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第1篇
關鍵詞鍋爐房/計算機控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內監測與控制的主要目的應為：
·提高系統的安全性，保證系統能夠正常運行；
·全面監測并記錄各運行參數，降低運行人員工作量，提高管理水平；
·對燃燒過程和熱水循環過程進行有效的控制調節，提高鍋爐效率，節省運行能耗，并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐，可將被監測控制對象分為燃燒系統和水系統兩部分分別進行討論。整個計算機監測控制管理系統可按圖5-1形式由若干臺現場控制機（DCU）和一臺中央管理機構成。各DCU分別對燃燒系統、水系統進行監測控制，中央管理機則顯示并記錄這兩個系統的在線狀態參數，根據供熱狀態況確定鍋爐、循環泵的開啟臺數，設定供水溫度及循環流量，協調各臺DCU完成各監測控制管理功能。
5．1．1燃燒系統監測與控制
圖5-1鍋爐房計算機的監控系統
對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據對產熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度，根據爐膛內燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內的負壓度控制鼓風機、引風機的風量，從而既根據供暖的要求產生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監測的參數有：
·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應的溫度變送器，即可產生4～20mA或0～10mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%～21%范圍內的高溫氣體的含氧量實現較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉換為4～20mA或0～10mA電流信號。
·空氣預熱器出口熱風溫度：同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點可根據具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應的變送器變為4～20mA或0～10mA電流信號，接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓，空氣預熱器前后壓差：測量方法同上。
·擋煤板高度測量：通過專門的機械裝置將其轉換為電阻信號，再變成標準電流信號，送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產熱量：由水系統的DCU測出后通過通訊系統送來。
燃燒系統需要控制調節的裝置為：
·爐排速度：由可控硅調壓，改變直流電機轉速
·擋煤板高度：控制電機正反轉，通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量：調鼓風機各風室風閥或通過變頻器調風機轉速
·引風機風量：調引風機風閥或通過變頻器高風機轉速
為了監測上述調節裝置是否正常動作，還應配置適當的手段測試上述調節裝置的實際狀態。爐排速度和擋煤板高度可通過適當的機械機構結合霍爾元件等位置探測傳感器來實現，風機風量的調節則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調節主要包括事故下的保護，啟停過程控制，正常的燃燒過程調節三部分。
·事故保護：這主要是由于某種原因造成循環水停止或循環量過小，以及鍋爐內水溫太高，出現汽化。此時最重要的是恢復水的循環，同時制止爐膛內的燃燒。這就需要停止給煤，停止爐排運行。停止鼓風機，引風機。DCU接收水溫超高的信號后，就應立即進入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運行，并響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。
啟停控制：啟動點火一般都是人工手動進行，但對于間歇運行的鍋爐，封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動，停掉鼓風機，然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機，慢慢開大鼓風機，隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調節：正常運行時的調節主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設定值，同時達到高燃燒效率，低排煙溫度，并使爐膛內保持負壓。這時作為參照的測量參數有爐膛內的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風機則可以根據空氣預熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時可以調整控制量有爐排速度、煤層厚度（調整擋煤礦板高度）、鼓風機轉速、各風室風閥、引風機轉速或風閥。上述各調節手段與各可參照的測量參數都不是單一的對應關系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調節算法。目前，控制調節效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規則控制"法，都是根據大量的人工調節運行經驗而總結出的調節運行方法。
當燃燒充分時，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調節，煤層厚度與煤種有很大關系，爐膛內燃燒狀況可以通過爐膛內溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風機則應根據進煤量的增減而增減送風量，同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據爐膛內負壓狀態決定運行狀態，維持爐內微負壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據如上分析，可采用如下調節規則：
每h一次，根據爐膛內溫度分布調整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點后移，則將爐排速度降低5%，同時將擋煤板提高5%，當最高溫度點前移時，則將爐排速度提高5%，同時將擋煤板降低5%。
