基于SQL Server的实验室热网监控系统的设计与实现
|
摘要
计算机监控技术是一门包含计算机、自动控制、自动检测和传感技术的综合性的技术，已经在工业、农业、环保等领域广泛应用。为了实现对供热系统的模拟和完成多种对热源、热网、换热站和热用户的实验研究，本人将计算机监控技术应用于实验室热网系统的开发中，因此如何对这种采样和监控规模都比较大的实验室热网监控系统进行设计是本课题研究的主要内容。
本课题根据实验室热网监控系统的功能需求分析进行系统总体设计，运用模块化原则将系统分解为三个相应的子系统：数据采集子系统，控制子系统及通讯子系统，并分别从硬件和软件上加以实现。监控系统数据采集部分的设计以工业采集板卡和智能热表数据通讯为基础构成，提高了采集系统运行效率；为了解决国外热表不开方通讯协议给分布式控制系统的设计和连接造成的困难，系统研发了热表数据通讯接口模块满足了计算机同多个热表的串行通讯的要求；基于软件工程思想开发的本热网监控程序，逻辑清楚、层次分明、易于维护和便于扩充，监控系统数据库设计时为了提高大量数据访问时系统的运行效率和安全性，采用了目前网络访问和通讯功能比较强大的SQL SERVER 数据库，通过OLE DB接口方式实现了与监控软件的连接。
在本实验室热网监控系统基础上开发的供热管网实验系统，可以对实际的热网系统进行模拟并且能够直观的反映出系统的水力工况、热力参数等的变化情况；可以进行热网参数、热网的优化管理等研究；它还可用于本科生的教学和相关人员的技术培训。另外本文编写的计算机监控程序对暖通空调工程中其它类似监控系统的开发具有参考、实用价值。
The computer monitoring is a synthetic technology including Computer Autocontrol, Sensing and Transducing, and widely apply in the Industry, agriculture, Environmental Protection, and so on. To simulate the the Centralized Heat-supply System and accomplish multiple experiments for thermal source, Heating network, consumers and heating exchange station, I apply this computer monitoring technology in the development of the system of laboratory Heating network, so this paper mainly discuss how to design the monitoring system of laboratory Heating network with large sampling and monitoring position.
According to the demand analysis and integrated design concept of the system, I apply the principle of Modular programming and divide the system into three corresponding Subsystem: Data Acquisition Subsystem, Control Subsystem, and Communication Subsystem, and implement it through hardware designing and software designing. The designing of data acquisition part based on PC-LabCard and intelligence heat meters improve the picking efficiency. To solve the problem which foreign meters does not open the communication protocol, we develop the communication interface module to solve the problem of distributed control system serial communication between computer and multiple heat meters. The monitoring program based on software engineering has distinct logic, good hierarchical division, and easy maintenance. When I design the database of the monitoring system, I use the SQL SERVER database with powerful function of accessing network to join the monitoring software by OLE DB interface.
Based on the computer monitoring system , we can do large research work, such as the simulation of the Heat-supply System, the heating network research of parameter and optimization management, instruction of students and so on. Otherwise, the monitoring program I compile has practically valuable for the development of other similar monitored control system in HVAC engineering.
本课题根据实验室热网监控系统的功能需求分析进行系统总体设计，运用模块化原则将系统分解为三个相应的子系统：数据采集子系统，控制子系统及通讯子系统，并分别从硬件和软件上加以实现。监控系统数据采集部分的设计以工业采集板卡和智能热表数据通讯为基础构成，提高了采集系统运行效率；为了解决国外热表不开方通讯协议给分布式控制系统的设计和连接造成的困难，系统研发了热表数据通讯接口模块满足了计算机同多个热表的串行通讯的要求；基于软件工程思想开发的本热网监控程序，逻辑清楚、层次分明、易于维护和便于扩充，监控系统数据库设计时为了提高大量数据访问时系统的运行效率和安全性，采用了目前网络访问和通讯功能比较强大的SQL SERVER 数据库，通过OLE DB接口方式实现了与监控软件的连接。
在本实验室热网监控系统基础上开发的供热管网实验系统，可以对实际的热网系统进行模拟并且能够直观的反映出系统的水力工况、热力参数等的变化情况；可以进行热网参数、热网的优化管理等研究；它还可用于本科生的教学和相关人员的技术培训。另外本文编写的计算机监控程序对暖通空调工程中其它类似监控系统的开发具有参考、实用价值。
The computer monitoring is a synthetic technology including Computer Autocontrol, Sensing and Transducing, and widely apply in the Industry, agriculture, Environmental Protection, and so on. To simulate the the Centralized Heat-supply System and accomplish multiple experiments for thermal source, Heating network, consumers and heating exchange station, I apply this computer monitoring technology in the development of the system of laboratory Heating network, so this paper mainly discuss how to design the monitoring system of laboratory Heating network with large sampling and monitoring position.
