供熱行業預付費系統研發背景及依據

1、供熱行業背景

熱電聯產作為我國政府節約能源、治理大氣污染的一項重點鼓勵產業，自1998年開始在全國各地迅速展開，當時作為中國石油大學的校辦企業將石油行業的石油管道輸送中的成熟經驗，應用于供熱行業的城市管網建設中。在供熱管網的流量、壓力、安全控制等方面的無線數據傳輸技術贏得了客戶良好的口碑。

隨著各地熱電聯產、集中供熱的快速發展，以及煤炭價格的節節攀升，一系列的計量收費問題逐步出現，應廣大客戶的要求，公司于2002年開始研發預付費系統并經過2-3年的逐步完善，在2005年正式應用于市場。

2 、西森自動化預付費系統主要解決的問題

2.1蒸汽計量損失大的問題

作為供熱行業，從電廠管道出口開始計量到各個每個分戶計量的總合計總是差別很大，有的供熱公司差額甚至超過10%，很不正常。作為正常的輸送損失如果在大流量前提下（流速15米/秒以上時）管道損失最多不應超過1.5%，如果超出1.5%的計量誤差，那就表明有不正常的損失存在。管道損失出現大的誤差主要出現以下幾個方面：

正常的熱量損失

蒸汽在管道中輸送時，溫度會逐漸下降，產生少量冷凝水，這部分冷凝水在分戶計量中儀表無法計量，冷凝水的多少與蒸汽在管道中的流速有關系，流速越大，冷凝水越少，流速越小，冷凝水產生的則越多，屬于正常損失。

計量儀表特性原因，造成的少計、漏計

目前在供熱行業的蒸汽測量中，因為其溫度高的原因沒有很多流量計可以選擇，主要使用渦街、孔板、V椎、彎管這四種流量計來計量。這四種流量計除了渦街、V錐能達到1：10—1：15的量程范圍外，孔板、彎管流量計量程比為1：3。在流量計的測量范圍之內，儀表都能保證測量的準確性，但是當使用流量低于流量計的測量下限時，儀表就會漏計甚至不計；當管道內流量超出儀表的測量范圍時，流體會出現射流、流量儀表更是無法計量，儀表計量的數據遠遠小于實際流量。下圖是一臺DN100渦街流量計的誤差與量程范圍的關系圖：

當用戶使用量忽大忽小，波動很大時，

那么總體計量誤差就會加大，

表現出來的是少計、漏計，

自然是供熱公司的損失，這種現象在生產企業最為明顯。

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惡意偷汽造成的

蒸汽價格從96年60元一噸一直到現在的240元一噸，用戶想盡辦法偷汽的情況也越來越多，手段也五花八門，主要的偷汽手段有以下幾種：

1）、用大頭針刺儀表信號線、造成溫度、壓力或者流量信號線短路，以達到偷汽目的。當溫度信號短路時，溫度顯示常溫，蒸汽密度下降，瞬時流量幾倍的下降。壓力、流量信號短路時直接顯示測量值為零，致使流量不計或者密度下降。

2）、利用流量計測量范圍特性，虛報用氣量，造成供熱公司流量計選型錯誤，使儀表長期在低下限流量或高上限流量工作。利用儀表的誤差偷汽。

3）、賄賂供熱公司的抄表或者維修人員，修改儀表參數致使儀表少計，以達到偷汽目的。

4）、惡意給計量儀表斷電，使儀表在使用過程中不工作，從而偷汽。蒸汽價格高，使用量大，一旦出現惡意偷汽現象，損失數額巨大。

2.2惡意欠款及資金周轉問題

蒸汽單價高，一般用戶每個月都是幾十萬甚至上百萬的費用，一旦遇到不良客戶惡意欠款，供熱公司將陷入被動局面。一方面煤炭見款發貨，另一方面汽費收不回來，一旦形成包袱就會出現資金周轉問題。預付費系統可以把錢先預收，利用這邊資金可以組織煤炭的庫存、減少行業投入風險。

3 、西森預付費系統設計開發的依據

3.1、設計所依據的標準及規范

本方案提供的軟硬件設備和技術均符合國家和地方的法律法規，并嚴格按照ISO9001質量保證體系的要求組織生產和提供技術服務，執行最新版本的國際標準、國家標準及行業標準和有關規范，符合環保要求。范，符合環保要求。

GB 2887	計算站場地技術條件
GB 9361	計算站場地安全要求
GB 7260	不間斷電源設備
GB 50174	電子計算機機房設計規
GB50343-2	建筑物電子信息系統防
GB 5007.	漢字編碼字符集
GBJ 93	工業自動化儀表工程施工及驗
GBJ 131	自動化儀表安裝工程質量檢
GB 18030	信息交換用漢字編碼字符集基本集的

