标题：供热预付费控制系统
研发背景及依据
1、供热行业背景
热电联产作为我国政府节约能源、治理大气污染的一项重点鼓励产业，广州西森自动化控制设备有限公司将石油行业的石油管道输送中的成熟经验，应用于供热行业的城市管网建设中。在供热管网的流量、压力、安全控制等方面的无线数据传输技术赢得了客户良好的口碑。随着各地热电联产、集中供热的快速发展，以及煤炭价格的节节攀升，一系列的计量收费问题逐步出现，应广大客户的要求，公司于2002年开始研发预付费系统并经过2-3年的逐步完善，在2005年正式应用于市场。
2、西森预付费系统主要解决的问题
2.1蒸汽计量损失大的问题
作为供热行业，从电厂管道出口开始计量到各个每个分户计量的总合计总是差别很大，管道损失出现大的误差主要出现以下几个方面：
a.正常的热量损失
蒸汽在管道中输送时，温度会逐渐下降，产生少量冷凝水，这部分冷凝水在分户计量中仪表无法计量，冷凝水的多少与蒸汽在管道中的流速有关系，流速越大，冷凝水越少，流速越小，冷凝水产生的则越多，属于正常损失。
b. 计量仪表特性原因，造成的少计、漏计
目前在供热行业的蒸汽测量中，因为其温度高的原因没有很多流量计可以选择，主要使用涡街、孔板、V椎、弯管这四种流量计来计量。这四种流量计除了涡街、V锥能达到1：10—1：15的量程范围外，孔板、弯管流量计量程比为1：3。在流量计的测量范围之内，仪表都能保证测量的准确性，但是当使用流量低于流量计的测量下限时，仪表就会漏计甚至不
计；当管道内流量超出仪表的测量范围时，流体会出现射流、流量仪表更是无法计量，仪表计量的数据远远小于实际流量。下图是一台DN100涡街流量计的误差与量程范围的关系图：
当用户使用量忽大忽小，波动很大时，那么总体计量误差就会加大，表现出来的是少计、漏计，自然是供热公司的损失，这种现象在生产企业最为明显。
c.恶意偷汽造成的
蒸汽价格从96年60元一吨一直到现在的300元一吨，用户想尽办法偷汽的情况也越来越多，手段也五花八门，主要的偷汽手段有以下几种：
1）、用大头针刺仪表信号线、造成温度、压力或者流量信号线短路，以达到偷汽目的。当温度信号短路时，温度显示常温，蒸汽密度下降，瞬时流量几倍的下降。压力、流量信号短路时直接显示测量值为零，致使流量不计或者密度下降。
2）、利用流量计测量范围特性，虚报用气量，造成供热公司流量计选型错误，使仪表长期在低下限流量或高上限流量工作。利用仪表的误差偷汽。
3）、贿赂供热公司的抄表或者维修人员，修改仪表参数致使仪表少计，以达到偷汽目的。
4）、恶意给计量仪表断电，使仪表在使用过程中不工作，从而偷汽。蒸汽价格高，使用量大，一旦出现恶意偷汽现象，损失数额巨大。
2.2恶意欠款及资金周转问题
蒸汽单价高，一般用户每个月都是几十万甚至上百万的费用，一旦遇到不良客户恶意欠款，供热公司将陷入被动局面。一方面煤炭见款发货，另一方面汽费收不回来，一旦形成包袱就会出现资金周转问题。预付费系统可以把钱先预收，利用这边资金可以组织煤炭的库存等。
3、西森预付费系统设计开发的依据
3.1、设计所依据的标准及规范
本方案提供的软硬件设备和技术均符合国家和地方的法律法规，并严格按照ISO9001质量保证体系的要求组织生产和提供技术服务，执行最新版本的国际标准、国家标准及行业标准和有关规范，符合环保要求。
GB 2887 
计算站场地技术条件
GB 9361 
计算站场地安全要求
GB 7260 
不间断电源设备
GB 50174 
电子计算机机房设计规
GB50343-2 
建筑物电子信息系统防
GB 5007. 
