一 、項目概述
1、除塵器遠程監控項目立項背景：
長期以來，除塵器運行情況及運行參數的遠程實時採集、監控一直是控制系統薄弱環節之一。售後服務人員僅靠用戶的運行記錄及售後服務人員的巡檢發現除塵器運行問題。導致除塵器發生運行不正常情況時不能及早地發現和及時處理，使得除塵器處於帶病運行，故障範圍不斷擴大，最終進行維護時所花費的人力、資金都大大增加。據不完全統計，我公司僅對除塵器售後服務費用就達1000多萬，如採用除塵器遠程計算機監控，則可在公司的除塵器遠程監控計算機上就能充分反映除塵器運行情況，經專業技術人員分析確定故障現象和原因，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據存儲功能，技術人員可以隨時調用除塵器的歷史工作參數，大大提高技術人員改進、優化除塵器設計參數，提高除塵器的質量。
查閱大量有關除塵器控制方面的資料，目前除塵器遠程監控應用在國內除塵器行業還是屬空白領域。
2、除塵器遠程監控的技術基礎
目前比較適合於遠程實時監控要求的通訊方案有以下三種：
⑴ 公用電話交換網方案；
⑵ 無線數據傳輸電台方案；
⑶ GPRS（通用分組無線業務）方案。
其中⑴、⑶兩種方案屬於公網，⑵方案屬於用戶自建的專用網。
2.1 公用電話交換網方
公用電話交換網應用相當普及，有人工作和居住的地方就有公用電話交換網，公用電話交換網不僅可以用於通話還可以用於數據傳輸，但公用電話交換網方案存在以下缺點：
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 非透明數據傳輸，MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時限。
2.2 無線數據傳輸電台方案
無線數傳電台適用於通訊點分散的數據監控，其具有專用的數傳頻段，工作頻率：220MHz~240MHz。無線數傳電台方案存在以下缺點：
① 初次開通需要向當地的無線電管理委員會交納一定費用，每年再交一定的頻率佔用費，組網費用高；
② 通訊距離有一定的限制(平原地帶最遠為50km)，且受建築物、山體的影響較大；
③ 需要專業人員維護管理，建設、維護費用很高。
2.3 GPRS（通用分組無線業務）方案
基於除塵器安裝比較分散的特點和以上兩種通訊組網方式的缺點，GPRS數據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控的通訊組網難題。
GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸網路，它採用先進的無線分組技術，可以為水力、電力、交通、銀行等行業提供豐富的無線接入手段，GPRS方案具有以下優點：
① 採用透明雙向數據傳輸，鏈路自動維護；
② 只需要向移動公司開戶SIM卡，費用可以採用包月方式使用，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，只有在產生數據流量時才計費；
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、對等數據傳輸，組網靈活，不受通訊距離和區域的限制，中心對多點的傳輸方式是除塵器實時監控最適用的應用模式；
⑦ 可靠性高，一般數據包傳輸的成功率在99.9%以上。
二 、應用領域
GPRS是利用移動公司或聯通公司的信號傳輸網路平台進行信號傳輸。是當前工業企業進行遠程監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、傳輸數據可靠性高、不用維護、資金投入少等優點。
除塵器遠程監控系統不但在除塵器產品中可以應用。並且可推廣到供水廠工程和污水處理工程中使用。遠程監控系統的應用能使我公司產品的電控技術水平更上一個台階，也對提升我公司產品的特點與先進性都會產生積極的作用。同時利用先進的遠程數據傳輸技術進一步提升和發展整個行業的技術和管理水平。
三、 技術方案及原理
本方案的監控系統應用數據監測技術、數字電路、微處理器組成除塵器終端數據傳輸單元（DTU）。通過發射數據GPRS信號流的方式發送到移動或聯通公司在當地的網路基站，再通過無線網路傳送到數據中心（寬頻網路代理商的主站），再通過寬頻網傳送到我公司遠程監控計算機（工作站）。使工作站的遠程監控計算機通過實時監測除塵器運行狀態及參數，及時發現故障、處理故障。為工程技術人員及專業維護人員提供準確的除塵器運行信息。並可以使維護人員通過電話遙控指揮現場維護人員進行故障處理。從而達到快速、省錢的維護目的。
除塵器遠程監控系統（以下簡稱“監控系統”）通過在各除塵器控制系統安裝終端數據傳輸單元（DTU），對除塵器數據進行採集、轉換，通過GPRS無線方式傳送實時數據到遠方監控中心站，遠方監控中心站定時或實時調取各除塵器的數據，自動保存到相應的資料庫並進行數據管理，實現對各除塵器工作情況的實時監控和管理。監控系統組成框圖見圖1。
1、系統結構
除塵器遠程監控系統由數據採集系統、指令發射系統、數據傳輸系統、數據存儲系統和數據管理系統組成。
數據採集系統的主要功能是通過除塵器控制系統的PLC對除塵器數據進行實時採集，採集的數據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；
