一 、項目概述

1、除塵器遠程監(jiān)控項目立項背景：

長期以來，除塵器運行情況及運行參數(shù)的遠程實時采集、監(jiān)控一直是控制系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)之一。售后服務人員僅靠用戶的運行記錄及售后服務人員的巡檢發(fā)現(xiàn)除塵器運行問題。導致除塵器發(fā)生運行不正常情況時不能及早地發(fā)現(xiàn)和及時處理，使得除塵器處于帶病運行，故障范圍不斷擴大，最終進行維護時所花費的人力、資金都大大增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，我公司僅對除塵器售后服務費用就達1000多萬，如采用除塵器遠程計算機監(jiān)控，則可在公司的除塵器遠程監(jiān)控計算機上就能充分反映除塵器運行情況，經(jīng)專業(yè)技術人員分析確定故障現(xiàn)象和原因，就能及時組織相關人員進行故障排除，以免故障進一步擴大使維修成本增加

利用除塵器遠程計算機數(shù)據(jù)存儲功能，技術人員可以隨時調(diào)用除塵器的歷史工作參數(shù)，大大提高技術人員改進、優(yōu)化除塵器設計參數(shù)，提高除塵器的質(zhì)量。

查閱大量有關除塵器控制方面的資料，目前除塵器遠程監(jiān)控應用在國內(nèi)除塵器行業(yè)還是屬空白領域。

2、除塵器遠程監(jiān)控的技術基礎

目前比較適合于遠程實時監(jiān)控要求的通訊方案有以下三種：

⑴ 公用電話交換網(wǎng)方案；

⑵ 無線數(shù)據(jù)傳輸電臺方案；

⑶ GPRS（通用分組無線業(yè)務）方案。

其中⑴、⑶兩種方案屬于公網(wǎng)，⑵方案屬于用戶自建的專用網(wǎng)。

2.1 公用電話交換網(wǎng)方

公用電話交換網(wǎng)應用相當普及，有人工作和居住的地方就有公用電話交換網(wǎng)，公用電話交換網(wǎng)不僅可以用于通話還可以用于數(shù)據(jù)傳輸，但公用電話交換網(wǎng)方案存在以下缺點：

① 需要布專用電話線，向電信公司交納裝機費、每月的月租費和使用費；

② 非透明數(shù)據(jù)傳輸，MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時限。

2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸電臺方案

無線數(shù)傳電臺適用于通訊點分散的數(shù)據(jù)監(jiān)控，其具有專用的數(shù)傳頻段，工作頻率：220MHz~240MHz。無線數(shù)傳電臺方案存在以下缺點：

① 初次開通需要向當?shù)氐臒o線電管理委員會交納一定費用，每年再交一定的頻率占用費，組網(wǎng)費用高；

② 通訊距離有一定的限制(平原地帶最遠為50km)，且受建筑物、山體的影響較大；

③ 需要專業(yè)人員維護管理，建設、維護費用很高。
　　

2.3 GPRS（通用分組無線業(yè)務）方案

基于除塵器安裝比較分散的特點和以上兩種通訊組網(wǎng)方式的缺點，GPRS數(shù)據(jù)通訊方案的提出使一系列問題迎刃而解，科學、有效的解決了除塵器遠程實時監(jiān)控的通訊組網(wǎng)難題。

GPRS是在GSM基礎上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸網(wǎng)絡，它采用先進的無線分組技術，可以為水力、電力、交通、銀行等行業(yè)提供豐富的無線接入手段，GPRS方案具有以下優(yōu)點：

① 采用透明雙向數(shù)據(jù)傳輸，鏈路自動維護；

② 只需要向移動公司開戶SIM卡，費用可以采用包月方式使用，運行成本低；

③ 永遠在線 ，只要激活GPRS后，將永遠保持在線，不存在掉線問題，只有在產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量時才計費；

④ 快速登錄，全新的分組服務，無需長時間的撥號連接過程；

⑤ 高速傳輸，GPRS最高理論傳輸速度171.2kbps，平均帶寬40kbps；

⑥ 支持點對點、中心對多點及多點間的實時、對等數(shù)據(jù)傳輸，組網(wǎng)靈活，不受通訊距離和區(qū)域的限制，中心對多點的傳輸方式是除塵器實時監(jiān)控最適用的應用模式；

