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城(cheng)市热网

1、项目背景
        城市集中供热是一种较好的供热方式,具有舒适、节能、环保、安全等特点。近年来,随着国家相关政策的出台,城市建筑的采暖方式越来越多的采用集中供热的方式解决。由于城市规模的不断扩大,城市集中供热网覆盖的范围越来越大、换热站的数量越来越多、供热面积越来越大。换热站的数量从十多个到上百个不等,供热面积从几十万平方米到上千万平方米不等。利用城市集中供热网的控制方法---热网全网平衡控制方法可以很好的解决热网普遍存在的水平水力失调的问题,解决了许多热网长年存在的冷热不均的问题,大大的提高了供热质量。

2、方案架构图
 
3、典型网络结构
 
        典型网络结构如下图所示,从图中看出整个系统可分为三个部分:
        ① 中央控制室、② 通讯网络、③ 热力站

 
3.1、电话拨号系统结构

 
网络安全
        因电话拨号不存在Internet访问,因此也不存在网络安全问题。但如果电话线被他人盗用会造成某一个热力站的通讯失败,因此最好向电信单位申请电话呼叫限制服务以避免盗用电话线现象的发生。
 
3.2、GPRS及CDMA 1X系统结构

 
网络安全
        1、中心点的公网固定IP地址较容易受到外部攻击
        解决方案:
        ① 对于该IP地址不单用作GPRS中心节点且用于企业网页发布和Internet访问的用户来讲,需要增设企业级的防火墙等网络安全设备。
        ② 对于只用作GPRS通讯的用户来讲可向中国移动申请APN(接入点名称)业务,这样可以使该IP与GPRS移动端的IP构成虚拟局域网,从而有效地将通讯网络与Internet隔离,免受外部攻击,但这样做会失去Internet的访问功能。
 
        2、内部工作人员的网络管理问题
        中心点的公网固定IP地址可兼有GPRS通讯服务器和企业的网页发布、Internet访问服务等用途,这样可以使该IP地址使用效率大大增加也有利于减少企业重复投资。但如何管理内部人员的访问权限则需要增设企业级路由器等网络管理设备,且需要专人负责管理和调试。
        对于不需要Internet访问的企业可直接向中国移动申请APN专线,专门用于GPRS通讯服务器。
 
        3、移动端SIM卡的管理问题
        安装在移动端GPRS通讯设备上的SIM卡不单可以在一种通讯设备上使用,也可以在私人手机等设备上使用。因此申请SIM卡时最好屏蔽语音功能,以防SIM卡被他人盗用。

3.3、ADSL及VPN系统结构

 
网络安全
        VPN 即虚拟专用网,是通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接,是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。通常,VPN 是对企业内部网的扩展,通过它可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接,并保证数据的安全传输。 VPN 可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入,以实现安全连接;可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路,用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。
        VPN 架构中采用了多种安全机制,如隧道技术( Tunneling )、加解密技术( Encryption )、密钥管理技术、身份认证技术( Authentication )等,通过上述的各项网络安全技术,确保资料在公众网络中传输时不被窃取,或是即使被窃取了,对方亦无法读取数据包内所传送的资料。现在的VPN加密技术多采用IPSec或SSL标准,无论哪种标准都可保证数据在传输中的安全性,因此无需增设防火墙等网络安全设备。

3.4、各网络结构运营对比
        每个城市集中供热系统各有其特点,根据自身特点及客观条件选择合适的通讯网络对今后系统的稳定运行起着相当重要的作用。综合上文所述,下表列出了几种通讯网络的性能。
  初期成本 运行成本 维护费用 实时性 安全性 稳定性 网络接口 区域面积
局域网 较高 以太网
电话拨号 适中 较低 较高 较低 串行
GPRS及CDMA 1X 较高 较低 串行
ADSL 较低 适中 以太网

4、城市集中供热自控特点
        相比较其它行业的自控系统而言,城市集中供热网的自控系统具有其自身的一些显著特点,其主要为如下几点:
        4.1、 热惯性大,滞后大。热网系统是一个大滞后的系统,采用常规的控制方法很难保证系统的正常稳定运行。系统的自动调节不仅与当前的数据有关,而且与历史的数据有关。
        4.2、 热力站之间的耦合性强。热网系统是一闭式系统,系统各个部分是相互关联的,某一热力站运行参数的变化,会引起相邻热力站的运行状况,甚至会引起整个系统的运行状态的变化。
        4.3、 城市集中供热网涉及的区域广,分散性大。
        4.4、 系统的扰动因素多。如热源运行状态的变化、外界环境的变化(室外温度、风力等)等。
 
5、典型系统及控制方法
 
        5.1、直连型换热站系统

 
        5.2、间连型换热站系统(水—水,电动调节阀)

        5.3、混水型换热站系统

 
        5.4、蒸汽型换热站

 
        5.5、间连型换热站系统(水—水,分布式变频泵)

 
        5.6、换热首站(蒸汽—水)

 
6、全网平衡功能
 
        热网全网平衡软件通过OPC方式从组态软件中获得相关数据,这些数据包括热力站内的二次网供水温度、二次网回水温度、一次网电动阀门的反馈值和设定值(一次网分布式变频泵频率的反馈值和设定值)等参数,热源的温度、压力、流量等参数。同时用户通过配置文件输入热网的其它信息。软件根据获得的参数信息,采用一定的控制算法,控制一次网电动阀门(一次网分布式变频泵)的动作,从而减小热网的水平水力失调度,达到均匀供热和节约能源、增加经济效益的目的。
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