The research of heat supply information supervision platform based on web

Scientific Journal of Control Engineering August 2014, Volume 4, Issue 4, PP.108-113

The Research of Heat Supply Information Supervision Platform Based on Web Wenbiao Wang, Qi Cai#, Siyuan Wang School of Information Science and Technology, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China #

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Abstract Aiming at the problems of some heat supply systems for the measuring points are widely distributed and the data transferring protocols are various, so it’s difficult to summarize the heat supply information data. Therefore, some unified communication protocols and network interfaces were used to improve the problems of the heat supply systems in this paper. In this paper, the C/S and B/S models were used to build the heat supply information supervision platform, the KingView and WinCC configuration software was used to monitor the heat supply data, the Modbus and OPC communication protocols were used to achieve the tasks of the heat supply data transferring between the clients and the servers. Finally, using the ASP.NET technology, the heat supply data was published on the Internet by the Web, it’s really convenient for the managers to browse the corresponding heat supply information and guide the heating supply so as to improve the heat supply quality.

Keywords: Heat Supply; C/S; B/S; ASP.NET; Web Publishing

基于 Web 的供热信息监管平台的研究* 王文标，蔡麒，汪思源 大连海事大学 信息科学技术学院，辽宁 大连 116026 摘

要：针对一些供热系统存在测点分布广泛、数据传输协议众多，难以做到信息数据汇总等问题，本文采用统一的通

信协议与网络接口来改善这些不足。运用 C/S 与 B/S 模型构建了供热信息监管平台，采用了组态王、WinCC 组态软件对 供热数据进行监控，并通过 Modbus、OPC 通讯方式实现客户机与服务器之间供热数据的传输。最后，利用 ASP.NET 技 术，将供热数据以 Web 的形式发布，方便了管理者浏览相应的供热信息并进行指导，提升供热品质。 关键词：供热；C/S；B/S；ASP.NET；Web 发布

引言 目前，一些供热工程均采用集中供热的方式，由于其具有广域性的特点，所以供热系统的测点分布广 泛。此外，由于多数供热系统对供热信息采用孤立的自动化监控方式，导致信息孤岛的存在，难以做到数据 汇总[1]。究其原因是管理者缺乏对各个供热设备软硬件之间通信连接的研究，更重要的是缺少对供热生产过 程不同层面的高效直观的供热信息监管平台[2]。随着计算机网络技术的飞速发展与广泛应用，信息技术已广 泛应用于国民生产的各行各业中，如中小型工业过程中的供热工程，计算机网络技术的应用能使得供热的现 场控制层与网络监管层的信息数据传输通畅，进而使得管理者全面了解整个供热工程控制网络和信息网络的 供热信息[3]。因此，充分利用计算机网络技术，构建一套针对集中供热行业的供热信息监控平台，实现供热 信息传输的有效性，使管理者浏览相应的供热信息并进行合理的供热指导，显得是很有必要的[4]。本文介绍 了计算机网络技术在大连市某高校供热工程中的应用，利用 C/S 与 B/S 混合模型构建了供热信息监管平台， *

此项工作得到了大连海事大学骨干青年教师的基金资助。 - 108 http://www.sj-ce.org/

最终使得供热信息在监管平台上显示，方便管理者浏览供热信息进行供热指导，提升供热品质。

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监管平台总体结构 该供热信息监管平台底层的现场热力站的供热信息，如“一次网供水温度”、“一次网回水温度”、

“二次网供水温度”、“二次网回水温度”以及“通讯标志”等，均通过各类温度、流量与压力传感器进 行采集。然后上传到现场控制站进行控制处理与过程显示。 该供热信息监管平台的底层有两类热力站，第一类热力站的供热信息按无线通讯方式进行传输，第二 类热力站的供热信息按有线通讯方式进行传输。 对于第一类热力站，现场控制站的智能控制器对热力站进行供热数据的处理与显示，然后通过 GPRS DTU 发送到 GPRS 网络上，再经过移动运营商转到 Internet 上，最后以 Modbus RTU 的通讯方式传输到数据 服务器 1 中。 对于第二类热力站，现场控制站的 PLC 对热力站进行供热数据的处理，然后上传到现场控制站的工控 机中进行过程显示，同时，工控机作为上位机，里面的力控组态软件通过 OPC 通道将数据传到本机的组态 王上，最后以 Modbus TCP 的通讯方式传输到数据服务器 2 中。 相应的供热信息监管平台的总体结构如下图 1 所示：