According to the demand analysis and integrated design concept of the system, I apply the principle of Modular programming and divide the system into three corresponding Subsystem: Data Acquisition Subsystem, Control Subsystem, and Communication Subsystem, and implement it through hardware designing and software designing. The designing of data acquisition part based on PC-LabCard and intelligence heat meters improve the picking efficiency. To solve the problem which foreign meters does not open the communication protocol, we develop the communication interface module to solve the problem of distributed control system serial communication between computer and multiple heat meters. The monitoring program based on software engineering has distinct logic, good hierarchical division, and easy maintenance. When I design the database of the monitoring system, I use the SQL SERVER database with powerful function of accessing network to join the monitoring software by OLE DB interface.
Based on the computer monitoring system , we can do large research work, such as the simulation of the Heat-supply System, the heating network research of parameter and optimization management, instruction of students and so on. Otherwise, the monitoring program I compile has practically valuable for the development of other similar monitored control system in HVAC engineering.
引文
[1] 冯鑫、刘宜兵, 德国纽伦堡市集中供热网自动监控系统，区域供热，1997，(2)：63~65
[2] 张瑞英, 丹麦的集中供热，区域供热，1995，(1)：23~25
[3] 郭勇，供热系统可视化仿真软件的开发：[硕士学位论文]，北京：华北电力大学，2001
[4] 李秀，对我国城镇供热事业可持续发展的思考，区域供热，2003，(3)：1~3
[5] 刘伟亮，基于现场总线技术的城市集中供热自动监控系统研究：[硕士学位论文]，山东：山东大学，2002
[6] 陈红兵，热水供暖系统的监测与量化研究：[硕士学位论文]，北京：北京建筑工程学院，2001
[7] 田雨辰，计量供热相关问题研究：[硕士学位论文]，天津：天津大学，2002
[8] 秦留廉、陈弘, 北欧集中供热技术的启迪，中国能源，1996，(4)：133~135
[9] 徐伟、邹瑜，供暖系统温控与热计量技术，北京：中国计划出版社，2001，（11）：32~P65
[10] 涂光备等，供热计量技术，北京：中国建筑工业出版社，2003：194~246
[11] 方修睦，建筑环境测试技术，北京：中国建筑工业出版社，2002：41~238
[12] 施仁、刘文江、郑辑光，自动化仪表与过程控制（第三版），北京：电子工业出版社，2003：8~174；245~269
[13] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术，北京：北京航空航天大学出版社，1993：262~330
[14] 孙景芝，楼宇电气控制，北京：中国建筑工业出版社，2002：84~261
[15] 孙传友、孙晓斌、汉泽西等，测控系统原理与设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002：6~52；128~262
[16]Dojiong, k, Intelligent Control，Integrating AI and Control Theory proc.，IEEE Trends and Applications，1983，4(3)：150~ P314
[17] Astrom, K.J., etal, Adaptive Control, Addision-Westey, Reading MA, 1989
[18] Sarids, G. N. Fundations of Intelligent Controls, Proc.IEEE，Workshop on Intelligent Controls，1985
[19] Saha S.Tomarow G.v. and Povarov O.A.Experimnetal, Investigation into the flow of liquid Film under Saturated Steam Condition on a Vibrating Surface, Heat Mass Transfer, 1995, 38(4): 593~597
[20]KatinasV.L.Markericius A.A. and zukauskas, Heat Transfer Behavior of Vibrating Tubes Operating in Crossflow, Heat Transfer Soviet Tesearch, 1986, 18(2)：