⑦ 可靠性高，一般數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某晒β试?9.9%以上。

二 、應用領域

GPRS是利用移動公司或聯(lián)通公司的信號傳輸網(wǎng)絡平臺進行信號傳輸。是當前工業(yè)企業(yè)進行遠程監(jiān)控的一種比較先進的信號傳輸模式。具有傳輸距離遠、傳輸速度快、傳輸數(shù)據(jù)可靠性高、不用維護、資金投入少等優(yōu)點。

除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)不但在除塵器產(chǎn)品中可以應用。并且可推廣到供水廠工程和污水處理工程中使用。遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用能使我公司產(chǎn)品的電控技術水平更上一個臺階，也對提升我公司產(chǎn)品的特點與先進性都會產(chǎn)生積極的作用。同時利用先進的遠程數(shù)據(jù)傳輸技術進一步提升和發(fā)展整個行業(yè)的技術和管理水平。

三、 技術方案及原理

本方案的監(jiān)控系統(tǒng)應用數(shù)據(jù)監(jiān)測技術、數(shù)字電路、微處理器組成除塵器終端數(shù)據(jù)傳輸單元（DTU）。通過發(fā)射數(shù)據(jù)GPRS信號流的方式發(fā)送到移動或聯(lián)通公司在當?shù)氐木W(wǎng)絡基站，再通過無線網(wǎng)絡傳送到數(shù)據(jù)中心（寬帶網(wǎng)絡代理商的主站），再通過寬帶網(wǎng)傳送到我公司遠程監(jiān)控計算機（工作站）。使工作站的遠程監(jiān)控計算機通過實時監(jiān)測除塵器運行狀態(tài)及參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障、處理故障。為工程技術人員及專業(yè)維護人員提供準確的除塵器運行信息。并可以使維護人員通過電話遙控指揮現(xiàn)場維護人員進行故障處理。從而達到快速、省錢的維護目的。

除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱“監(jiān)控系統(tǒng)”）通過在各除塵器控制系統(tǒng)安裝終端數(shù)據(jù)傳輸單元（DTU），對除塵器數(shù)據(jù)進行采集、轉(zhuǎn)換，通過GPRS無線方式傳送實時數(shù)據(jù)到遠方監(jiān)控中心站，遠方監(jiān)控中心站定時或?qū)崟r調(diào)取各除塵器的數(shù)據(jù)，自動保存到相應的數(shù)據(jù)庫并進行數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)對各除塵器工作情況的實時監(jiān)控和管理。監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖見圖1。
　　

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、指令發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是通過除塵器控制系統(tǒng)的PLC對除塵器數(shù)據(jù)進行實時采集，采集的數(shù)據(jù)主要有各閥門的開閉信號，各電動機工作/停止信號，除塵器差壓和溫度信號，除塵器清灰形式控制信號等；

指令發(fā)射系統(tǒng)的主要功能是通過短信MODEM將遠程監(jiān)控中心要呼叫上線的指令以短信形式通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送到對應除塵器的DTU中。以建立除塵器與遠程監(jiān)控中心的網(wǎng)絡連接。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要功能是將PLC采集的數(shù)據(jù)通過與PLC的標準通信串口連接的DTU把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PRS無線網(wǎng)絡服務商，再進入到遠程管理中心的除塵器遠程監(jiān)控計算機；

數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的主要功能是以簡潔、有效的數(shù)據(jù)庫格式將從各除塵器采集的數(shù)據(jù)實時地、安全地存儲起來，并對歷史數(shù)據(jù)進行有效的管理；

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)操作人員對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行查詢、顯示、編輯、打印以及接受數(shù)據(jù)和發(fā)送指令、用戶管理等。

2系統(tǒng)設計原則

1) 先進性：

系統(tǒng)將使用當前國內(nèi)較為先進的數(shù)據(jù)采集技術、實時數(shù)據(jù)傳輸技術、數(shù)據(jù)庫技術、管理信息系統(tǒng)技術。使該項目的應用將在技術上達到國內(nèi)除塵器控制行業(yè)領先水平，填補除塵器控制技術的國內(nèi)空白。