每2h一次：若出水溫度高于設定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時，還要相應地將鼓風機轉速開大或減小。當采用風閥調整鼓風量時，則調閥，觀察空氣預熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當減少鼓風同風量（降低轉速或關小風閥），若低于高定值，則增加鼓風機風量。
每15min一次：若爐膛負壓值偏小（或變為正壓），加大引風機轉速或開大風閥，若負壓值偏大，則降低引風機風量。
以上調節規則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運行實測分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設定值，含氧量出現偏差時對鼓風機風量的修正等參數也需要在鍋爐試運行后，根據實際情況摸索，逐步確定。當然這幾個修正量參數也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到，在這里不做過多的討論。
5．1．2鍋爐房水系統的監測控制
鍋爐房水系統的計算機監測控制系統的主要任務是保證系統的安全性；對運行參數進行計量和統計；根據要求調整運行工況。
·安全性保證：保證主循環泵的正常運行和補水泵的及時補水，使鍋爐中循環水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統計：測定供回水溫度和循環水量，以得到實際的供熱量；測定補水流量，以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數。
·運行工況調整：根據要求改變循環水泵運行臺數或改變循環水泵轉速，調整循環流量，以適應供暖負荷的變化，節省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環水泵構成的鍋爐房水系統示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計，一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調節閥后面安裝壓力傳感器，根據測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調節閥來調整流量，可以使在2臺鍋爐都運行時，流量分配基本一致，而當低負荷工況下1臺鍋爐停止或封火，循環水泵運行臺數也減少時，自動調節流量分配，使運行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%～10%，僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統原理及其測控點
溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構成對熱量的計量。用戶側供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經常對其作統計分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時發現鍋爐可能出現的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網系統的變化及供熱系統的變化，從而為科學地管理供暖系統的運行提供依據。
泵1～4為主循環泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環水泵時，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時還應通過測量主接觸器的輔助觸點狀態測出每臺泵的開停狀態。這樣，當發現某臺泵由于故障而突然停止運行時，DCU即可立即啟動備用泵，避免出現因循環泵故障而使鍋爐中循環水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環水是否正常的重要手段。當外網由于某種原因關閉，盡管循環水泵運行，但流量可以為零或非常小，此時也應立即報警，通過計算機使鍋爐自動停止，同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4，恢復鍋爐內的水循環。
泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構成補水定壓系統，當p2壓力降低時，開啟一臺補水泵向系統中補水，待p2升至設定的壓力值時，停止補水。為防止管網系統中壓力波動太大，當未設膨脹水箱時，還可設置旁通閥V3來維持壓力的穩定。長期使一臺補水泵運行，通過調整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態，當發現運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時，立即啟動另一臺泵，防止系統因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量，它可以是渦街流量計，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。
5．1．3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示，可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接，協調整個鍋爐房及熱網的運行調節與管理。中央機主要工作任務為：
·通過圖形方式顯示燃燒系統、水系統及外網系統的運行參數，記錄和顯示這些參數的長期變化過程，統計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據外溫變化情況，預測負荷的變化，從而確定供熱參數，即循環水量及泵的開啟臺數、供水溫度、鍋爐運行臺數。將這些決定通知相應的DCU產生相應原操作或修改相應的設定值。負荷的預測可以根據測出的以往24h的平均外溫w來確定：
(5-1)
式中為Q0設計負荷，t0為設計狀態下的室外溫度，Q為預測出的負荷。考慮到建筑物和管網系統的熱慣性，采用時間序列的方法來預測實際需要的負荷，可能要更準確些。
式（5-1）中的負荷盡管每h計算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差，一般不會超過5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統的頻繁調節。
根據預測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數Nb：Nb≥Q/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環水泵的開啟臺數。
