自動化系統在集中供熱中的應用

摘要：為提高企業管理水平、加強熱力管網調控手段，提高供熱質量，節約能源，采用熱網自動化控制技術，建立一套計算機辦公管理及熱力管網自動化控制綜合網絡系統。使主要業務工作數據能夠用網絡傳輸，不僅能提高工作效率而且大大降低辦公費用，同時，熱力管網實現自動化控制將大大提高供熱服務質量， 降低了能源消耗。

關鍵詞：集中供熱 自動化控制 系統 應用

城市熱力網實行自動控制和調節是保證熱網工況正常運行的基礎，但大規模安裝自控設備和部件需要增加投資，因此在我國目前的財力情況下，受到一定的限制。盡管如此，在各方的努力下我國的城市熱網自動化水平有很大的提高。在城市集中供熱系統中，因為熱力管網結構及運行方式的不同，熱力站采取自控的方式也不同。在實際應用中，主要的控制策略有：根據室外溫度控制一次回水溫度、二次供水溫度、二次供回水平均溫度方式、也有一部分采用一次流量、二次供回水溫差的個方式。從理論上講，以上各種自動控制方式只代表了供熱環節中的一個變量，而非全部，只有時時監查供熱中的高效、平穩、運行安全才是真正的控制目標。

一、城市集中供熱網智能控制系統

集中供熱網由于熱工過程大多是強烈耦合的多輸人多輸出（MIMO）非線性系統，其動態特性隨著運行工況的變化而大幅度變化，且各環節的動態特性差異很大，許多環節還具有慣性、滯后、非線性和不確定性等特性，難以建立精確的數學模型，使傳統控制理論的應用受到限制。因此，可以選擇不依賴系統模型，同時又能隨著工業過程的實際環境的改變進行自主學習推理的智能控制。智能控制是應用人工智能的理論和技術和運籌學的優化方法，并將其同控制理論方法與技術相結合，在未知環境下，仿效人的智能，實現對系統的控制。

模糊技術、神經網絡和專家系統幾種智能信息處理方法是智能控制領域的重要基礎工具，近年來得到了迅速發展，在解決傳統控制難題方面顯示出其優越性。針對集中供熱工程中熱網分布不均勻、隨機性強等特點，為了進一步提高供熱效益，提出了專家控制系統設計方案，并就控制規則集的設計作了可貴的探索。針對供熱網中大時滯現象，提出了一種新的模糊控制器結構。這種模糊控制器通過在線辨識廣義時滯，將時滯辨識的結果模糊化，決策出模糊規則組，填充主模糊規則表，達到自適應的目的。作為應用，給出基于集中供熱網溫度控制的模糊控制器的設計，以解決控制對象中由大時滯和時變引起的不易控制和參數調整困難的問題。

然而，各種智能控制方法由于其自身的不同特點，適用領域都受到限制。因此，人們將這幾種智能控制方法有機地結合起來，以期綜合優點、互補不足，構造出接近于人類大腦高級智能活動的計算智能的新學科開始形成，并迅速發展，以計算智能為理論基礎的集成智能系統在應用中體現了強大的生命力。

近年來國內越來越多的集中供熱網綜合自動化技術的研究專家們把集成智能系統的思想引入到熱力系統的控制中。其中應用較廣泛的一種是將傳統常規控制和智能控制并存的混合智能控制系統，例如將模糊控制器和PI控制器并聯組成雙模控制器，根據系統的不同狀態選擇不同的控制方法，能夠滿足控制對象是變參數系統的控制要求，在各種丁況下均能保證所要求的控制精度。模糊控制在中央控制機中實現，PI控制在PLC中實現，這種雙?？刂破鬟€可以保證在中央控制機不投入控制的情況下，也能對溫度進行基本控制，便于實現冗余功能。在傳統混合智能控制系統中加入專家控制模塊，由專家控制模塊根據對歷史數據和當前數據的分析，優化流人各控制算法模塊數據流的分配和各控制輸出量綜合的比例因子，實現自適應控制。這樣就構成了自適應混合智能控制。另外一種就是將模糊技術、神經網絡和遺傳算法三種主要的智能控制方法互相交叉、有機地結合起來，將三者協調地使用于一個系統中的問題。三者結合組成一種新型智能控制系統，基于遺傳算法的模糊神經網絡智能控制。

二、自動化系統將帶來可觀的效益

辦公自動化網絡及熱網自動化控制工程投入運行后，為熱力公司提高管理水平，降低辦公費用，提高熱網運行效率，節約能源，提高供熱服務質量都起到了良好的推動和促進作用，主要表現在以下幾個方面：

提高工作效率，降低辦公費用，辦公自動化系統投入運行后，公司文件發送基本上可以取消紙張印刷發送，而一律使用計算機網絡發送文件，同時還要將文件建立在主頁當中，通過計算機網絡發送文件，可以使各個部門在同一時刻全部接收到文件，大大提高工作效率，由于取消了文件打印，則節省了大量的文件打印費用，由于公司所有文件都可以在公司主頁中查詢，因此，極大地方便公司員工查詢公司有關文件、規定及政策等， 提高公司管理工作的透明度。

提高了采暖收費工作的工作效率及準確度，保證收費工作高效、穩定運行，利用計算機辦公網絡進行收費， 收費人員可以多人、多計算機同時進行收費工作，采暖發票也由計算機自動打印， 保證用戶能夠隨時交費、隨時打印發票，用戶基本不用等待，節約了用戶時間，提高了服務質量，同時由于收費數據儲存在網絡服務器中，公司每一個管理人員都可以在自己的計算機上查詢到自己所承擔的收費用戶的交費情況，極大地方便了公司管理人員催繳采暖費的工作。

提高了工程設計水平及技術檔案管理水平，由于使用了專用的熱網設計、繪圖軟件， 大大地提高了設計水平及工作效率，減少工程設計失誤，保證了工程施工的順利進行。同時， 公司熱力設施的基礎數據全部使用地理信息系統進行管理，使得公司所有的技術人員都可以在辦公阿絡上查詢到公司熱力設施的墓礎數據，方便了供熱運行及工程施工工作。

提高熱網運行調度水平，提高供熱服務質量，熱網投入自動運行后，換熱站二級管網的供回水溫度始終在規定的范圍內運行，同時熱網自動運行可以快速跟蹤室外溫度的變化，當室外溫度出現大的變化時，二級管網供回水溫度同時也跟著變化，保證采暖用戶的室內溫度始終比較均衡，避免了熱網溫度滯后現象，大大提高了供熱服務質量，同時在白天室外氣溫較高時減少了供熱量。這樣就可以節約大量的熱量和電量， 減少熱網運行成本。由于調度具有了熱網調控手段，可以隨時調節熱網運行參數，在節假日可以人為提高供熱運行參數，保證了用戶室內溫度，為熱力公司樹立良好的企業形象。

三、結語

計算機管理及自動化控制系統對整個公司工作效率和管理水平的提高將起到巨大的推動效應，熱網的自動化運行也收到較好的運行效果，會大大提高供熱服務質量，節約大量的熱量及電量，取得更為可觀的經濟效益。由于系統還處于建立和完善過程中，還有許多技術問題等待解決，因此，還需要我們積極工作，完善系統，使得計算機自動化系統能夠穩定運行，為企業創造良好的經濟效益和社會效益。