[21] Antipovic, P.; Weber, M, District heating network using an interactive EMS Fuel and Energy Abstracts, 1996, 37(6): 455~459
[22] Zaheer-uddin, M. Zheng, G.R, Optimal control of time-scheduled heating, ventilating and air conditioning processes in buildings Energy Conversion and
Management, 2000, 41(1)：49~60
[23] 丹佛斯（天津）有限公司，供暖控制技术，北京：中国建材工业出版社，1998：133~P137；106~P112
[24] 彭东、栾东华，浅谈DCS系统施工要点，化工建设工程，2002,24(4)：36~38
[25] 江亿, 集中供热网控制调节策略的探讨，区域供热，1997(2)：3~5
[26] 徐沁, 智能控制系统在集中供热系统中的应用，仪器仪表与分2000(2)：85~88
[27] 石兆玉 ,供热系统运行调节与控制，清华大学出版社，P75~P154
[28] 周世军、梅志光, 热工通用多通道微机数据采集和自动控制系统，测控技术，2000,19(7)：33~35
[29] 袁颖，热网微机监控系统调度站的设计：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[30] 何小阳等编著，计算机监控原理及技术，重庆大学出版社，2003
[31] 王福瑞等编著，单片微机测控系统设计大全（第一版），航空航天大学出版社，1998
[32] Matthew Harris，Visual Basic for Applications 5开发人员指南（齐舒创作室译），北京：机械工业出版社，1998：151~ P204；617~ P735
[33] Soren Lauesen,软件需求(刘晓晖译)，北京：电子工业出版社，2002：
P25~P90
[34] 彭东，SQL应用开发技术指南，北京：清华大学出版社，2001：138~P311
[35] 蒋文帅，Visual Basic 6.0，北京：中国水利水电出版社，2000
[36] Michael Otey、Paul Conte, SQL Server 2000开发指南(陈恩义等译)，北京：清华大学出版社，2002：216~P433
[37] 飞思科技产品研发中心，SQL Server高级管理与开发，北京：电子工业出版社，2002：39~90；377~405
[38] 万建成、卢雷编著，软件体系结构的原理、组成与应用，科学出版社，2002
[39] 贺平、孙刚编著，供热工程（第三版），中国建筑工业出版社，1993
[40] 汪勋，论集中供热自动监控系统，区域供热，1997
[41] 唐华，热网微机监控系统首战的设计和实现：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[42] 崔江涛，虎林换热首站监控系统设计与实现：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[43] 郭东道，微机控制的变频调速稳压供水系统，给水排水，1997，23(7)：43~45
[44] 吕江英、杨明智能热表在供暖系统的应用，煤气与热力，2000，20(1)：75~77
[45] 杨耘、程家兴，软件性能工程方法在交互式软件开发中的应用，软件学报，2002,13(10)：1921-~1932
[46] 邵奇可、张琦等，一种基于分布式组件技术的先进控制软件的设计方法，计算机系统应用，2002(9)：42~43
[47] 陈莉、陈忠保等，基于构件技术的工业控制软件设计，系统仿真学报，2001,13(4)：446~449
[48] Microsoft Corporation. MSDN library visual studio 6.0(CHS).2000
[49] Microsoft Corporation. Microsoft Win32 API 应用程序设计接口参考手册，清华大学出版社，1993
[50] Gieling, Th. H. van Meurs, W. Th. M. Janssen, H. J. J, A computer network with scanda and case tools for on-line process control in greenhouses Advances in Space Research, 1996, 18(1-2): 171~174
[51] Heideck, G. Purmann, M. Styczynski Z, Micro-computer control for a fuel cell test bench for residential use Journal of Power Sources, 2004，127(1-2)：319~324
[52] Chen, C.R. Ramaswamy, H.S, Analysis of critical control points in deviant thermal processes using artificial neural networks Journal of Food Engineering，2003, 57( 3): 225~235
[53] Trybus, L. Sniezek, M. Swider Z, Horizontal communication of the PSW-8 multifunction controller Control Engineering Practice, 1995, 3(4): 513~524
[54] Na, Dong-Gil; Jang, Wooseung; Kim, Dong-Won, Development of a resource planning system for compound semiconductor wafer manufacturing, Journal of Materials Processing Technology, 2003, 138(1-3): 372~378
[55] KolvaDon Paszko, Christine, Post, Jeff, Considerations in selecting a laboratory information management system for the small laboratory, Laboratory Information Management, 1994, 26(3): 171~174
