,經(jīng)讀卡器識別有效卡,電梯送達相關(guān)樓層。無有效卡者,電梯不予開門,這便有效的控制了樓層人員的活動空間。從而確保大廈安全。
2.6巡更管理系統(tǒng)
智能大廈根據(jù)需要設(shè)置巡更管理系統(tǒng)。其作用是保安人員定點定時前往巡視,把“巡視到位"信號送回保安中心,以示巡更路途平安無事,若“巡視到位,,信號未按時按點返回,則巡視途中即有突發(fā)事件發(fā)生,保安中心將據(jù)此采取措施。
巡更系統(tǒng)就是將巡更開關(guān)安裝在指定的巡更點上。通常設(shè)置門禁機來滿足巡更的要求。
3智能大廈保安系統(tǒng)的具體實施
保安系統(tǒng)的實施,首先應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范及大廈功能要求確定安全防范等級,在此基礎(chǔ)上,布置安防系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)施,確定規(guī)模、選型、安裝調(diào)試、15f丁。
3.1門禁系統(tǒng)
3.1.1門禁機(讀卡器)的設(shè)置
根據(jù)需要在門外設(shè)置(含房間、樓梯間、通道等)距地1.2～1.3m選型一般為感應(yīng)卡式,根據(jù)重要性可選指紋型或瞌孔型門禁機,可雙面門禁,也可單面門禁(室內(nèi)設(shè)出門按鈕)。
3.12從控制器
門禁機和門禁主機的連接設(shè)備,根據(jù)需要從控制器可連一、二、四、八個門禁機。從控制器電源設(shè)備選定:AC220V50Hz/DC12V,l-5A。
3.1.3主控制器
主控制器由計算機硬件和軟件組成,安裝于中央控制室。其中包含各種控制擴展板,遙控程序設(shè)置器,機上顯示板,數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移模塊等。
3.1.4巡更系統(tǒng)讀卡器
讀卡器(讀頭)就是門禁機(巡更開關(guān))。此部分可納入門禁系統(tǒng)一并設(shè)置。
3.1.5電梯門禁系統(tǒng)
前已述及,在部分電梯設(shè)置讀卡器,持有效卡可前往相關(guān)樓層。
3.1.6特別說明
(1)智能大廈可實行-卡通門禁管理,還可進入-卡通消費系統(tǒng)。
(2)門禁系統(tǒng)應(yīng)能在火災(zāi)時自動開啟相應(yīng)的門?？衫没馂?zāi)聯(lián)控裝置來完成此功能。
3.2防盜報警系統(tǒng)
3.2.1各種探測器的設(shè)置
根據(jù)需要把防盜雙鑒探測器、被動紅外束射探測器、玻璃破碎探測器、各種開關(guān)等布置于大廈出入口、樓梯間、電梯廳、需要防護的門窗、重要辦公室、重要機房等場所。按照不同的布設(shè)環(huán)境選擇不同報警器和安裝方式(如壁掛、吸頂)。
3.2.2聲音復(fù)核裝置的設(shè)置
在需要聲音復(fù)核的場所設(shè)置微型監(jiān)聽器(電子監(jiān)聽器),一般采取壁掛方式距地2m左右,監(jiān)聽器與音頻矩陣箱間線路多為二芯屏蔽對絞線,如RVVP2×0.5mm2。在控制中心設(shè)有音頻矩陣箱,該箱與視頻切換/控制主機間采用RS485接口,采用對絞線RVVP2×0.5mm2連接。
3.2.3報警控制中心設(shè)置
在小容量系統(tǒng)(路數(shù)≤64):通常按分區(qū)設(shè)置八路報警接口箱,八臺箱使回路可達64個。報警頭與報警接口箱間,通常為3芯屏蔽線,RVVP3×0.5mm2。報警接口箱與視頻切換/控制主機間采用RS-485串行接口,對絞線RVVP2×0.5mm2。
當系統(tǒng)≥64回路時,有兩種解決方案:
其一:選擇大容量系統(tǒng),該系統(tǒng)配置128路報警輸入卡,系統(tǒng)容納8～16臺報警輸入卡,則容量可達2048路報警。如還不夠,可多系統(tǒng)組合。
其二:采用門禁/報警管理系統(tǒng)。系統(tǒng)參數(shù):持卡人數(shù)65000;門禁機16320;報警防區(qū)(路數(shù))130560;報警輸出130560;本地打印機225臺;報警狀態(tài)屏1020個;且支持計算機間加密傳輸技術(shù)……。各設(shè)備間連接方式為RS-232/RS一485接口,對絞屏蔽線RVVP2×0.5mm2。
3.3閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)置
3.3.1攝像機的設(shè)置
根據(jù)不同環(huán)境選定不同攝像機以及不同的安裝方式,如攝像機是黑白的還是彩色的,鏡頭配置的選擇,焦距多大范圍,自動調(diào)焦、光圈、聚焦是手動調(diào)節(jié),固定焦距,攝像和鏡頭尺寸的配合,是否設(shè)置云臺,安裝方式的確定,是否選擇球型、半球型攝像機(尺寸的確定),在大廳和電梯轎廂內(nèi)選擇廣角鏡頭,攝像機防護罩的選取、照明燈具的選取等都隨功能的不同而異。
攝像機(含鏡頭)的控制:由控制器解碼器完成。解碼器因功能不同而種類很多,但都是在接收矩陣主機傳來的信號后去遙控云臺,鏡頭和輔助設(shè)備的動作。解碼器與矩陣/控制主機間的連接有二種方式:“C'''',型(同軸控制)和“D型"(對絞線控制)。前面已述及,同軸控制“C?quot;因設(shè)備造價高昂而應(yīng)用較少。對絞線控制“D型",即RS485方式可控距離達3km。且這種方式可用于光纖、微波以及其它傳送方式。
特別提示:保安監(jiān)控系統(tǒng)的線路因現(xiàn)場設(shè)備安裝位置一般是在走廊、大廳和房間的上部,有的緊貼吊頂,而且同軸電纜和對絞線也較便宜L運行管理獨立,所以一般不宜與大廈綜合布線電纜合用。當然其它數(shù)據(jù)、圖像的傳輸就另當別論了。
3.3.2中央控制室的設(shè)置
為了保安工作的方便,一般中央控制室隨保衛(wèi)部門設(shè)于大廈首層。其設(shè)備主要包括:視頻矩陣切換/控制主機,報警接口箱,音頻矩陣箱,字符發(fā)生器,錄像機,主控鍵盤,副控鍵盤,音視頻監(jiān)視設(shè)備,多媒體終端以及電源設(shè)備等。
視頻矩陣切換/控制主機,目前有各種輸入/輸出規(guī)格,如8×2,8×4,16×6,96×8,還有視頻96人/8出,音頻96入/8出一64路報警8控制鍵盤等。特大型系統(tǒng)有視頻4096入/4096出一報警2048路,32臺鍵盤的切換/控制主機。在設(shè)計和安裝實施中,根據(jù)需要留有余量,設(shè)置規(guī)模,選定設(shè)備。