汉字编码字符集
GBJ 93 
工业自动化仪表工程施工及验
GBJ 131 
自动化仪表安装工程质量检
GB 18030 
信息交换用汉字编码字符集基本集的
所有计量单位均遵循国际单位制（SI制）。以下为常用参数的计量单位：
序号
单位名称
单位符号
1
温度
℃
2
压力
MPa，kPa，Pa（表压或绝压）
3
质量
kg
4
密度
kg/m3
5
振动
Hz
6
标况流量
Nm3/h
7
工况流量
m3/h
8
质量流量
kg/h(标准状况)

控制箱功能介绍
西森防盗型预付费控制箱功能简介
●无线远传功能：
数据上传：西森防盗性预付控制箱，内置GPRS/CDMA无线传输DTU模块，可轻松将用户的瞬时流量、累计流量、温度、压力、余额、阀门开度、箱门开闭状态等信息上传到监控室的电脑。同时可结合上位机组态软件分析温度、压力、流量的异常以判断仪表故障，同时避免客户利用针刺信号线实施偷汽的行为，同时实现远程抄表功能。
指令下传：可以通过监控电脑，根据现场出现的意外情况，远程将阀门关闭、开启，不受任何距离限制。
●开箱门报警记录功能：
为避免客户串通检修、抄表人员开箱修改仪表系数，控制箱不仅设置有双锁设施，同时具有开箱报警功能。箱门一旦打开，系统自动上传开箱时间及状态，并记录下来，同时可以选择开箱报警拍照功能，将抓拍的照片自动上传或者短息提示管理层。
●历史曲线存储功能：
西森防盗型预付费控制仪全中文画面，同时可存储温度、压力、流量365天的历史记录，一旦出现意外纠纷可方便查询，同时避免客户作弊偷汽。
● 报表功能：
控制仪具有自动报表功能，日报表、月报表、年度累计，方便查询抄表。
● 充值记录显示功能：
记录每次充值记录，方便客户在现场核对查询。
● 超量程关阀功能：
根据现场仪表的测量范围可设置超出量程范围关阀，在超出上限量程时，预付费控制仪会自动关小阀门，将流量控制在流量范围之内；在小于测量范围时或零流量时，可根据设定值自动关闭阀门。以防止用户恶意超量程偷汽行为。
● 超量程自动补偿功能：
根据现场仪表的测量范围可设置超出量程范围自动补偿损失，在超出上限、下限量程时，预付费控制仪会自动根据设定要求进行补偿；用于补偿因超量程而造成损失。
● 透支授权功能：
根据客户信用度，可任意设置透支授权额度，以避免在非工作时间因余额不足而关闭阀门给客户造成损失。
● 余额不足报警功能：
充费于额根据客户用量设置报警值，提前通过声光报警提示用户，同时上传到上位机，通过供热公司服务人员电话告知用户，避免影响客户的正常使用。
● 断电时间记录功能：
为避免用户通过断电的手段偷盗，控制仪设置有断电记录功能，可记录最近30次断电上电时间，方便查询。
● UPS后备电源功能：
系统设置后备UPS电源，可连续维持24小时以上的供电时间。并及时告知上位系统留意。
系统整体结构设计
一、数据监控系统部分：
根据客户要求可整体组网，每个站点通过连接1个无线传输模块，传输至数据中心服务器。监控系统构成如下图所示：
  
1、硬件部分：
监控主机：选用机架式U型服务器，包含1台冗余数据服务器、1台WEB服务器。（配置22 
寸液晶显示器）类型：企业级类别：机架式结构：4U
处 理 器：CPU类型：Xeon E7420CPU频率：2130MHz，配2个Xeon E7420处理器
最大处理器数量：4、制程工艺：45纳米、三级缓存：8MB、CPU核心：四核（Dunnington）
主 板：FSB（总线）：1066MHz、扩展槽：7个PCI-Express插槽(4个x8,3个x4)
内 存：内存类型：FB-DIMM、内存大小：2GB、最大内存容量：128GB
存 储：硬盘大小：2*146GB、硬盘类型：SAS、硬盘最大容量：1.5TB
网 络：网络控制器：4个嵌入式Broadcom NetXtreme IITM 5708 Gigabit5以太网卡,
接口类型：标准接口：后部:2个通用串行总线(USB) 2.0端口,9针串行端口,视频接口,适合DRAC的千兆以太网接口,带有蓝/橙色LED指示灯的ID按钮、前部:2个通用串行总线(USB) 2.0端口,带有系统警报滚动显示屏的LCD面板，15针视频接口,系统电源开/关按钮、内部:1个通用串行总线(USB)
二、系统软件构成：
用户监控画面与数据时，客户只要从网站输入用户自己指定的帐号与密码登陆即可。不论客户在何时何地，只要能上网，即可随时随地掌控监控数据。
主要功能有：
● 24小时在线运行，实时采集各用户子站的温度、压力、流量和其他运行参数，实时监测每个采集计量仪表的运行情况，而现场采集计量仪表出现故障也可以在短时间内发现，并将故障时间纪录备案，避免计量方面的损失； 
● 进行整个管网数据的运行分析，具有强大的统计和数据库查询功能，可以查询任意用户任意时段内的用汽情况；实时有效的分析管线的管损情况；
● 对用户端市电断电、采集参数异常的情况，进行报警，并记录备查；
● 根据需要生成结算帐单（日报表、月报表和年报表），并可以直接打印输出；
● 图表曲线功能，可以直观的反映出各个用户的用汽情况；
● 网络化设计，支持远程访问功能；
● 实时数据库与关系型数据库的结合使用保证了数据的稳定性和安全性。
强大的软件功能结合高性能、低误码率的数传通信设备以及UPS不间断电源设计，保证了整个系统性能的稳定可靠。[1]