所有計量單位均遵循國際單位制（SI制）。以下為常用參數的計量單位：圖片關鍵詞

西森防盜型遠程監控控制箱功能簡介

無線遠傳功能：

數據上傳：西森自動化防盜性預付控制箱，內置GPRS/CDMA無線傳輸ＤＴＵ模塊，可輕松將用戶的瞬時流量、累計流量、溫度、壓力、余額、閥門開度、箱門開閉狀態等信息上傳到監控室的電腦。同時可結合上位機組態軟件分析溫度、壓力、流量的異常以判斷儀表故障，同時避免客戶利用針刺信號線實施偷汽的行為，同時實現遠程抄表功能。

指令下傳：可以通過監控電腦，根據現場出現的意外情況，遠程將閥門關閉、開啟，不受任何距離限制。

開箱門報警記錄功能：

為避免客戶串通檢修、抄表人員開箱修改儀表系數，控制箱不僅設置有雙鎖設施，同時具有開箱報警功能。箱門一旦打開，系統自動上傳開箱時間及狀態，并記錄下來，同時可以選擇開箱報警拍照功能，將抓拍的照片自動上傳或者短息提示管理層。

歷史曲線存儲功能：

　　西森自動化防盜型預付費控制儀全中文畫面，同時

可存儲溫度、壓力、流量３６５天的歷史記錄，

一旦出現意外糾紛可方便查詢，同時避免客戶作弊偷汽。

報表功能：

控制儀具有自動報表功能，日報表、月報表、年度累計，方便查詢抄表。

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充值記錄顯示功能：

記錄每次充值記錄，方便客戶在現場核對查詢。

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超量程關閥功能：

根據現場儀表的測量范圍可設置超出量程范圍關閥，在超出上限量程時，預付費控制儀會自動關小閥門，將流量控制在流量范圍之內；在小于測量范圍時或零流量時，可根據設定值自動關閉閥門。以防止用戶惡意超量程偷汽行為。

超量程自動補償功能：

根據現場儀表的測量范圍可設置超出量程范圍自動補償損失，在超出上限、下限量程時，預付費控制儀會自動根據設定要求進行補償；用于補償因超量程而造成損失。

透支授權功能：

根據客戶信用度，可任意設置透支授權額度，以避免在非工作時間因余額不足而關閉閥門給客戶造成損失。

余額不足報警功能：

充費于額根據客戶用量設置報警值，提前通過聲光報警提示用戶，同時上傳到上位機，通過供熱公司服務人員電話告知用戶，避免影響客戶的正常使用。

斷電時間記錄功能：

為避免用戶通過斷電的手段偷盜，控制儀設置有斷電記錄功能，可記錄最近３０次斷電上電時間，方便查詢。

UPS后備電源功能：

系統設置后備ＵＰＳ電源，可連續維持２４小時以上的供電時間。并及時告知上位系統留意。

系統整體結構設計

一、數據監控系統部分：

根據客戶要求可整體組網，每個站點通過連接1個無線傳輸模塊，傳輸至數據中心服務器。監控系統構成如下圖所示：

1、硬件部分：
監控主機：選用機架式U型服務器，包含1臺冗余數據服務器、1臺WEB服務器。（配置22寸液晶顯示器）

類型：企業級類別：機架式結構：4U

處理器：CPU類型：Xeon E7420CPU頻率：2130MHz，配2個Xeon E7420處理器最大處理器數量：

4、制程工藝：45納米、三級緩存：8MB、CPU核心：四核（Dunnington）

主板：FSB（總線）：1066MHz、擴展槽：7個PCI-Express插槽(4個x8,3個x4)

內存：內存類型：FB-DIMM、內存大小：2GB、最大內存容量：128GB

存儲：硬盤大小：2*146GB、硬盤類型：SAS、硬盤最大容量：1.5TB

網絡：網絡控制器：4個嵌入式Broadcom NetXtreme IITM 5708 Gigabit5以太網卡,

接口類型：標準接口：后部:2個通用串行總線(USB) 2.0端口,9針串行端口,視頻接口,適合DRAC的千兆以太網接口,帶有藍/橙色LED指示燈的ID按鈕、前部:2個通用串行總線(USB)2.0端口,帶有系統警報滾動顯示屏的LCD面板，15針視頻接口,系統電源開/關按鈕、內部:1個通用串行總線(USB)

二、系統軟件構成：

用戶監控畫面與數據時，客戶只要從網站輸入用戶自己指定的帳號與密碼登陸即可。不論客戶在何時何地，只要能上網，即可隨時隨地掌控監控數據。

主要功能有：

24小時在線運行，實時采集各用戶子站的流量和其他運行參數，實時監測每個采集計量儀表的運行情況，而現場采集計量儀表出現故障也可以在短時間內發現，并將故障時間紀錄備案，避免計量方面的損失；