2) 實時可靠性

首先是數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)目煽啃浴Ｆ浯问侵刚麄€軟件系統(tǒng)的可靠性，整個監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)將嚴格按照軟件開發(fā)工程的原則、應采用先進的面向?qū)ο箝_發(fā)技術，真正達到整個軟件的可維護性、可擴展性和高可靠性。

3) 運行經(jīng)濟性

整個系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性是系統(tǒng)運行成敗的重要方面。應充分利用GPRS公網(wǎng)的現(xiàn)有資源，達到系統(tǒng)經(jīng)濟運行的目的。

4) 適應性

通常除塵器安裝現(xiàn)場離遠程監(jiān)控計算機中心站較遠，有的甚至跨省。系統(tǒng)應可以方便地監(jiān)控各除塵器運行工作情況，而又避免時間上的不必要浪費，監(jiān)控系統(tǒng)應最大地適應時間和空間距離的變化。

5)可擴展性

系統(tǒng)采用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬件產(chǎn)品，并考慮一定的余量，為將來增加監(jiān)測點及系統(tǒng)的擴充打下基礎。

3、系統(tǒng)設計目標

能夠遠程監(jiān)測各除塵器的運行狀態(tài)和各項運行參數(shù)信息；

運行費用合理，采集數(shù)據(jù)迅速、準確、可靠，能夠滿足除塵器運行參數(shù)變化頻率。具有隨時呼叫上線聯(lián)網(wǎng)功能和定時自動上線聯(lián)網(wǎng)功能；

能夠自動生成各種類型的實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表，各種數(shù)據(jù)曲線圖和除塵器工藝模擬圖；

具備針對不同管理者設置管理權限的功能。具備友好的人機操作界面，滿足數(shù)據(jù)調(diào)用、報表打印的管理功能。

四、依蘭氣化廠4#機除塵器系統(tǒng)

1、試點選擇條件

根據(jù)公司資金撥付情況及監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的性質(zhì)，需要先期選擇一至兩個有代表性的已投入使用的除塵器作為試點，建立監(jiān)控系統(tǒng)，搭建系統(tǒng)框架。待試點可靠運行后，繼而以點帶面逐步進行推廣，再完善、充實到所有除塵器工程項目中。

依蘭4#機除塵器投入運行以來工作一直比較穩(wěn)定，除塵器電控系統(tǒng)能夠滿足遠程監(jiān)控的條件，不需額外增加PLC通訊模塊，并且地點也比較近，便于人員去現(xiàn)場調(diào)試。

2、設備安裝情況

根據(jù)“除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)立項報告”的要求。在依蘭氣化廠4#機除塵器上安裝1臺終端數(shù)據(jù)傳輸裝置(DTU)。 利用除塵器控制系統(tǒng)原有的PLC裝置（日本歐姆龍公司型號C200HE CPU42）作為除塵器數(shù)據(jù)采集裝置。CPU的RS232串口與數(shù)據(jù)傳輸裝置(DTU)的RS232串口直接相連接。DTU的電源由除塵器控制系統(tǒng)的220VAC經(jīng)濾波處理后的電源供電。公司遠程監(jiān)控計算機暫用辦公電腦代替，應用軟件采用北京三維力控6.0版組態(tài)軟件及數(shù)據(jù)庫集成系統(tǒng)。

3、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

通過數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU的通信接口RS232與現(xiàn)有除塵器控制設備PLC的通信接口RS232對接。把PLC內(nèi)已采集到的除塵器運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻TU監(jiān)控終端裝置，再經(jīng)DTU數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送到移動公司或聯(lián)通公司通信網(wǎng)絡，再經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)供應商的服務器經(jīng)寬帶網(wǎng)進入公司氣中心專用遠程監(jiān)控計算機，最后在專用監(jiān)控計算機屏幕上以WEB網(wǎng)頁形式顯示動態(tài)、實時的除塵器運行數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU內(nèi)設定專用遠程監(jiān)控計算機的TCP/IP地址或域名，在公司專用遠程監(jiān)控計算機設定除塵器的數(shù)據(jù)傳輸裝置DTU的ID地址(手機號)，使其雙方確立了唯一的通信地址。原理如圖2所示：
　　