要求的總循環量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin為不產生垂直失調時要求的最小系統流量，Δt為設定的供回水溫差。由于多臺泵并聯時，總流量并非與開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數與流量的關系對應表，由此可求出要求的運行臺數。
·分析判斷系統出現的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現的故障及由計算機進行判斷的方法為：
--水冷壁管或對流管爆管事故此時補水量迅速增加，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內壓力迅速由負壓變為正壓。
--水側升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達到或超過出口壓力對應的飽和溫度。
--鍋爐內壓力超壓事故測出水側壓力突然升高，超過允許的工作壓力；
--管網漏水嚴重測了水側壓力降低，補水量增大；
--鍋爐內水系統循環不良測出總循環水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞測出總循環水量GF1減少，當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點至循環水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設定值有較大差別；
--引風機、鼓風機、水泵故障相應的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環流量與風機、水泵的設計狀況有較大出入。
利用計算機根據上述規則及實測運行參數不斷進行分析判斷，即可及時發現上述事故或故障，并立即采取報警和停爐等相應的措施，從而防止事故的進一步擴大或故障轉化為事故，提高運行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水換熱站的監測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區供熱的系統來說，換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應的測控制元件。水側與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據p2的壓力值補水和定壓；啟停泵1～4來調整循環水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現，F3可以選取用渦街流量計測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質表可查出相應狀態下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調節閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經調節閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當L2再次輸出有水信號時，計算機開始計時，直到L1發出有水信號時，計時停止，同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出，從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內的蒸汽平均質量流量，代替流量計F3，并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大，而應采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側調節閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調節特性，可以根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值。調整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比，這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。
供水溫度t3的設定值，循環泵的開啟臺數或要求的循環水量的確定，可以同上一節一樣，根據前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環水量。供水溫度的設定值t3,set可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。
對于一次網為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進行，如圖5-4。取消二次供水側的流量計F1，僅測量高溫熱水側的流量F3，再通過即可和到二次側的循環水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計裝在高溫側可降低成本。測量高溫水側供回水壓力p3、p4可了解高溫側水網的壓力分布狀況，以指導高溫側水網的調節。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量，即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側供水溫設定值，由V1按此設定值進行調節。在實際工程中，高溫水網側的主要問題是水力失調，由于各支路通過干管彼此相連，一個熱力站的調整往往會導致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側管網總的循環水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側水閥V1開大，試圖增大流量，結果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠的換熱站流量反而減少，造成系統嚴重的區域失調。解決這種問題的方法就是采用全網的集中控制，由管理整個高溫水網的中央控制管理計算機統一指定各熱力站調節閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網送來的關于調整閥門V1的命令，并按此命令進行相應的調整。高溫水側面管網的集中控制調節。將在一下節中詳細介紹。
5．3小區熱網的監測與調節