图 1 供热信息监管平台的总体结构

如上图 1 所示，随着数据不断地上传，数据服务器 1 与数据服务器 2 中的组态王又分别通过 OPC 通道 1 与 OPC 通道 2 将数据上传到 Web 服务器的 WinCC 组态软件中。 最后，用 VBScript 的方式将数据存入 Web 服务器中 WinCC 自带的 SQL 数据库中，再将这些数据通过 - 109 http://www.sj-ce.org/

ASP.NET 平台进行 Web 发布。

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供热信息的数据传输 如图 1 所示，当所有的供热数据都上传到数据服务器 1 与数据服务器 2 以后，就要将供热数据上传到

Web 服务器的 WinCC 中。这里，用到了计算机网络技术中的 C/S 架构原理与 OPC 通信协议，使得数据服务 器 1 与数据服务器 2 中的供热数据分别通过 OPC 通道 1 与 OPC 通道 2 上传到 Web 服务器的 WinCC 中。

2.1 C/S 架构原理 C/S 架构模式是由客户机和服务器组成的。客户机包括与相应的服务器通讯和用户的界面模块，服务器 则具有数据采集、控制和与相应的客户机通讯的功能[5]。相应的 C/S 架构模式如图 2 所示。 C/S 架构模式为 1 台服务器对应多台客户机或 1 台客户机对应多台服务器的模式。它们都是通过以太网 进行通信的。本文中采用的 C/S 架构模式为 1 台客户机对应多台服务器的模式。

图 2 C/S 的架构模式

图 3 供热信息网络传输的结构

2.2 基于 C/S 架构的供热信息传输 根据前文所述，将用到的计算机网络技术中的 C/S 架构原理与 OPC 通信协议用于供热信息数据的网络 传输中。相应的供热信息网络传输的结构图如图 3 所示。 如图 1、图 3 所示，数据服务器 1 作为 OPC 服务器 1，数据服务器 2 作为 OPC 服务器 2，而 Web 服务 器则作为 OPC 客户机，这 3 台计算机构成了 C/S 架构模式中的 1 台客户机对应多台服务器的模式。这 3 台 计算机通过 HUB（集线器）构成了局域网，确保了供热数据在它们之间的相互通信。 其中，OPC 服务器 1 与 OPC 服务器 2 中均装有组态王，而 OPC 客户机则装有 WinCC。OPC 服务器 1 与 OPC 客户机之间的通信即为组态王与 WinCC 之间的通信，它们的相互连接为 OPC 通道 1；OPC 服务器 2 与 OPC 客户机之间的通信也为组态王与 WinCC 之间的通信，它们的相互连接为 OPC 通道 2。 当供热信息都传输到如图 1、图 3 所示的 Web 服务器后，也就完成了供热信息数据的网络传输任务。

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供热信息的 Web 发布 如图 1 所示，当所有的供热数据都通过 OPC 通信协议传输到 Web 服务器的 WinCC 中以后，很显然，

就要进行供热数据的 Web 发布了。这里，用到了计算机网络技术中的 B/S 架构原理与 ASP.NET 开发技术， 使得 Web 服务器中的供热数据都发布到 Internet 上，方便管理者浏览相应的供热信息。

3.1 B/S 架构原理 B/S 架构模式是由浏览器与 Web 服务器组成的。浏览器为用户提供浏览的界面，并向 Web 服务器提出 发送的请求，Web 服务器则执行相应的应用程序与数据库连接，为浏览器提供浏览网站的服务 [6]。相应的 - 110 http://www.sj-ce.org/

B/S 架构模式如图 4 所示。 该 B/S 结构模式为 1 台服务器对应多个浏览器的模式。各个浏览器访问该 Web 服务器都是通过 Internet 实现的。本文中采用的浏览器均为该 Web 服务器的客户端，即 Web 客户端。

