小区交换站供热系统数据采集模块的设计 学位论文.doc

1 引言 1.1 课题研究的意义和目的 以往，我国北方大多采用分散供热的方式。但是，随着计算机技术的发展以及人们节能降耗和环保意识的增强，分散供暖方式逐渐被集中供暖方式所取代。在供热系统中，换热站是连接热源和用户的枢纽，是数据监测中心，目前大型热电联产系统大多采用间接连接的供热方式。热电厂提供的高温过热蒸汽经电厂换热站汽—水换热器形成供暖热水，由一次管网送至各换热站，高温热水再由板式换热器水—水换热器形成供暖热水由二次管网送至用户。 课题主要研究社区交换站供热系统的数据采集模块的设计，通过对热水管网温度、压力、流量等数据参数的采集，实现对供热系统的实时监测。同时，分布于多个换热站的该供暖换热站运行参数监测装置可采集多个换热站的运行参数，并通过互联网将换热站的运行参数传送到供暖监控中心，集中显示和监测，可使供热调度部门需要对分散在不同地理位置换热站的温度、压力、流量、液位、设备状态等许多参数进行集中实时监测，有效的掌握系统各数据参数的变化和主要设备的运行效率极其变化规律，从而减少各个换热站的工作人员，实现各换热站无人值守，达到了减员增效的目的，提高工作效率和管理水平，同时提高了供暖可靠性，保证供暖质量，为社区交换站供热系统的优化运行管理提供可靠的保证[1]。 1.2 国内外发展状况 数据采集系统起始于20世纪中期，在70年代初，原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程控器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。由微处理器去完成程控，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。 近年来，国外数据采集系统快速发展，占据着大量市场，其结构基本上都是与一定个人计算机配套使用的模块化数采单元和系统，无论在性能、工艺或装潢方面都具有较强的竞争力，并由专门的产业集团公司研制和生产，产品也在不断更新换代。比较典型的有美国的B+F公司、HP公司，英国输力强公司，法国迈威公司的MOVILOG数据采集器等。 我国的数据采集技术也已经有了很大的提高，应用于众多领域。数据采集的效果，主要是看精度和速度。作为一个整体来说，数据采集系统的发展受到很多方面的限制，比如：软件技术、网络技术、测量技术、传感器技术，这些都影响了数据采集的发展。 朱本坤在在其文献中介绍了基于PC的单片机数据采集系统，讨论了PC机和单片机之间的通信原理和通讯方法，同时给出了VB通讯程序的设计要点。同时，社区交换站供热系统的数据采集与监控也在不断的提高，使我国城市的集中供热的有效运行更加可靠。例如，有的小区交换站的数据监测模块，采取了一种新型现代化监控器，以保证安全生产和提高运行效率。针对一些问题，例如目前换热站运行依赖于人力，因此管理水平和运营效率都很低，因此设计了人机交互平台，从此实现了换热站调度、管理、系统仿真的集成化，这对于供热系统的现代化运行和有效管理来说是一个有利的工具[2]。 我国现已实现集中供热智能无人值守换热站自控系统的设计，林舒宜与张炳伟在其文献中阐述了通过对换热站的数据参数进行数据采集、集中管理，通过网络把各个换热站 的信息汇总到服务器，增强自动化管理。通过对曲线进行对比、分析，可对换热站进行宏观调控，动态的修改控制参数，最终达到控制供热质量，节约能源的作用。 另外，王萌也在其论文中阐述了的供暖换热站运行参数监测装置，可采集多个换热站的运行参数，并通过互联网将换热站的运行参数传送到供暖监控中心，集中显示和监测，从而减少各个换热站的工作人员，实现各换热站无人值守，达到了减员增效的目的，同时提高了供暖可靠性，保证供暖质量[3]。 由此可看出我国的城市的集中供暖，换热站的数据采集与自动监控已经取得了显著的成果，实现了监控管理自动化，同时也可以根据监控数据随时调整，达到有效供暖与节约能源双管齐下。 1.3 论文主要任务 本课题主要是完成小区交换站供热系统数据采集模块的设计，以单片机为核心器件，达到数据采集、显示、存储以及通信等功能。课题从初步构思到整体完成所包含的主要任务有： 完成了数据采集模块总体框图的设计； 完成了器件的选型及硬件电路的设计； 完成了软件程序的设计； 完成了硬软件的调试； 2 课题方案设计 2.1 集中供热系统的构成 城市集中供热系统主要包括热力站（或称热源厂）、热水管网、换热站、用户（或称居民社区）等几部分。?连接于热源厂和热用户之间的供热系统是整个集中供热系统的重要组成部分，居民社区的供热系统主要包括社区的热水管网和热力站，热水管网分为一次网与二次网，一次网是指连接于城市管网与热力站之间的管网，二次网是指连接于热力站与热用户之的管网，热力站通过二次管网把热量送到终端用户。集中供热系统的构成如图2.1所示。 本课题的研究设计主要是实现基于以单片机为核