小區熱網指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網的監測調節。小區熱網的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計算機系統的中心任務就是掌握小區各建筑物的實際供暖狀況，并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實際系統中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現實的方法就是測量回水溫度，根據各支路回水溫度的差別，就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統的流量分配進行調整，在各支路上都安裝由計算機進行自動調節的電動調節閥成本會很高，同時一旦各支路流量調節均勻，在無局部的特殊變化時，系統應保持冷熱均勻的狀態，不需要經常調整。因此可以在各支路上安裝手動調節閥，通過計算機監測和指導與人工手動調節相配合的方法實現小區供暖系統的調節和管理。為便于人工手動調節，希望各支路的調節閥有較準確的開度指示。目前國內推廣建研院空調所等幾個單位研究開發流量調配閥，有準確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計算機指導下的人工調節。
根據上述討論，計算機系統要測出各支路的回水溫度，并將其統一送到供暖小區的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式：
集中十余個回水溫度測點設置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設的局部網或通過調制解調器經過電話線與小區的中央管理聯接。當這十幾個溫度相互距離較遠時，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設有時就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內部裝有單片機的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網通訊或通過調制解調器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣，可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調制解調器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設備每套價格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個回水溫度測點，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。
小區的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯示，使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調整量。對于一般的帶有閥位指示的調節閥，這種分析只能采用某種基于經驗的規則判斷法，下面為其一例：
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網平均回水溫度。
若max-min<3℃，不需要再做調節。
若max->2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關小，與相比溫度每高1℃關小3%5～%；
若max-<-2℃，將溫度最低的10%支路閥門都開大，與相比溫度每高1℃開大3%～5%；
根據上面的分析結果，計算機顯示并打印出需要調節的支路及其調節量。運行管理人員根據計算機的輸出結果到現場進行手動調節。在供暖初期每3天左右進行一次這種調節。一般經過6～8次即可使一個小區基本實現均勻供熱。
采用流量調配閥時可以使調節效率更高，效果更好。此時需要將現場各流量調配閥的實際開度、流量調配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區管網的連接關系圖輸入中央管理計算機，有專門的算法可以根據調整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準確地給出各流量調本閥需要調整的開度[4]，每次調整后，調整人員需將實際上各調節閥的調整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實驗結果表明，一般只要進行3～4次調節，即可使各支路的回水溫度調整到相互間差值都在3℃以內，實現較好的均勻供熱[8]。
目前，許多供熱公司和有關管理部門開始提出裝設熱量計，以按照實際供熱量收供暖費，各種采用單片計算機的熱量計相應出臺。這種熱量計多是由一臺轉子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構成。轉子式流量計每流過一個單元流量即發出一個脈沖，由單片機測出此脈沖，得到流量，再乘以當時測出的供回水溫差，即可行到相應的熱量，由單片要對此熱量值進行累計和其它統計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能，通過調制解調器將它與電話線連接，就能實現熱量計與小區供暖的中央管理機通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中，從而可以對網的不平衡發問進行分析，給出熱網的調節方案。這樣，將熱量計、通訊網與小區中央管理計算機三者結合，就可以全面實施小區熱網的熱量計量、統計與管理、運行調節分析三部分功能，較好地解決小區熱網的運行、管理與調節。
5．4熱電聯產的集中供熱網的計算機監控管理
熱電聯產的集中供熱網可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網，熱力站至各用戶建筑的二次網。后者的控制調節已在前幾節討論，本節討論熱源至各熱力站間的一次網的監控管理。
一次網有蒸汽網和熱水網兩種形式，對于蒸汽網，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網的監測控制調節。
若忽略熱網本身的慣性，則系統各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網循環水量之和又總是等于熱源循環泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網的熱量都不是完全由各熱力站的調節決定，而是由熱電廠本身的調節來決定，取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調節輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求，同時還要兼顧發電的要求，不能完全根據各熱力站需要的熱量調整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致，這樣，就導致控制調節上的一些矛盾。
