淺談智慧熱網技術的發展需求和架構

西安航天自動化股份有限公司　嚴勇鋒

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淺談智慧熱網技術的發展需求和架構

西安航天自動化股份有限公司嚴勇鋒

隨著國民經濟的增長和城市公用事業的發展，傳統方式的城市熱網建設和管理已難以滿足社會的需求，需要城市熱網的建設和管理能夠結合信息技術，發展成為智慧型熱網。本文針對多個專業領域，分析了智慧熱網的需求性，并介紹了智慧熱網的系統和物理架構。

1　智慧熱網的需求性分析

1）發展規劃專業業務需求

依據采集的熱源、換熱站、熱用戶的參數數據，以及網損分析結果，分析變化趨勢，為科學制定熱網建設規劃和年度用熱計劃提供依據，并依據實時水壓圖、溫度流量分布圖、趨勢發展分析為換熱站的拓展及規劃建設提供依據，從而為進一步優化資源配置，提高熱網輸送能力，平衡管網水力工況，為熱網的安全經濟運行奠定基礎。

2）財務、金融專業業務需求

通過熱計量表數據遠傳集抄系統和營銷系統獲得熱用戶用熱信息以及對熱源參數及網損等參數的掌握，從而核算出用熱成本信息，為實施熱計量收費的熱價測算與動態評估提供支持，為熱計量收費熱價政策制定及各種熱價調整提供科學依據。通過加強供熱系統各過程設備運行規范化管理，可提高熱電公司資產管理能力。

3）供熱交易專業業務需求

供熱交易專業需要掌握各熱電廠的各自供熱指標信息，為熱量結算提供依據，系統應能及時提供各熱源供暖期準確每月、每日熱量及供暖期總熱量，各熱源關口壓力、溫度、流量、各熱源補水量等因素等信息，實現熱量及補水量的自動結算。

供熱交易專業還可根據熱用戶的需求預測分析，制定科學合理的月-日-時熱量、關口壓力、溫度、流量計劃，以實現按需供熱的經濟、安全運行。

4）安全監察專業業務需求

安全監察專業需掌握現場設備及熱網的運行數據，以對事故調查和溯源提供依據。該系統的實施能為安全監察專業提供真實、準確的數據，提高事故分析的準確性。

5）信息化專業業務需求

信息化中心和業務應用需要大量的數據支撐，系統“全覆蓋、全采集” 的建設能為其提供及時、完整、準確、唯一的數據，加快推進信息化工程建設進程，為實現數據和業務的集成共享及輔助分析決策奠定基礎。

6）有序用熱精細化管理需求

通過智慧熱網平臺的建設，可以得到大量的供熱系統各過程數據，從而為生產管理人員進行熱用戶用熱需求分析、熱網供熱能力分析、多熱源聯網運行資源優化配置運行分析等提供有利的數據支撐，從而使有序用熱精細化管理的實施成為可能。

7）設備運行管理需求

通過智慧熱網平臺的建設可以根據各設備的運行參數判斷設備的運行情況，從而為供熱設備的檢修、故障處理、預報警節省了時間，從而可以建立完善的設備運行管理制度，保證了供熱系統的安全運行。

綜上所述，智慧熱網平臺的建設是必要的，同時也是供熱公司的發展趨勢。

2　系統架構

為了實現供熱系統的節能運行，熱網需采用質量并調的運行模式。變流量運行的調節技術比簡單系統模式和質調節復雜，人工操作的調節控制難于達到節能目的。

作為節能型集中供熱系統的重要組成部分，智慧熱網平臺由現場控制設備、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，能夠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。

智慧熱網平臺由五部分組成：

1）感知層（現場設備層）

現場設備層由熱源、換熱站、管網關鍵點的現場需要采集實時運行數據或進行就地控制的設備組成。供熱公司應在熱網總出口、管網關鍵點、換熱站內、樓棟前等各個重要監測點安裝熱量表，這樣就可以得出熱源供熱的綜合效率以及平均管網輸送效率，以便及時的發現供熱系統浪費能源的地方，及時的維修和優化改進，促進供熱系統的節能運行。

