智慧供熱系統框架和網絡架構

薛 瑞

太原市熱力集團有限責任公司 山西 太原 030024

一、智慧供熱系統框架

智慧供熱系統包括：供熱運行生產管理系統、視頻監控系統、經營管理與財務系統、用戶服務與評價系統等。

其中最主要最龐大的為供熱運行生產管理系統,該系統可實現各站點數據采集,數據發布,大數據分析,全網平衡調控,并具備數據異常和設備故障的主動推送功能,提高熱力公司主動解決供熱問題的能力,提高供熱服務質量以及設備的管理水平。

二、生產管理系統架構

供熱運行生產管理系統由現場控制設備、采集設備、通訊網絡、數據服務器、計算機軟件等無縫集成,自動化程度高,能大幅度提高勞動生產率,提高熱效率,節約能源,有效降低供熱成本。

該系統由四部分組成：

1、就地設備層

就地設備層由熱源、熱網、換熱站、熱用戶關鍵點的現場設備組成,主要有現場儀表(溫度、壓力、液位變送器、流量計、熱量表、振動傳感器等)、執行機構(調節閥等)和傳動系統(變頻器等)。這樣就可以隨時了解各點的供熱狀態,分析供熱的綜合效率,調節熱網平衡,及時維修和優化改進,促進供熱系統的節能運行。

2、設備控制層

使用PLC 模塊實現存儲執行操作指令,使用I/O 模塊實現現場數據采集,使用操作界面實現就地控制,使用通信接口模塊與絕大數通訊手段無縫對接。最終實現調度中心與現場控制器分工協作又統一管理。

3、通信網絡層

利用通信運營商組建VPN 網絡實現下層和上層的聯網。例如：可采用移動的PTN 組網技術,或電信的IP-RAN 組網技術。熱力站點采用光纖專線接入;站內PLC 通過專線網絡實現數據的實時的、穩定的、安全的傳送到分公司中控室上位服務器。

4、中央監控層

在分公司中控室搭建網關、服務器、工程師站、企業級防火墻等設備,通過安裝的網絡軟件完成數據的收集、控制、統計、分析、總結。使用者可通過工程師站或智能手機等設備隨時訪問平臺,獲取信息;同時系統也可將關鍵數據和畫面通過大屏幕進行顯示。

三、視頻監控系統架構

熱力站點比較分散,安裝視頻監控系統既可解決安保問題,又可進行重點區域檢測,還可減少雇用人員,從而降低成本。

1、現場設備層

現場設備層由各站點的攝像機、監聽器、報警探測器、硬盤錄像機、交換機等組成。攝像機可使用固定攝像機重點監測門窗、過道;使用云臺攝像機監測大的生產車間。各設備之間以及設備和外網之間通過交換機實現數據傳輸。

2、通信網絡層

熱力監控網絡亦可采用運營商搭建的VPN 網絡,使用光纖專線接入。目前中國電信認可的IP-RAN 方案為核心SR+匯聚、接入層增強型路由器方案,其中IP-RAN 設備主要定位于IP城域網,位于城域網的接入、匯聚層。可方便的實現上下數據相連。

3、中央監控層

在分公司監控室搭建總控制臺。總控制臺中主要的功能有：視頻信號放大與分配、圖像信號的校正與補償、圖像信號的切換、圖像信號(或包括聲音信號)的記錄、攝像機及其輔助部件的控制等等。總控制臺亦可設有“多畫面分割器”,通過BSV液晶拼接技術,可以在一臺監視器上同時顯示出四個、九個、十六個攝像機送來的各個被監視場所的畫面,并用一臺常規錄像機或長延時錄像機進行記錄。

四、經營管理與財務系統

各個公司的經營財務專用電腦之間需要實現數據互通,同時又要注意網絡安全。下面介紹一種可靠又便捷的方法：

1、建立一個專用服務器,安裝專用的財務軟件和經營收費軟件,對接移動支付平臺,通過軟件完成數據的存儲、分析、總結、報表。使用者可通過自己的電腦進行用戶合同管理、經營收費管理、財務管理等功能。

2、其他經營財務電腦上設置雙IP,一個用于分公司內部,一個用于和財務服務器進行數據共享。既實現了數據互通,又不影響日常操作,同時還保證了網絡安全。

五、用戶服務系統

用戶服務系統主要實現了用戶室溫檢測、戶表開關控制、單元閥門開度控制。根據各家繳費情況,實現遠程戶表自動開關控制;根據室溫檢測結果,實現了二次管網的自動平衡;根據整個小區的室溫檢測結果,幫助熱力站進一步節能降耗。

1、現場設備

現場設備主要有電動調節閥、流量計、入戶鎖閉閥、室溫檢測表等設備。同一棟樓的各設備通過屏蔽電纜將485信號傳輸到一個轉發器,之后通過光纖或無線傳輸的方式將信號傳回熱力站。

2、控制設備

熱力站將一臺電腦用作服務器,實現數據的采集和控制,同時利用熱力站的光纖,起到上下對接的作用。通過全網平衡軟件,實現電動調節閥的自動控制,保持二網水路平衡,達到均勻供熱。通過室溫檢測結果,隨時調整熱力站供熱參數,節約熱力站電能。分公司亦可根據室溫檢測結果,調整熱力站一次網流量和溫度,從而節約熱能。通過向上對接財務收費系統,實現鎖閉閥自動控制,當用戶通過移動支付自行繳費后,鎖閉閥可自行開啟;欠費時,鎖閉閥可自動關閉。

六、信息管理層

整個集團公司建立總控中心,搭建智慧供熱平臺,整合生產調度、數據管理、能耗分析、應急管理、客戶服務、收費管理、安全監控等各項內容。

總控中心的網絡以分公司子網為依托,以分公司為單位,往上搭建上層數據傳送的網絡層,把分公司數據通過數據網關上傳到總控中心服務器。這樣有效降低了大數據量,減輕了服務器負擔,提高了傳輸效率。

七、結束語

總之,熱網的智能化是熱力企業發展的必由之路。供熱企業應著眼于未來,盡早建立一套合理高效的智慧熱網。