為簡單起見，假設熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側調節紛紛關小。以減小流量。由此使總流量相應減少，導致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調節閥的關小并不能使總熱量減少，而只是根據網的特性及各熱力站調節特性的不同，有的熱力產流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時，各熱力站的調節閥紛紛開大，使流量增加，由此導致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側閥門的調節實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調節，而不是對熱量的調節，如果各熱力站都是這樣獨立地根據自己小區的供熱需求進行調節，而熱電廠又不做相應的配合，則整個熱網不可能調整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應的調節，例如發現t供升高時會減少蒸汽量，t供降低時會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此，就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節中的討論的，根據外溫獨立調節。既然各熱力站一次側閥門的調節只解決熱量的分配比例，那么對它們的調節亦應該根據對熱量的分配比例來調節。一種方式是如果認為供熱量應與供熱面積成正比，則測出每個熱力站的瞬時供熱量，根據各熱力站的供熱面積，計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關小調節閥，對q偏小的則開大調節閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側供回水平均溫度調整成一致目標，統一確定熱力站二次側供回水平均溫度的設定值，根據此設定值與實測供回水平均溫度確定開大或關小一次側調節閥。按照這一思路，對各熱力站的調節以達到熱量的平均分配為目的，以實現均勻供熱。熱電廠再根據外溫變化，統一對總的供熱量進行調整，以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統調整均勻，對各熱和站調節閥的調整很少，熱源的總的供熱以數隨外溫改變，各熱力站的調節閥則不需要隨外溫而變化，只當小區二次系統發生一些變化時才需要進行相應的調節。
要實現這種調節方式，就必須對全網各熱力站的調節閥實行集中統一的控制調節。可以在每個熱力站設一臺DCU現場控制機，測量一、二次側的水溫、壓力、流量及二次側循環泵狀態，并可控制一次側電動調節閥。通過通訊網將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過遠，這時的通訊可通過調制解調器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時埋設通訊電纜，使用雙絞線按照電流環方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度的設定值與和各熱力站實測值的比較，直接命令各熱力站DCU開大/關小電動調節閥。各熱力站二次側回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程，因此應采有0.5～1h以上的時間步長進行調節，以防止振蕩。
除對熱網工況進行高速外，計算機控制系統還應為保證系統的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時，最常見的事故就是管道內超壓導致散熱器脹裂，DCU可直接監視用戶的供回水管壓力，發現超壓立即關閉供水閥，起到保護作用。無論直連還是間連網，另一類嚴重的事故就是一次網漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發現并切斷和修復，將嚴重影響供熱系統和熱電廠的運行。根據各熱力站DCU監測的一次網供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對提高熱網的安全運行有十分重要的意義，這類系統壓力分析與事故判斷的工作應屬于中央管理機的工作內容。
5．5參考文獻
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第2篇
關鍵詞：遠程監控無線通信系統設計
引言
隨著GSM移動通信網絡的迅速發展和用戶的日益擴大，新技術和新業務的開發和應用已提到十分重要的位置。為了消除GSM公網信號盲區，延伸覆蓋范圍，需要在一些偏遠的地區或在不具備直放站建設條件、話務較少的地方設置直放站。由于這些地區交通、通信等的局限，使得直放站的維護變得十分困難。直放站經常出現的問題是：交流電源系統；溫度的變化對直放站的影響；電子器件參數變化對放大器放大倍數的影響等。
以往直放流出現問題，維修為員不可能迅速趕到現場排除故障，多數是通過用戶反饋后，才能解決。所以作者設計了直放站的監控系統，將告警信息通過手機短消息方式，發送到集中監控中心，從而實現直放站的遠程遙控、遙測、遙調、遙訊。
1系統工作原理及組成
該系統主要由2部分組成：直放站監控終端、集中監控中心。通信方式采用手機短消息方式；通過信設備采用西門子手機模志TC35，西門子的手機終端TC35T。TC35具有功能有語音、數據、短消息、FAX四種傳輸方式；工作在GSM900MHz和1800MHz頻帶范圍內；工作電源3.3～3.5V；波特率為300～115kbps，在1200～115kbps為自動波特率配置；數據傳送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU圖形模式；P-P數據通信速率是2400bps、4800bps、9600bps、14400bps。TC35T是將TC35做到工業手機中，對外提供標準的RS232接口和電源接口。將計算機的串行口與TC35T的串行口電纜直接連接，并在計算機上添加標準的調制解調器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系統的原理框圖如圖1所示。