2）采集層

智慧熱網平臺是分布式計算機網絡監控系統，即調度中心與就地采集控制器分工協作進行監控，站內供熱量的自動調節決策功能完全“下放”給就地的智能控制器，調度中心只負責全網參數的監視以及總供熱量、總循環流量的自動調控。在這種情況下，即使調度中心和站內控制器通信中斷，站內控制器依然按照預先設定的控制方式和控制參數進行自動控制（比如一次回溫的溫度曲線、閥門定值等）。當網絡恢復，控制器會將斷線期間內的歷史數據發送到調度中心。熱源總出口和管網關鍵點采集器的主要任務是采集就地熱表和管道壓力數據，不具備控制功能。

3）網絡層（通訊信道層）

現場設備層與上位智慧熱網平臺層通過通訊信道層進行數據的雙向交換。汽-水換熱站可配備監控攝像頭設備，視頻數據采用ADSL/3G通訊鏈路與監控中心實現通訊，汽-水換熱站運行數據利用ADSL/CDMA/GPRS通訊鏈路與監控中心實現通訊；水-水換熱站可不配備監控攝像頭，數據采用ADSL/CDMA/GPRS通訊鏈路與監控中心實現通訊。通訊信道層由公用通訊服務商提供并維護，可以確保通訊網絡的暢通和穩定數據層（接收、存儲、發布）。

數據層對接收到的現場運行數據進行篩選與驗證，對符合協議的數據進行分類整理，并存儲在安全可靠的分布式數據庫系統中。發布系統通過嚴格的身份認證對使用者開放數據的訪問權限。

4）訪問層（監控分析與經營決策層）

系統使用者通過智慧熱網平臺完成數據的收集、控制、統計、分析、總結，并根據分析、總結的智慧熱網平臺數據控制現場設備層各就地設備的運行，從而完成智慧熱網平臺的各種控制功能。使用者可以通過工程師站、平板電腦、智能手機等設備隨時隨地訪問平臺獲取所需信息或進行遠程控制，同時系統也可將關鍵數據和畫面通過大屏幕及LED屏幕進行顯示。

3　物理架構

系統物理架構是指智慧熱網平臺實際的網絡拓撲構成，從物理設備的部署層次和部署位置上給出形象直觀的體現。智慧熱網平臺從物理上可根據部署位置分為調度中心、通訊網絡、換熱站（管網關鍵點和熱源總出口）三部分，其中調度中心上位系統建議單獨組網，與客服系統、辦公系統、財務系統、收費系統和其它應用系統等采用防火墻進行安全隔離。

智慧熱網平臺物理架構如下：

1）調度中心主要由數據庫服務器、應用服務器、接收服務器、接口服務器、WEB服務器、視頻服務器、操作員站、工程師站、大屏幕、企業級防火墻、智能交換機以及相關的網絡設備組成。

2）通訊網絡是指調度中心接收服務器與控制采集終端之間的遠程通信信道，主要包括GPRS/CDMA/3G無線公網信道，ADSL有線公用信道。

3）換熱站除基礎設備外，還應包括智能控制器、一次網熱量表、二次網分支熱量表、室外溫度傳感器、溫度和壓力測點、一次側電動調節閥、二次網循環水泵以及二次網定壓補水泵、變頻器和視頻攝像頭等設備組成。

4）管網關鍵點和熱源總出口必須安裝熱量表和壓力測點。

5）由于二次網的最不利點是動態變化的，對于變流量的熱計量系統這個特點更明顯，所以為了最大程度的消除二次網熱力和水力平衡問題，必須在樓前安裝樓棟熱表，在增加樓棟熱表的前提下，再增加自立式壓差閥或者遠控調節閥，不僅能實時監測流量還能進行調節。

4　結束語

總之，熱網的智能化是大的發展趨勢，供熱企業應當著眼于未來，重視熱網技術的發展新動向，盡早建立一套合理、完善的智慧型熱網，提高供熱效能。希望此次理論研究可以起到拋磚引玉的作用。