遠程監(jiān)控計算機檢測的數(shù)據(jù)類型（以下現(xiàn)場信號已采集到PLC內(nèi)）：

--- 除塵器每個通道當前差壓值信號

--- 除塵器每個通道當前溫度值信號

--- 除塵器每個反吹回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作信號

--- 反吹風機工作信號

--- 各種閥門開、閉位置信號

--- 除塵器清灰方式信號（自動、手動）

--- 除塵器每個通道隔離檢修信號

--- 除塵器清灰間隔時間

--- 除塵器運行故障信號

4 遠程監(jiān)控計算機的主要功能

4．1 除塵器主工藝圖

主工藝圖主要描述除塵器上的各電氣設備及儀器儀表的配置，比較形象化的指示設備的外形屬性。并且各設備或各設備的局部區(qū)域按除塵器現(xiàn)場工況情況的改變而顯示不同的顏色變化。如圖3所示.
　　

　　圖3 除塵器主工藝圖

4.2實時數(shù)據(jù)報表

實時數(shù)據(jù)是以一種報表形式顯示。是數(shù)據(jù)傳輸過程中，是對當前除塵器工作狀態(tài)及工作參數(shù)的實時記錄。

實時數(shù)據(jù)報表可以和工藝圖對應分析除塵器設備工作情況，及時查找出除塵器設備的故障原因。每一臺除塵器所檢測的實時數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容都有區(qū)別。如圖4所示
　　

　　圖4 實時數(shù)據(jù)報表

4.3歷史數(shù)據(jù)報表

歷史數(shù)據(jù)是以一種報表形式顯示。是數(shù)據(jù)傳輸過程中，除塵器工作狀態(tài)及工作參數(shù)以預設定的時間間隔進行自動記錄。記錄內(nèi)容為當前時間的除塵器工作狀態(tài)及工作參數(shù)?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時查找出除塵器設備的故障原因。如圖5所示。
　　

　　圖5 歷史數(shù)據(jù)報表

4.4 故障報警查詢

報警查詢是以一種報表形式顯示。是數(shù)據(jù)傳輸過程中，以軟件預設定的除塵器工作狀態(tài)及工作參數(shù)出現(xiàn)異常進行自動記錄報警。可以和工藝圖對應分析除塵器設備工作情況，及時查找出除塵器設備的故障原因。

除塵器工作狀態(tài)及工作參數(shù)出現(xiàn)故障或異常有三種查詢方法：第一種為實時查詢，即可對當前時間出現(xiàn)的故障和異常事件進行查詢；第二種為歷史查詢，即可對過去時期內(nèi)出現(xiàn)的故障和異常事件進行連續(xù)查詢；第三種為報警查詢，即可對過去時期內(nèi)某一時間內(nèi)出現(xiàn)的故障和異常事件進行查詢。當選擇報警查詢時，畫面彈出“歷史查詢設置”對話框，可以設置所要查詢的“開始時間”和“結(jié)束時間”。如圖6所示
　　

　　圖6 故障報警查詢

4.5溫度趨勢曲線

溫度曲線是一種圖表形式。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，除塵器進口煙氣溫度以設定的時間間隔進行自動實時記錄。記錄內(nèi)容為當前時間的除塵器進口煙氣溫度?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時查找出除塵器設備的故障原因。當數(shù)據(jù)不傳輸時，溫度曲線圖不記錄煙氣溫度，因此溫度曲線圖可能是斷續(xù)的折線。如圖7所示
　　

　　圖6溫度趨勢曲線

4.6差壓趨勢曲線

差壓曲線是一種圖表形式。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，除塵器每個通道的除塵器差壓以設定的時間間隔進行自動實時記錄。記錄內(nèi)容為當前時間的除塵器差壓?？梢院凸に噲D對應分析除塵器設備工作情況，及時查找出除塵器設備的故障原因。當數(shù)據(jù)不傳輸時，差壓曲線圖不記錄差壓值。因此差壓曲線圖可能是斷續(xù)的折線。

如圖8所示
　　

五、 數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)管理功能

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用三維力控FORCECONTROL6.0數(shù)據(jù)庫軟件。三維力控FORCECONTROL6.0數(shù)據(jù)庫軟件是一種全新的數(shù)據(jù)庫管理軟件，專門用于分布式客戶/服務器計算環(huán)境，具有強大的數(shù)據(jù)處理功能和完善的數(shù)據(jù)安全保證。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存放在管理中心的服務器（計算機）上，可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)對外發(fā)布。