集中監控中心通過通道1發送命令。首先，通過TC35T發送設置命令，初始化直放站，設置需要采集的模擬量和開關量，設置系統的密碼及修修為員的手機號碼。然后，發送采集命令，采集各種數據量。采集完數據量后，經下位機的處理，通過通道2以短消息的方式發送到集中監控中心，中心將數據整理存入數據庫中。如果直放站出現了故障，直接通過TC35模塊發送故障信息到維修為員手機上，同時監控中心接收發自直放站的告警信息，并進行相應算是，如判定告警地點、靠警類型及相應的原理、及時通知值班和相關維護管理人員、對告警信息進行統計和分析、設置告警監控模塊配置信息等。當故障排除后，下位機同樣發送短消息到監控中心，通知中心故障排除，可以正常采集數據了。每個直放站都有對應的維護人員。
短消息服務業務SMS（ShortMessageService）是GSM系統提供給用戶的一種數字業務。它與活音傳輸及傳真一樣同為GSM數字蜂窩移動通信網絡提供的主要電信業務。SMS的收發占用的是GMS網絡的信令信道，不會占用普通話音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS具有較高的可靠性，短消息發送端的用戶可知道短消息是否已經到達接收端。由于短消息依靠了SMSC短消息服務中心的存儲和轉發機制，當接收端用戶關機或不在服務區內時，SMSC會暫時保存該短消息；如果接收端用戶在規定時間（通常為24小時）內重新處于工作狀態，SMSC會立刻發送短消息給接收端用戶，當發送成功時會返回發送端用戶1個確認信號。SMS充分利用了GSM網絡的直放站覆蓋廣的特點和全程全網的優勢，具有極佳的移動性，使得任何一個申請了短消息服務的GSM無線終端用戶在全網范圍內獲得服務。每個短消息的信息量限制140個8位組（7比特編碼）140個英文字節或70個中文字符。如果超過此長度，則要分多次發送。
2硬件電路設計
系統的硬件電路包括：直放站監控終端硬件設計、集中監控中心。直放站監迭終端硬件包括：數據采集電路、TC35接口電路、看門狗電路、溫度傳感器電路、遙調電路。集中監控中心硬件包括：上位機、TC35T手機終端。
2.1數據采集電路
數據的采集分為：模擬量的采集和開關量的采集。模擬量共采集8路，分別為：直放站功率放大器上行下限檢測量IN0；直放站功率放大器下行下限檢測量IN1；直放站低噪放大器上行下限檢測量IN2；直放站低噪放大器下行下限檢測量IN3；直放站微波功率放大器下限檢測量IN4；直放站交流輸入電壓上限檢測量IN5；直放站交流輸入電壓下限檢測量IN6；溫度檢測量IN7.模擬量采集后送A/D轉換器進行轉換。本系統采用的是TLC2543串行A/D轉換器。
開關量共檢測8路，分別為：220V交流電壓檢測；門禁檢測；光端機發無光檢測；光端機收無光檢測；光端機+12V直流電壓檢測；直放站-48V直流電壓檢測；直放站+24V直流電壓檢測；直放站+12V直流電壓檢測。開關量的檢測通過光電隔離后送入單片機。電路原理框圖如圖2所示。
2.2看門狗電路
為了防止由于程序跑飛和電源和故障引起的工作不正常，本系統設計了看門狗電路。MAX813L為看門狗監控芯片，可為CPU提供上電復位、掉電復位、手動復位、看門狗及電壓比較器功能。電路如圖3所示。在上電期間，當電源電壓超過其復位門限后，813L產生一至少140ms脈寬的復位脈沖；當掉電或電源波動下降到低于復位門限1.25V后也產生復位脈沖，確保任何情況下系統正常工作。當程序跑飛時，WDO輸出由高電平變為低電平，并保持在140ms以上，813L產生復位信號，同時看門狗定時器清0。該電路還有上電使單片機自動復位功能，一上電，自動產生200ms的復位脈沖。
2.3遙調電路
為了實時監視各種放大器的工作狀態（包含功率上行放大器、功率下行放大器、低噪聲功率上行放大器、低噪聲功率下行放大器、微波功率放大器），并且當各放大器參數變化偏離正常范圍后，可實現遠程自動調節，設計了遙調電路。采用固態非易失性數字電位器X9313，電路如圖4所示。數字電位器是一種特殊的DAC，它的模擬量輸出不是電壓或電流，而是電阻。滑動單元的位置由CS、U/D和INC三個輸入端控制。當CS為高、INC為高時，滑動端的位置可以被存儲在一個非易失性存儲器內，因此，在下一次上電工作時可以被重新調手。當電位器的滑動端移到某一斷位置，而保持INC為低，CS為高時，此位置不存儲。VH、VL、VW相當于一般電位器的3個端。
2.4溫度傳感器電路
為了實時監視直放站當地的溫度變化，當溫度超過上限值時，啟動排風裝置；當溫度低于下限值時，啟動加溫裝置，溫度傳感器電路由于采集的溫度范圍屬于常溫范圍，所以采用晶體傳感器LM335，電路如圖5所示。它的輸出電壓與熱力學溫度成正比，靈敏度10mV/℃，靈敏度10mV/℃。輸出后的電壓經過LM358放大器的放大后送A/D轉換器。
2.5TC35接口電路
TC35模塊主要由射頻天線、內部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和1個40腳的ZIP插座組成。TC35接口電路設計主要是40針的電纜與單片機的接口，如圖6所示。1～5腳提供3.3～5.5V峰值2A的直流電源；6～10腳接地；15腳為點火信號，接收單片機的P1.7，可以通過軟件啟動模塊。16～23腳是RS232串口的功能引腳，18、19腳分別為發送RXD和接收TXD引腳。24～29腳對應的SIM卡的引腳。32腳為指示燈引腳，當未插入SIM卡或40腳的電纜沒有接收或者模塊下在入網時，指示燈處于閃亮狀態（亮600ms，滅600ms）；當模登錄網絡時，指示燈亮75ms，滅3s。
3軟件設計
系統的軟件設計包括：下位機軟件設計、上位機軟件設計，下位機與上位機通信軟件設計。
3.1短消息PDU格式分析及實用的AT命令
發送和接收SMS信息有2種方式：基于AT命令的TextMode（文本模式）和基于AT命令的PDU（ProtocolDescriptionUnit）模式。西門子的手機大多只支持PDU模式。在PDU模式下，短信息正文經過編碼后轉換成UNICODE碼被傳送。由于我們采用的是西門子的TC35手機模塊和TC35T手機終端，所以主要探討PDU模式的發送和接收。
下面通過對發送的短消息格式分析，來介紹SMSPDU的數據格式工。假設準備發送中文短消息內容為“晚上好123”，則將TC35T與計算機的串口相連，并打開計算機的超級終，按如下具體操作過程發送短消息（帶下劃線字符為響應信息，{}內為注釋）：
AT
OK{計算機與手機的連接成功，這時就可以輸入各類GSMAT指令}
AT+CNMI=1，1，2
OK{設置收到短消息提示}
當模塊收到短消息時，給出回應：
例如：+CMTI：“SM”，4
AT+CMGF=0
OK{設置模塊工作的模式：0為OPDU模式，1為文本模式}
AT+CMGS=26{發送短消息的字節數}
>0891683108200905F001030D91
683199312523F932080C
665A4E0A597D003100320033//鍵入Ctrl+Z，看到提示符->出現在最后一個數字后面，說明系統已經收到了命令，系統會返回操作的結構。
OK{OK表示成功，ERROR表示發送失敗}
+CMGS：32
下面分析這條信息：
08——表示短消息中心地址長度；
91——表示短消息中心號碼類型；
68310820905F0——表示短消息房層中心號碼；