進行整個管網數據的運行分析，具有強大的統計和數據庫查詢功能，可以查詢任意用戶任意時段內的用水情況；實時有效的分析管線的管損情況；

對用戶端市電斷電、采集參數異常的情況，進行報警，并記錄備查；

根據需要生成結算帳單（日報表、月報表和年報表），并可以直接打印輸出；

圖表曲線功能，可以直觀的反映出各個用戶的用水情況；

網絡化設計，支持遠程訪問功能；

實時數據庫與關系型數據庫的結合使用保證了數據的穩定性和安全性。

強大的軟件功能結合高性能、低誤碼率的數傳通信設備以及UPS不間斷電源設計，保證了整個系統性能的穩定可靠。

三、以某熱電廠監控系統為例：

點擊上圖“下圖登陸”鏈接按鈕，出現用戶登陸框，如下圖所示：

1．輸入用戶名和密碼，即可進入此監控系統。

2.實時報表功能：

當前畫面為實時報表畫面，顯示當前用戶的實時數據（如流量、溫度、壓力、累積流量、設備傳輸時間等）。

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3.生產報表功能：

通過查詢時間的設置，可以打印各種用汽量報表。如日報表、月報表和年報表或任意時間段內的報表。

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4.結算報表功能：

選擇用戶和查詢的時間段，系統自動計算該段時間的用汽量，輸入單價，即可打印出結算表。

5.歷史曲線功能：

可選擇查看任意參數的歷史曲線，并可輕松查詢的起始點和時間段。也可根據實際需要分段設置查看相應曲線。

6.工藝管路結構圖：

可根據現場實際管路設計傳輸管路圖，使傳輸界面及數據一目了然。

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防盜型非接觸IC卡預付費計量控制系統

1.前言

能否更有效的實現城市集中供熱的計量收費管理，一直是科研人員和供熱企業研究和探討的課題。尤其是作為供熱企業的熱電廠、熱力公司與作為用熱大戶的廠礦企業、事業單位、住宅小區之間的生產生活用熱貿易計量收費系統，由于貿易額較大，在許多地方如果解決不好，很容易引起糾紛。　　
　　我公司引進新加坡的先進生產技術，結合廣大能源企業多年的應用經驗和中國石油大學科研人員的設計經驗，研制成功了一款專為供熱貿易計量收費量身定做的新型防盜計量系統——ST901B型IC卡（非接觸式）預付費計量系統。該系統適合對各種能源（熱水、蒸汽、燃氣）的流量熱量計量與收費。

2.系統構成與功能

XS900型IC卡（非接觸式）預付費計量系統由中心站客戶收費及查詢系統、中心站遠程數據監控系統（高端客戶）、客戶端計量控制箱、客戶端現場流量計、客戶端閥門控制系統組成。

2．1 中心站客戶收費及查詢系統包括收費微機、發卡機、客戶查詢機、客戶收費查詢軟件一套。

上位機軟件功能包括：

（1）發卡、充值、查詢等基本功能。

（2）補卡、擦除（回收用戶卡，生成新卡）功能。

（3）可以根據用戶需要設定熱量/流量單位等，方便操作的需要。

（4）報表打印功能。

（5）直觀形象：每次充值自動調出該用戶的所有充值記錄信息，方便核對。

演示圖如下：

a. IC充值系統登錄界面：

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b. IC充值系統主界面:

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c. IC卡充值查詢:

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2.2 中心站遠程數據監控系統（高端客戶-遠程監控用戶）

供熱企業可將IC卡預付費式計量系統聯網，系統可通過光纜、無線電臺、GPRS/CDMA、以太網等多種通訊方式實現組網。用戶可根據實際情況進行選擇一種或幾種方式混合組網。中心站可自建或委托我方代管服務器（需方可在任何地方憑帳戶與密碼登陸查詢相關管網運行情況），系統可實時顯示用戶的各種參數，諸如：管網壓力、溫度、流量、累積、熱量、密度、掉電時間、卡的余量、閥門的開關狀態等，若客戶有特殊需求可要求我公司軟件定制。對于一些可公開的數據可以鏈接至企業的網站上，使熱用戶隨時可通過互聯網獲得相關信息。

2.3 客戶端計量控制箱

計量控制箱除具備普通計量儀表箱所有功能，還具有以下特點：

（1）控制箱模塊化設計，操作、安裝方便，自由配置巡顯畫面，方便觀察。

（2）采用非接觸式IC卡，操作簡單，使用方便，避免接觸式IC卡觸電不良的缺陷。

（3）準確記錄每次充值的時間和充值量，確保操作透明、安全。

（4）數據動態加密，實現一卡一密，具有可靠的保密性。

（5）儀表出廠具有唯一編號，真正實現一表一卡。

（6）具有余量不足預警和透支功能，且可以設置預警余量和最大透支量。聲光報警功能設計，提示客戶及時充值。

（7）具有開關量輸出和模擬量輸出兩種方式可選，閥門選擇多樣性。

（8）后備電源設計，保證市電斷電24小時（或更長時間可選）的可靠工作；太陽電池板供電可選，方便用戶靈活配置。

（9）遠傳模塊可選，可選擇通過有線、電臺、GPRS/CDMA、以太網等傳輸方式將數據上傳中心站或者用戶指定手機。

（10）針對破壞儀表箱的鎖具及鉛封問題，該系統設有開箱報警功能，現場開箱即可在中心站報警；