本數(shù)據(jù)庫中主要包括以下功能。監(jiān)測除塵器的實時溫度值和實時差壓值、各類閥門的開閉狀態(tài)、各個反吹回轉(zhuǎn)電機的工作或停止狀態(tài)、除塵器各通道在線清灰或離線檢修狀態(tài)；自動生成各除塵器運行狀態(tài)時的各設備參數(shù)的歷史報表，查 詢某個開始時間和結(jié)束時間段的歷史報表，查詢某個時間段內(nèi)的溫度值和差壓值；查詢除塵器故障發(fā)生時間和故障現(xiàn)象。用戶可以根據(jù)權限通過Internet網(wǎng)絡或內(nèi)部局域網(wǎng)訪問服務器數(shù)據(jù)共享，查詢各種數(shù)據(jù)，并打印相應報表，實現(xiàn)資源共享；

六、 操作權限管理

在本系統(tǒng)中設定的用戶主要分為四類：管理員級、工程師級、班長級和操作工級。四類用戶在本系統(tǒng)中的權限各不相同。管理員級擁有操作本系統(tǒng)所有功能的權限，包括用戶管理、站點修改、實時采集、管理數(shù)據(jù)、流量報表、流量圖表、站點分布、系統(tǒng)介紹和聯(lián)系方式九項功能。工程師級擁有的權限僅次于管理員，除了用戶管理和站點修改兩項功能外，工程師級擁有其它如實時采集、管理數(shù)據(jù)等七項功能的操作權限。班長級擁有系統(tǒng)介紹、站點分布、流量報表、流量圖表和聯(lián)系方式五項功能的操作權限。操作工級是本系統(tǒng)中權限最小的用戶，只擁有系統(tǒng)介紹、站點分布和聯(lián)系方式三項功能的操作權限。通過設置操作權限的安全管理功能，可以防止意外地、非法地進入開發(fā)系統(tǒng)修改參數(shù)及關閉系統(tǒng)等操作。

七 、數(shù)據(jù)驗證

為檢驗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸以后的準確性，我們于7月9日和8月2日對依蘭4#機除塵器PLC和DTU數(shù)據(jù)傳輸情況進行現(xiàn)場驗收。DTU安裝符合要求，線路連接正確、安全可靠，PLC與DTU工作正常。除塵器數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸后與公司計算機開發(fā)的軟件采集的數(shù)據(jù)相一致，可以證明除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)的完整性和準確性。

八 、系統(tǒng)運行管理與維護

系統(tǒng)的運行管理和維護是軟件開發(fā)生命周期中的一個階段，系統(tǒng)的維護主要有糾錯性維護、功能性維護兩種，在本系統(tǒng)的使用過程中主要的維護類型是功能性維護。系統(tǒng)的運行管理與維護主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

1) 服務器的管理和維護

2) 數(shù)據(jù)庫的定期備份

3) 數(shù)據(jù)的安全管理

4) 保證通訊系統(tǒng)的暢通

5) 系統(tǒng)的擴容

九 、總結(jié)與展望

本項目是受公司研發(fā)部委托進行開發(fā)的，并得到了公司領導和氣中心各部門的大力支持。到目前為止已在公司除塵器遠程監(jiān)控計算機上完成對豐鎮(zhèn)電廠1#機除塵器、豐鎮(zhèn)電廠3#機除塵器、豐鎮(zhèn)電廠5#機除塵器、包頭一電廠7#機除塵器、包頭二電廠7#機除塵器、包頭二電廠8#機除塵器、依蘭氣化廠4#機除塵器遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框架。并以依蘭氣化廠4#機除塵器為試點，對除塵器運行狀態(tài)各數(shù)據(jù)的傳輸進行了監(jiān)測。在2個月的試運行期間，系統(tǒng)各功能全面、運行穩(wěn)定、采集數(shù)據(jù)速度快，數(shù)據(jù)顯示方式多樣，為全面、準確掌握除塵器運行時的工作狀態(tài)提供了第一手資料。

本系統(tǒng)在依蘭氣化廠4#機除塵器的應用，達到了立項報告的各項技術指標的要求，可以在其它除塵器上進行推廣應用。