0103——表示發送短消息的編碼方式；
0D——表示目的地址長度；
91——表示目的地址類型；
683199312523F9——表示目的地址，即接收短消息的手機號碼為13991352329；
3208——表示發送中文字符方式；
0C——表示短消息長度；
665A4E0A597D003100320033——表示發送中文字符的UNICODE碼
665A{晚}4E0A{上}597D{好}0032{2}0033{3}。
以下是模塊接收信息的分析：
AT+CMGR=<Index>{閱讀短消息的內容，Index表示短消息存放的位置}
AT+CMGL=<stat>{列表短信息：stat=0,列未讀過的短消息；stat=4，列所有的消息}
+CMGL：1，2，24{1表示信息個數，2表示未發信息，24表示信息總容量}
AT+CMGD=<Index>{刪除短消息，Index表示短消息存放的位置}
OK{刪除成功}
3.2軟件設計包括的內容
①下位機軟件設計。包括：數據采集及A/D轉換程序、越限報警程序。
②上位機軟件設計。包括：監控中心主界面設計和數據庫程序設計。
對于下位機與上位機通信軟件設計，因為下位機與上位機通信是通過短消息來完成的，所以通信軟件設計的關鍵是單片機如何發送AT命令。
第3篇
由于我國獨特的自然地理條件和復雜的水文水資源特點，決定了我國的水資源問題比較復雜，雖然各流域經過四、五十年大規模的水利工程建設，取得了巨大成就，但水資源短缺和污染問題，不僅沒有得到根本性的解決，還有日益嚴峻的趨勢。為了更有效地解決或緩解所面臨的“水少、水臟”問題，需要深入地分析現狀下墊面條件下的流域水循環規律和地表水與地下水之間的相互轉化關系，通過研究流域水資源實時監控管理的基礎理論和技術方法，開發和建設流域水資源實時監控管理系統，以充分利用和挖掘現有水利工程的內部潛力與整體綜合優勢，確保流域水資源的合理開發和高效利用，有力地支持社會經濟的可持續發展。
2系統的構成與技術關鍵
研制流域水資源實時監控管理系統的主要目的是，以水利信息化促進水利現代化，以水利現代化保障水資源的可持續利用，并以水資源的可持續利用來支撐社會經濟的可持續發展。該系統是以水資源實時監測系統為基礎，以現代通信和計算機網絡系統為手段，以水資源優化調度和地表水、地下水、污水處理回用、海水（微咸水）及外調水的聯合高效利用為核心，追求節水、防污、提高水資源利用效率和最終實現水資源的可持續利用為目標，通過水資源信息的實時采集、傳輸、模型分析，及時提供水資源決策方案，并快速給出方案實施情況的后評估結果等，以確保實現水資源的統一、動態和科學管理，做到防洪與興利、地表水與地下水、當地水與外調水、水質與水量、優質水與劣質水之間聯合調度與管理，確保水資源與社會經濟、生態環境之間的協調發展，以支撐社會經濟的可持續發展。
流域水資源實時監控管理系統是一種動態的交互式計算機輔助決策系統，由水資源實時監測、實時評價、實時預報、實時管理、實時調度、決策會商、控制和后評估子系統所組成，是基于可持續發展的思想，根據現代水文水資源科學的有關理論，利用當代先進的系統分析、人工智能、計算機、多媒體及網絡等技術，通過有關專業模型計算、分析和知識推理、判斷等，為決策者提供流域水資源實時管理、調度方案，并允許決策者或專家根據自己的智慧、知識、經驗、偏好和決策風格等進行定性分析與判斷，直接干預方案生成及評價整個決策過程。
根據流域水文水資源特點和供用水特征，基于目前流域所面臨的水資源短缺和水環境惡化問題，研究和開發流域水資源實時監控管理系統。該系統的技術關鍵主要包括：
（1）水資源監測網的調整和完善，河流納污能力及其環境容量，水庫或水庫群運行規則、技術參數的校核與調整，洪水資源調控、污水處理回用與地下水人工回灌，污水總量控制與生態環境需水量，防洪與興利統一調度，地表水與地下水資源聯合運用管理等研究，以及水資源實時調度管理方案付諸實施后效益與風險分析、系統的標準化等。
（2）該系統由龐大而復雜的基礎數據庫、模型數據庫、結果數據庫、專業模型庫和知識庫等組成。其特點是系統規模龐大、處理的數據信息量大，模型運算復雜以及數據傳輸接口多，如何實現信息存儲、加工、傳輸的專業化管理，是一個技術難點。流域的水價政策及水權分配問題，也是影響流域水資源合理開發和高效利用以及實時、統一管理的關鍵。
（3）如何建立和完善與現代水資源管理要求相適應的組織機構和高效、精干的執法隊伍，以及如何制定科學的流域水資源管理規章制度、有關政策和法規條例等，以保障流域水資源實時管理、調度方案的付諸實施，指導流域水資源開發利用和保護。
3系統的主要功能
流域水資源實時監控管理系統的主要功能包括：水資源（及水質）的實時監測、評價、預報和決策支持（實時預報、管理及調度）以及控制、后評估等（如圖1）。
圖1流域水資源實時監控管理系統的功能框圖
3.1水資源實時監測
水資源實時監測內容主要包括水情、水質、旱情以及其他信息等。在現有監測站網的基礎上，建立和完善統一的水資源（包括大氣降水、地表水、土壤水與地下水）動態監測（站點）網或監測系統（包括雨量、蒸發、徑流、水位、水質、水溫、墑情等監測站點），以及各取水口取水量、開采機井抽水量等監測網，各監測網或系統之間互通有無、資料共享，為水資源的合理開發、高效利用和有效保護及時快速、準確地提供完備的實時監測數據資料。
（1）雨量觀測。目前采用的雨量觀測手段主要是普通自記和人工觀測，為了達到實時監測的目的，需要適時更新現有的觀測設備，裝配翻斗式雨量計并配備固態存儲器等，使雨量觀測工作方式更新為無人值守，有人看護的觀測方式，實現雨量信息的自動采集及傳遞。
（2）水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水兩種，地表水多指河流水位和水庫水位等，而地下水就單指地下水位。
①對于基本水尺在橋梁上（或附近有公路橋）的水位觀測，特別是含沙量較大的站，建議采用氣介質超聲波水位計，再采用有線或無線方式將水位信息傳輸到站房。
②對于山區性河流，或斷面穩定，含沙量較小的水位觀測，采用測井式水位觀測，裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸到站房。
③水庫站一般有自記井，只對其重新裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸到站房
④地下水位監測目前主要分為手工測繩和自動監測儀兩種。自動監測儀主要通過固態存儲、電話網傳輸、手機網傳輸和電臺傳輸等方式將實時監測到的數據傳輸到中心站。
總之，水位監測，建議均裝配與雨量結合的水位雨量固態存儲器，裝配具有記錄、傳輸、存儲、分析等功能的自動監測系統，最終實現水位遙測自記，自動測報等功能。
（3）流量測驗：在各中心站配備不同形式的橋測車及先進的儀器設備，開展橋測及周圍地區的巡測；纜道及船測站，對現有設施設備進行更新改造，實現水文纜道程控自動化，配備機船，配備先進的測驗儀器設備，全面提高流量測驗的精度，充分滿足防汛、抗旱和水資源統一調配的需要。對水庫站現有的水文纜道進行維修、改造，實現水文纜道的程控自動化，保證流量測驗的精度要求。