图 4 B/S 的架构模式

图 5 供热信息的 Web 发布

3.2 基于 B/S 架构的供热信息 Web 发布 就前文所述 的基于 B/S 架构模式的 Web 系统的开发，具体的开发技术有很多选择。就目前而言， ASP.NET 技术作为 ASP 技术的替代技术，它是 ASP 技术的一大进步。而又因为 ASP.NET 技术在微软公司 的 Microsoft .NET Framework 的强大基础下，开发者可以使用较为流行的 C#语言来编写相应的代码，又由 于 C#编程环境采用预先编译的开发技术，这就使得整个代码的安全性得以加强[7]。因此，针对中小型的工 业过程，如像本文中的供热工程，将 ASP. NET 技术引入到供热信息监管平台的开发中是很合适的。理由是 ASP. NET 技术易于服务器与客户机的维护，相应的开发成本较低，开发周期较短[8]。所以在本文中，采用 了 ASP.NET 平台来开发 Web 系统。 根据前文所述，将用到的计算机网络技术中的 B/S 架构原理与 ASP.NET 开发技术用于 Web 系统的开 发，最终将供热信息进行 Web 发布。相应的供热信息 Web 发布的结构图如图 5 所示。 如图 1、图 5 所示，当所有的供热数据都上传到 Web 服务器的 WinCC 中后，就要进行供热数据的存储 了。可以考虑将供热数据存入 1 台新的数据库服务器，但者会增加整个系统的成本。考虑到 WinCC 自带有 SQL 数据库，故在本文的供热信息监管平台的开发中使用了 WinCC 自带的 SQL 数据库。 如图 5 所示，相应的供热数据都是通过 WinCC 自带的全局脚本，通过 VBScript 的方式存入 SQL 数据 库中。当所有的供热数据都存入 Web 服务器的 SQL 数据库以后，使用 Visual Studio 2010 软件中的 C#编程 语言完成 ASP.NET 平台与 SQL 数据库的连接，进而通过 ASP.NET 有效访问 SQL 数据库的供热历史数据。

图 6 ASP.NET 平台与 SQL 数据库连接的原理结构 - 111 http://www.sj-ce.org/

图 7 供热信息监管平台的 Web 浏览主页

如图 6 所示，为 ASP.NET 平台与 SQL 数据库相连接的原理结构图。ASP.NET 是通过 ADO.NET 组件与 SQL 数据库相互连接的。如图 6 所示，开发者借助 Connection 类为 SQL 数据库提供与 ASP.NET 数据源的连 接。开发者通过 Command 对象来读取数据库中的历史数据。其中，DataReader 类则为开发者提供来自 ASP.NET 数据源的信息数据流。最后，DataAdapter 类通过 DataSet 对象实现 SQL 数据库与 ASP.NET 数据 源之间的交互[9]。 当借助 ASP.NET 平台，有效访问 SQL 数据库以后，就要进行供热数据的 Web 发布了。如图 5 所示， 当 SQL 数据库与 ASP.NET 平台相连接后，然后同样使用 C#编程使得 ASP.NET 平台与 Web 网页互相交 互，从而将供热信息发布到 Web 网页上。这里的 ASP.NET 平台与 Web 网页的互相交互是通过 Web 表单提 交数据实现的。当浏览用户填写完信息后提交信息，于是相应的 Web 表单数据就从 Web 客户端的浏览器传 送到 Web 服务器，经过 Web 服务器与 ASP.NET 平台处理后，再将浏览用户所需要的信息传回到 Web 客户 端的浏览器中，从而使浏览用户获得 Web 发布的信息[10]。 最终，基于 B/S 架构模式的 Web 系统，就能使得安装有 Web 浏览器的 Web 客户端访问 Web 服务器中 的供热信息了。这里 Web 浏览器仅限于 Google Chrome 浏览器。当管理者在远程计算机上装上 Google Chrome 浏览器后，在浏览器中输入指定的 IP 地址,就能连接到 Web 服务器中的供热信息监管平台了。如图 7 所示，为管理者所登陆的供热信息监管平台的 Web 主页。管理者可以通过选择想要查询的供热信息，如 “室外气象”、“热源管理”、“热网管理”与“室内温度”等选项。 如图 5 所示，Web 客户端均装有 Google Chrome 的 Web 浏览器。这里的 Web 客户端分为 PC 终端与移 动终端。PC 终端分为台式电脑与笔记本两种，管理者可以在固定的办公地点上网浏览相应的供热信息。移 动终端分为智能手机与平板电脑，方便管理者在移动的场所浏览需要的供热信息。