[56] Thoma George R. Long, L. Rodney Berman, Lewis E, A client/server system for internet access to biomedical text/image databanks, Computerized Medical Imaging and Graphics, 1996, 20(4): 259~268
[57] Choi J.I. Chung, S.W.Suh, D.Y.; Lee, S.K.Kim, S.H, Developing of Basis Technology for Instrumentation and Control. Development of Digital Automatic Supervisory Limitation System and its Design Validation, Expert Systems with Applications, 1996, 11(4): 159~168
[58] 刘振安编著，微型机应用系统抗干扰技术，人民邮电出版社，1991
[59] 张辉、赵德兴，软件调试方法和技术，雷达与对抗，1996(1)，P50~58
[60] 陈丰、张轶群，小浪底水电站计算机监控系统的安装与调试，青海水力发电，2000(4)：54~63
[61] 陈文宇，分布式实时计算系统的一种调试方法，自动化博览，2002,19(6)：43~45
[62] 陈家庆，建筑设备自动化系统的安装调试 ，电工技术杂志，2003(6)：45~46
[2] 张瑞英, 丹麦的集中供热，区域供热，1995，(1)：23~25
[3] 郭勇，供热系统可视化仿真软件的开发：[硕士学位论文]，北京：华北电力大学，2001
[4] 李秀，对我国城镇供热事业可持续发展的思考，区域供热，2003，(3)：1~3
[5] 刘伟亮，基于现场总线技术的城市集中供热自动监控系统研究：[硕士学位论文]，山东：山东大学，2002
[6] 陈红兵，热水供暖系统的监测与量化研究：[硕士学位论文]，北京：北京建筑工程学院，2001
[7] 田雨辰，计量供热相关问题研究：[硕士学位论文]，天津：天津大学，2002
[8] 秦留廉、陈弘, 北欧集中供热技术的启迪，中国能源，1996，(4)：133~135
[9] 徐伟、邹瑜，供暖系统温控与热计量技术，北京：中国计划出版社，2001，（11）：32~P65
[10] 涂光备等，供热计量技术，北京：中国建筑工业出版社，2003：194~246
[11] 方修睦，建筑环境测试技术，北京：中国建筑工业出版社，2002：41~238
[12] 施仁、刘文江、郑辑光，自动化仪表与过程控制（第三版），北京：电子工业出版社，2003：8~174；245~269
[13] 李华，MCS-51系列单片机实用接口技术，北京：北京航空航天大学出版社，1993：262~330
[14] 孙景芝，楼宇电气控制，北京：中国建筑工业出版社，2002：84~261
[15] 孙传友、孙晓斌、汉泽西等，测控系统原理与设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002：6~52；128~262
[16]Dojiong, k, Intelligent Control，Integrating AI and Control Theory proc.，IEEE Trends and Applications，1983，4(3)：150~ P314
[17] Astrom, K.J., etal, Adaptive Control, Addision-Westey, Reading MA, 1989
[18] Sarids, G. N. Fundations of Intelligent Controls, Proc.IEEE，Workshop on Intelligent Controls，1985
[19] Saha S.Tomarow G.v. and Povarov O.A.Experimnetal, Investigation into the flow of liquid Film under Saturated Steam Condition on a Vibrating Surface, Heat Mass Transfer, 1995, 38(4): 593~597
[20]KatinasV.L.Markericius A.A. and zukauskas, Heat Transfer Behavior of Vibrating Tubes Operating in Crossflow, Heat Transfer Soviet Tesearch, 1986, 18(2)：
[21] Antipovic, P.; Weber, M, District heating network using an interactive EMS Fuel and Energy Abstracts, 1996, 37(6): 455~459
[22] Zaheer-uddin, M. Zheng, G.R, Optimal control of time-scheduled heating, ventilating and air conditioning processes in buildings Energy Conversion and
Management, 2000, 41(1)：49~60
[23] 丹佛斯（天津）有限公司，供暖控制技术，北京：中国建材工业出版社，1998：133~P137；106~P112
[24] 彭东、栾东华，浅谈DCS系统施工要点，化工建设工程，2002,24(4)：36~38
[25] 江亿, 集中供热网控制调节策略的探讨，区域供热，1997(2)：3~5
[26] 徐沁, 智能控制系统在集中供热系统中的应用，仪器仪表与分2000(2)：85~88
[27] 石兆玉 ,供热系统运行调节与控制，清华大学出版社，P75~P154
[28] 周世军、梅志光, 热工通用多通道微机数据采集和自动控制系统，测控技术，2000,19(7)：33~35
[29] 袁颖，热网微机监控系统调度站的设计：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[30] 何小阳等编著，计算机监控原理及技术，重庆大学出版社，2003
[31] 王福瑞等编著，单片微机测控系统设计大全（第一版），航空航天大学出版社，1998