（4）取水口及灌區流量觀測：對水庫各取水口分明渠和管道兩種，水位主要采用超聲波自記水位計，流量測驗分不同情況，選擇適用的測流設備。而灌區的水位觀測主要采用超聲波自記水位計等，流量采取不定期電波流速儀率定方式，用水位～流量關系線推求徑流量。
（5）機井開采量實時觀測：地下水開采機井抽水量的觀測，目前一般只有一些機井安裝了水表，大部分機井均未安裝水表。為了能準確取得地下水實際開采量的數據，掌握準確的地下水開采量，需要逐步或有重點地在地下水開采機井上安裝水表。
（6）水質實時監測：水質污染具有理化成分復雜、多樣和點多面廣的特點，不僅受污染源的大小和數量影響，而且還受汛期洪水、降雨的影響。由于多種因素導致的綜合結果，水質參數在成分和時空上的變化非常復雜。傳統的人工現場水樣采集、化驗方式周期太長，難以及時、準確地反映水質變化的性質和過程，所以水資源的開發利用和保護等工作得不到有效監控與科學的管理。水質實時監測就是采用水質自動監測儀器、遠程傳輸設備、在線監控和數據處理軟件，實現對水質參數的連續采集、分析、存儲，并在監測指標超過污染標準時，發出警報，做出污染類型分析等。
（7）墑情實時監測：主要針對大中型灌區的土壤墑情進行實時監測，為適時、適量的節水高效灌溉提供信息支持。并在條件許可的情況下，探討利用遙感技術實時預報土壤墑情（中小尺度上）的可能性，即利用實時遙感信息，根據大中型灌區土壤墑情的實時監測數據，通過與遙感解譯模型進行聯接和耦合計算，實時提供整個流域不同灌區的土壤墑情，為流域節水高效農業的健康發展提供可靠的依據。
3.2水資源實時評價
水資源實時評價主要是指在時段初對上一時段的水資源數量、質量及其時空分布特征，以及水資源開發利用狀況等進行實時分析和評價，確定水資源及其開發利用形勢和存在的問題等。
（1）水資源數量實時評價：根據雨量、河川徑流、地下水位等實時監測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價水資源數量及豐枯形勢等。
（2）水資源質量實時評價：根據實測的河流、水庫、引水渠的水質實時觀測和地下水質實時監測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定地表水和地下水的水質狀況及污染態勢。其主要評價內容包括：污染程度、范圍及主要污染物，水資源質量，重要河流污染負荷及削減量等。
（3）水資源開發利用實時評價：通過對各取水口取水量、開采機井抽水量和地下水位等實時監測資料，對供用水量進行實時評價，通過與歷史同期的對比分析，實時分析和評價各種水利工程的供水量、不同行業的實際用水量，供用水結構、節水水平，水資源開發利用程度以及當地水資源進一步開發潛力，并實時圈定地下水的開采潛力區、采補平衡區和超采區等。
3.3水資源實時預報
水資源實時預報主要包括來水預報和需水預報兩部分，來水預報又分為水量預報和水質預報。水量預報包括地表水資源量預報和地下水資源量預報，地表水資源量預報既可細分為當地水和外來水（包括引調水）預報，又可分為汛期徑流預報和枯季（非汛期）徑流預報。需水預報分為工業、農業、生活和生態環境需水量預報。
（1）河川徑流量實時預報。根據河川徑流的形成機理和產流規律，將河川徑流量實時預報分為汛期徑流實時預報和枯季徑流實時預報兩種。汛期產匯流機制主要是超滲產流和蓄滿產流、超滲與蓄滿綜合產流模式：而枯季徑流主要是遵循流域的退水規律。因此，汛期徑流實時預報模型與枯季徑流實時預報模型是不同的，需要分別建立預報模型對汛期徑流量和枯季徑流量進行實時預報。
（2）地下水資源量實時預報。首先分析地下水的形成規律和補給、徑流、排泄條件，以及地下水的賦存規律；然后根據抽水試驗等確定含水層的參數分區，并利用試驗資料和長觀資料確定有關水文地質參數；最后利用均衡法或數學模擬模型法，分析和預報地下水資源量、可開采量及地下水動態分布。
（3）水質實時預報。利用獲得的實時水質監測和污染物排放量等信息，通過所建立的水質實時預報模型，實時預報地下水與地表水水質狀況、污染物類型、污染范圍及污染程度，及時提供水資源污染態勢等信息。
（4）需水量實時預報。根據需水量預報要求，本次將需水門類分為生活、工業、農業、生態環境等四個一級類，每個一級類可以再分成若干個二級類和三級類。根據具體情況和需要，還可以再細分為四級類。根據上述分類方法，可比較容易地合并有關各需水項，獲得需水量過程。
3.4水資源實時決策支持
水資源實時決策包括水資源實時預報、水資源實時管理和調度，以及決策會商等。
（1）水資源實時預報。對于水資源實時預報，尤其是汛期徑流預報和需水預報，由于受到諸多非確定性因素的影響比較大，很難準確預報，因此需要專家的會商支持、吸收和借鑒領域專家的知識和經驗，以便較準確地預報和確定未來的來水與需水過程等。
（2）水資源實時管理。利用水資源實時評價和實時預報結果等，通過水資源實時管理模型計算，結合領域專家或決策者等積累的知識、經驗和偏好，分水協議、水價政策的經濟調節作用等進行綜合分析，最后提出水資源的實時管理方案，為水資源的合理開發利用和保護等提供決策依據，為水行政主管部門科學地行使其監督和管理職能提供支持，以確保水資源的可持續利用。
（3）水資源實時優化調度。通過前面制定的年度內水資源管理方案，確定水資源優化調度的規則和依據；根據各時段水資源的豐枯情況和污染態勢，通過建立水資源優化調度模型，確定水資源實時調度方案。
（4）水資源決策會商。決策會商是指通過對實時、歷史和預報、管理與調度的各類信息進行重組和加工處理，為討論和分析水資源的豐枯形勢和污染態勢，以及最終確定水資源實時管理和調度方案提供全面的支持。根據利用水資源實時管理模型和調度模型確定的若干管理、調度方案，以及提供的每一種方案的綜合效益分析結果，領導決策層和領域專家，通過全面分析對比和協商、討論，如認為其中一個方案合適則選擇之，并付諸實施。如認為必須進一步做新的方案，則通過水資源實時管理、調度系統，計算和提出新的管理、調度預案，供決策者對新老方案進行對比和選擇。
總之，在面臨重大的水資源決策時，決策會商機制顯得非常重要，有關利益沖突的各方，可以根據所提供的各種預案，包括水資源實時預報方案、實時管理預案和實時調度預案，分析其優劣，進行協商，確定能為有關各方所接受的方案。
3.5遠程自動控制
控制可分為手工控制和自動控制、半自動控制等，主要是對重要的取水口和開采機井、引水閘門等的控制。根據需要和可能，有重點和有選擇地建立一些遠程自動控制系統是必要的，也是將來的一種發展方向。
3.6監控管理后評估
為了不斷改進和完善系統的各項功能，需要對系統的重點功能進行后評估。主要內容包括：針對水資源實時調度、管理方案的合理性、實施效果以及預報方案的準確性、控制情況等進行評估，重點分析導致調度、管理方案不合理和效益不好、預報不準確的原因等。
最后，將研制的有關部分內容和功能模塊進行集成，最終建立一套較完整的基于GIS的水資源實時監控管理系統，并進行試運行；通過系統的試運行不斷進行修改和完善，最后正式交付使用，并保證系統能夠穩定運行。