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运行分析 当管理者在远程计算机上装上 Google Chrome 浏览器，然后在浏览器中输入指定的 IP 地址后，就可以

连接到 Web 服务器中的供热信息监管平台了。 如管理者选择如图 7 所示 Web 主页中的“热网管理”的选项，进入之后就可以选择想要查询的热力站 供热信息。如管理者选择了某一热力站后，管理者将在浏览窗口中看到“实时数据”、“历史报表”、 “历史曲线”与“度日计算”这几个信息界面。例如，选择“实时数据”选项，就将看到该热力站的各个 供热参数的实时数据，如图 8 所示。

图 8 供热信息监管平台的“实时数据”界面

图 9 供热信息监管平台的“历史曲线”界面

如图 8 所示，该热力站运行时供热参数的实时数据均在浏览窗口中显示出来了。包括“一次网供水”、 “一次网回水”、“二次网供水”与“二次网回水”等供热运行参数。若管理者继续在浏览窗口中选择 “历史曲线”选项，就将看到该热力站的各个供热参数的历史趋势走向，如图 9 所示。 - 112 http://www.sj-ce.org/

如图 9 所示，该运行曲线显示了该热力站的供热运行参数的历史趋势走向，如“一次网供水温度”、 “一次网回水温度”、“二次网供水温度”、“二次网回水温度”以及“通讯标志”等这几条曲线。这样 使得管理者在任何时间、任何地点都能够准确可靠的掌握从供热现场获取的供热数据。同时，当大量的供 热数据上传到供热信息监管平台以后，管理者能够对这些供热数据进行二次分析，进而能够对现场大量的 供热数据进行有效分析与充分利用，真正实现供热工程中人与物的信息交互。 该供热信息监管平台已在 2013-2014 年度供暖季的大连市某高校的供热工程中试运行，运行结果表明该 供热信息监管平台具有稳定、高效与实效性强等特点。该应用充分挖掘了高校建筑供热节能的空间，使得 管理者能够有效指导现场工人的操作，初步达到了以管带控、以管促控与管控一体化的阶段性成果。

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结论 供热系统是一个多参量的复杂系统，其供热信息分布广泛，供热数据传输通信协议众多，这对进行可

靠的系统观察和系统分析造成了一定的困难。而本文中供热信息监管平台的应用，则打破了供热系统信息 孤岛的存在，实现了供热系统透明化的运行，并使得供热信息数据按照 Modbus、OPC 等统一的通信协议进 行传输，进而达到供热信息传输通畅的目的。而基于 C/S 与 B/S 模型的供热信息网络化的使用，则为实现供 热系统的现场控制层与网络监管层之间的无缝链接打下了良好的技术铺垫。最后，利用 ASP.NET 技术开发 了 Web 系统，使得供热信息的以 Web 的形式发布，为后续管理者浏览相应的供热信息并进行合理的供热指 导奠定了基础，进而达到供热系统节能的目的。该供热信息监管平台的实际应用表明该方案是可行的。同 时，由于该供热信息监管平台采用了 B/S 框架体系，故该平台的 Web 系统易于移植，方便扩展，便于技术 人员进行二次开发。该供热信息监管平台在供热领域有实用和推广价值。

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【作者简介】 1

王文标（1982-），男，汉族，博士，

#2

蔡麒（1991-），男，汉族，硕士

讲师，研究方向为工业过程控制与物联

研究生，学生，研究方向为工业过程

网技术，2001 年在大连海事大学就读本

控制与供热负荷预测，2009 年在大

科，2005 年继续在本校攻读硕士，2007

连民族学院就读本科，2013 年在大

年继续在本校攻读博士，然后留校任教

连海事大学攻读硕士，现为在读硕士

至今。Email: wwb201@163.com

研究生。Email: 1213743426@qq.com

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