指令發射系統的主要功能是通過簡訊MODEM將遠程監控中心要呼叫上線的指令以簡訊形式通過GSM網路發送到對應除塵器的DTU中。以建立除塵器與遠程監控中心的網路連接。
數據傳輸系統主要功能是將PLC採集的數據通過與PLC的標準通信串口連接的DTU把數據傳輸到GPRS無線網路服務商，再進入到遠程管理中心的除塵器遠程監控計算機；
數據存儲系統的主要功能是以簡潔、有效的資料庫格式將從各除塵器採集的數據實時地、安全地存儲起來，並對歷史數據進行有效的管理；
數據管理系統的主要功能是實現操作人員對資料庫中的數據進行查詢、顯示、編輯、列印以及接受數據和發送指令、用戶管理等。
2系統設計原則
1) 先進性：
系統將使用當前國內較為先進的數據採集技術、實時數據傳輸技術、資料庫技術、管理信息系統技術。使該項目的應用將在技術上達到國內除塵器控制行業領先水平，填補除塵器控制技術的國內空白。
2) 實時可靠性
首先是數據實時傳輸的可靠性。其次是指整個軟體系統的可靠性，整個監控系統的開發將嚴格按照軟體開發工程的原則、應採用先進的面向對象開發技術，真正達到整個軟體的可維護性、可擴展性和高可靠性。
3) 運行經濟性
整個系統的運行經濟性是系統運行成敗的重要方面。應充分利用GPRS公網的現有資源，達到系統經濟運行的目的。
4) 適應性
通常除塵器安裝現場離遠程監控計算機中心站較遠，有的甚至跨省。系統應可以方便地監控各除塵器運行工作情況，而又避免時間上的不必要浪費，監控系統應最大地適應時間和空間距離的變化。
5)可擴展性
系統採用具有一定標準及應用較為廣泛的軟硬體產品，並考慮一定的余量，為將來增加監測點及系統的擴充打下基礎。
3、系統設計目標
能夠遠程監測各除塵器的運行狀態和各項運行參數信息；
運行費用合理，採集數據迅速、準確、可靠，能夠滿足除塵器運行參數變化頻率。具有隨時呼叫上線聯網功能和定時自動上線聯網功能；
能夠自動生成各種類型的實時數據報表和歷史數據報表，各種數據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許可權的功能。具備友好的人機操作界面，滿足數據調用、報表列印的管理功能。
四、依蘭氣化廠4#機除塵器系統
1、試點選擇條件
根據公司資金撥付情況及監控系統研發的性質，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，建立監控系統，搭建系統框架。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定，除塵器電控系統能夠滿足遠程監控的條件，不需額外增加PLC通訊模塊，並且地點也比較近，便於人員去現場調試。
2、設備安裝情況
根據“除塵器遠程監控系統立項報告”的要求。在依蘭氣化廠4#機除塵器上安裝1台終端數據傳輸裝置(DTU)。 利用除塵器控制系統原有的PLC裝置（日本歐姆龍公司型號C200HE CPU42）作為除塵器數據採集裝置。CPU的RS232串口與數據傳輸裝置(DTU)的RS232串口直接相連接。DTU的電源由除塵器控制系統的220VAC經濾波處理后的電源供電。公司遠程監控計算機暫用辦公電腦代替，應用軟體採用北京三維力控6.0版組態軟體及資料庫集成系統。
3、遠程監控系統的工作原理
通過數據傳輸裝置DTU的通信介面RS232與現有除塵器控制設備PLC的通信介面RS232對接。把PLC內已採集到的除塵器運行數據傳輸到DTU監控終端裝置，再經DTU數據傳輸裝置發送到移動公司或聯通公司通信網路，再經互聯網供應商的伺服器經寬頻網進入公司氣中心專用遠程監控計算機，最後在專用監控計算機屏幕上以WEB網頁形式顯示動態、實時的除塵器運行數據。
在數據傳輸裝置DTU內設定專用遠程監控計算機的TCP/IP地址或域名，在公司專用遠程監控計算機設定除塵器的數據傳輸裝置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：
遠程監控計算機檢測的數據類型（以下現場信號已採集到PLC內）：
--- 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
--- 除塵器每個反吹迴轉機構工作信號
--- 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錶的配置，比較形象化的指示設備的外形屬性。並且各設備或各設備的局部區域按除塵器現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實時數據報表
實時數據是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過程中，是對當前除塵器工作狀態及工作參數的實時記錄。
實時數據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。每一台除塵器所檢測的實時數據格式和內容都有區別。如圖4所示
圖4 實時數據報表
4.3歷史數據報表