[32] Matthew Harris，Visual Basic for Applications 5开发人员指南（齐舒创作室译），北京：机械工业出版社，1998：151~ P204；617~ P735
[33] Soren Lauesen,软件需求(刘晓晖译)，北京：电子工业出版社，2002：
P25~P90
[34] 彭东，SQL应用开发技术指南，北京：清华大学出版社，2001：138~P311
[35] 蒋文帅，Visual Basic 6.0，北京：中国水利水电出版社，2000
[36] Michael Otey、Paul Conte, SQL Server 2000开发指南(陈恩义等译)，北京：清华大学出版社，2002：216~P433
[37] 飞思科技产品研发中心，SQL Server高级管理与开发，北京：电子工业出版社，2002：39~90；377~405
[38] 万建成、卢雷编著，软件体系结构的原理、组成与应用，科学出版社，2002
[39] 贺平、孙刚编著，供热工程（第三版），中国建筑工业出版社，1993
[40] 汪勋，论集中供热自动监控系统，区域供热，1997
[41] 唐华，热网微机监控系统首战的设计和实现：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[42] 崔江涛，虎林换热首站监控系统设计与实现：[硕士学位论文]西安：西安电子科技大学，2001
[43] 郭东道，微机控制的变频调速稳压供水系统，给水排水，1997，23(7)：43~45
[44] 吕江英、杨明智能热表在供暖系统的应用，煤气与热力，2000，20(1)：75~77
[45] 杨耘、程家兴，软件性能工程方法在交互式软件开发中的应用，软件学报，2002,13(10)：1921-~1932
[46] 邵奇可、张琦等，一种基于分布式组件技术的先进控制软件的设计方法，计算机系统应用，2002(9)：42~43
[47] 陈莉、陈忠保等，基于构件技术的工业控制软件设计，系统仿真学报，2001,13(4)：446~449
[48] Microsoft Corporation. MSDN library visual studio 6.0(CHS).2000
[49] Microsoft Corporation. Microsoft Win32 API 应用程序设计接口参考手册，清华大学出版社，1993
[50] Gieling, Th. H. van Meurs, W. Th. M. Janssen, H. J. J, A computer network with scanda and case tools for on-line process control in greenhouses Advances in Space Research, 1996, 18(1-2): 171~174
[51] Heideck, G. Purmann, M. Styczynski Z, Micro-computer control for a fuel cell test bench for residential use Journal of Power Sources, 2004，127(1-2)：319~324
[52] Chen, C.R. Ramaswamy, H.S, Analysis of critical control points in deviant thermal processes using artificial neural networks Journal of Food Engineering，2003, 57( 3): 225~235
[53] Trybus, L. Sniezek, M. Swider Z, Horizontal communication of the PSW-8 multifunction controller Control Engineering Practice, 1995, 3(4): 513~524
[54] Na, Dong-Gil; Jang, Wooseung; Kim, Dong-Won, Development of a resource planning system for compound semiconductor wafer manufacturing, Journal of Materials Processing Technology, 2003, 138(1-3): 372~378
[55] KolvaDon Paszko, Christine, Post, Jeff, Considerations in selecting a laboratory information management system for the small laboratory, Laboratory Information Management, 1994, 26(3): 171~174
[56] Thoma George R. Long, L. Rodney Berman, Lewis E, A client/server system for internet access to biomedical text/image databanks, Computerized Medical Imaging and Graphics, 1996, 20(4): 259~268
[57] Choi J.I. Chung, S.W.Suh, D.Y.; Lee, S.K.Kim, S.H, Developing of Basis Technology for Instrumentation and Control. Development of Digital Automatic Supervisory Limitation System and its Design Validation, Expert Systems with Applications, 1996, 11(4): 159~168
[58] 刘振安编著，微型机应用系统抗干扰技术，人民邮电出版社，1991
[59] 张辉、赵德兴，软件调试方法和技术，雷达与对抗，1996(1)，P50~58
[60] 陈丰、张轶群，小浪底水电站计算机监控系统的安装与调试，青海水力发电，2000(4)：54~63
[61] 陈文宇，分布式实时计算系统的一种调试方法，自动化博览，2002,19(6)：43~45
[62] 陈家庆，建筑设备自动化系统的安装调试 ，电工技术杂志，2003(6)：45~46