歷史數據是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過程中，除塵器工作狀態及工作參數以預設定的時間間隔進行自動記錄。記錄內容為當前時間的除塵器工作狀態及工作參數。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。如圖5所示。
圖5 歷史數據報表
4.4 故障報警查詢
報警查詢是以一種報表形式顯示。是數據傳輸過程中，以軟體預設定的除塵器工作狀態及工作參數出現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。
除塵器工作狀態及工作參數出現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，即可對過去時期內出現的故障和異常事件進行連續查詢；第三種為報警查詢，即可對過去時期內某一時間內出現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。在數據傳輸過程中，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。記錄內容為當前時間的除塵器進口煙氣溫度。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。當數據不傳輸時，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。在數據傳輸過程中，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。記錄內容為當前時間的除塵器差壓。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。當數據不傳輸時，差壓曲線圖不記錄差壓值。因此差壓曲線圖可能是斷續的折線。
如圖8所示
五、 數據存儲與數據管理功能
本系統的資料庫系統採用三維力控FORCECONTROL6.0資料庫軟體。三維力控FORCECONTROL6.0資料庫軟體是一種全新的資料庫管理軟體，專門用於分散式客戶/伺服器計算環境，具有強大的數據處理功能和完善的數據安全保證。系統的資料庫存放在管理中心的伺服器（計算機）上，可以通過網路實現對外發布。
本資料庫中主要包括以下功能。監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、各個反吹迴轉電機的工作或停止狀態、除塵器各通道在線清灰或離線檢修狀態；自動生成各除塵器運行狀態時的各設備參數的歷史報表，查 詢某個開始時間和結束時間段的歷史報表，查詢某個時間段內的溫度值和差壓值；查詢除塵器故障發生時間和故障現象。用戶可以根據許可權通過Internet網路或內部區域網訪問伺服器數據共享，查詢各種數據，並列印相應報表，實現資源共享；
六、 操作許可權管理
在本系統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。四類用戶在本系統中的許可權各不相同。管理員級擁有操作本系統所有功能的許可權，包括用戶管理、站點修改、實時採集、管理數據、流量報表、流量圖表、站點分佈、系統介紹和聯繫方式九項功能。工程師級擁有的許可權僅次於管理員，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採集、管理數據等七項功能的操作許可權。班長級擁有系統介紹、站點分佈、流量報表、流量圖表和聯繫方式五項功能的操作許可權。操作工級是本系統中許可權最小的用戶，只擁有系統介紹、站點分佈和聯繫方式三項功能的操作許可權。通過設置操作許可權的安全管理功能，可以防止意外地、非法地進入開發系統修改參數及關閉系統等操作。
七 、數據驗證
為檢驗數據通過網路傳輸以後的準確性，我們於7月9日和8月2日對依蘭4#機除塵器PLC和DTU數據傳輸情況進行現場驗收。DTU安裝符合要求，線路連接正確、安全可靠，PLC與DTU工作正常。除塵器數據通過網路傳輸后與公司計算機開發的軟體採集的數據相一致，可以證明除塵器遠程監控系統採集的數據的完整性和準確性。
八 、系統運行管理與維護
系統的運行管理和維護是軟體開發生命周期中的一個階段，系統的維護主要有糾錯性維護、功能性維護兩種，在本系統的使用過程中主要的維護類型是功能性維護。系統的運行管理與維護主要包括以下幾個方面的內容：
1) 伺服器的管理和維護
2) 資料庫的定期備份
3) 數據的安全管理
4) 保證通訊系統的暢通
5) 系統的擴容
九 、總結與展望
本項目是受公司研發部委託進行開發的，並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控計算機上完成對豐鎮電廠1#機除塵器、豐鎮電廠3#機除塵器、豐鎮電廠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#機除塵器遠程監控系統的基本結構框架。並以依蘭氣化廠4#機除塵器為試點，對除塵器運行狀態各數據的傳輸進行了監測。在2個月的試運行期間，系統各功能全面、運行穩定、採集數據速度快，數據顯示方式多樣，為全面、準確掌握除塵器運行時的工作狀態提供了第一手資料。
本系統在依蘭氣化廠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。
