集中供熱的智慧化管理與控制策略探討

高飛 楊波

摘 ? ?要：智慧供熱技術不僅能夠解放繁重的體力勞動，還將進一步解放腦力勞動，為供熱行業決策者提供更多管理及創新的空間。智慧供熱將提供安全、舒適、便捷的供熱系統，不斷滿足人民日益增長的美好生活需要，推進社會進步。本文基于集中供熱的智慧化管理與控制策略探討展開論述。

關鍵詞：集中供熱;智慧化管理;控制策略

1 ?引言

智慧化換熱站是實現智慧供熱的重要環節和關鍵節點，只有在換熱站建設過程中對換熱器、水泵、閥門及管道工藝等暖通硬件設備的質量嚴格把關，同時高質量建設換熱站各種溫度壓力測點、實現換熱站電動閥-水泵聯動、補水泵與水箱液位聯動等連鎖措施，才能實現換熱站的按需供熱和熱源能力不足時的熱量調控，對供熱企業的科學生產經營和精細化管理起到了積極的作用。由此將不斷提升供熱系統的智能化、信息化水平，才能實現環保與民生改善的雙贏。

2 ?智慧化供熱現狀以及發展趨勢

隨著社會的發展和進步，以互聯網為基礎的大數據時代已經在為人們的日常生活和工作提供著極大的便利，但是，大數據時代的到來，也加速了各行各業的變革，以電子信息技術和互聯網為核心的數據共享和智能化已經成為了各行各業在未來的發展方向。作為供熱企業，關乎百姓在冬季的正常生活和資源的大量消耗，供熱工作中如何更好地引入智慧化的管理，決定著供熱企業能否滿足當下的時代和居民需求，也就是決定了集中供熱企業在未來的發展前景。供熱管網的動態熱特性研究不僅對于供熱系統的優化運行是非常重要的，比如說確定熱源和水泵的啟停時間、根據熱負荷調節熱源的供熱量以滿足建筑的熱需求，減少建筑供熱能耗，提供建筑供熱質量等;同時對于研究可再生能源供熱（比如風能、太陽能等）也是必須的研究內容。可再生能源具有隨機性、波動性、不確定性的特點，當利用可再生能源供熱時，勢必會造成供熱系統的波動，影響供熱系統的安全穩定運行和供熱質量。而供熱系統動態熱特性的研究不僅可以為可再生能源供熱提供安全供熱的保障，同時通過供熱系統熱動態特性研究獲得并利用供熱系統的熱慣性，可以提高可再生能源供熱的經濟性和環保性。但是與供熱管網穩態熱特性建模相比，動態熱特性建模需要追蹤流體在管道中的傳遞時間、流體在傳輸中的熱損失以及管網在當前時間之前的溫度分布，所以動態熱特性建模將更加復雜。

3 ?集中供熱系統的構成

城市的集中供熱系統是一個十分復雜的系統，該系統運行的過程中，對于其內部設備和結構的構成都有著很高的要求，組成元素很多，而組成元素之間的構建方式又會使系統的運行呈現出不同的效果，如果元素的構建不合理，就會影響到集中供熱系統的運行水平。集中供熱系統的內部構成要素主要包括熱源、熱力網和熱用戶，熱源指的是供熱的熱源，是供熱系統建設的重要基礎;供熱網指的是集中供熱系統的運行網絡，對于集中供熱系統功能的發揮也有著關鍵性的作用;熱用戶指的是供熱系統的最終服務用戶，是整個集中供熱系統運行的末端要素。所以在城市的集中供熱系統運行過程中，要求設計方必須要嚴格控制好集中供熱系統的內部構成，對相關要素進行有效協調，充分發揮出集中供熱系統的運行效果。

4 ?智慧化管控原理

換熱站智能控制系統通過對模擬量和開關量信號的采集，利用現代工業自控技術、計算機技術、通信技術、物聯網技術，實現由傳統的人工操作模式向現代化、自動化、智能化的模式轉變，最終實現自動控制與無人值守。智慧化管控的原理，實際上就是利用了物聯網作為基礎。物聯網是信息技術高度發展的產物。所謂物聯網，就是利用電子信息技術和互聯網在商品與商品、人與商品之間形成更加智能的聯系。由于商品也是物品，所以這個網絡被稱作物聯網。物聯網的工作原理主要分成3個部分，第一個部分是對物品的全面感知，這個部分實際上就是對商品進行較為詳盡的描述，收集商品相關的各種信息。之所以叫做全面感知，就是這個信息采集過程中是模擬用戶的感知進行信息采集的，所以對于商品的信息采集的更加全面。信息采集之后，需要對信息進行統一的處理封裝然后集中存儲到處理器當中。最后就是當用戶的需求信息發送到控制系統之后，智能化地對商品信息進行篩選和匹配，對于滿足用戶需求的信息進行處理和傳輸。也就是說，物聯網的設計思路實際上是信息采集、傳送和處理與一體的智能化管控網絡。

5 ?高效熱源技術

我國城市集中供暖系統在運行的過程中，熱源是整個系統中的關鍵構成要素，也是集中供熱系統運行的基礎，目前我國很多地區在進行城市集中供暖系統運行時，由于熱源技術比較落后，所以給環境和生態帶來了巨大的負擔。因此隨著我國可持續發展戰略的不斷落實，城市集中供熱系統中已出現了高效熱源技術，高效熱源技術與傳統熱源技術相比，能夠有效提高社員的利用率，降低對環境和生態的影響。

6 ?智能供熱技術

智能供熱技術主要針對的是集中供熱系統的管網自動化調節和運行，該技術在使用的過程中，能夠對城市供熱系統內的相關要素以及供熱過程進行分析，獲取集中供熱系統運行的數據信息，輔助相關人員對其進行調整，這能夠促進城市集中供熱系統運行水平的進一步提升。通過各類傳感器獲取的數據，經大數據分析，可得到可視化分析結果。直觀的顯示各類數據的特點及其相互之間隱含的關系，使其更容易被接受。通過各類數據挖掘算法，深入數據深層，挖掘出以往不易發現或被人忽視的規律。如哈爾濱工業大學王素玉等人通過數據挖掘方法，考慮建筑物熱惰性，引入當量室外空氣溫度的概念，找出了當前供熱負荷與之前幾天的室外空氣溫度的關系。在信息處理中，大量數據的解決非常復雜，通過人工智能代替及模仿人類思維能夠很好地解決這一問題。供熱過程中負荷變化以往多數是通過經驗數值來調整。人工神經網絡具有良好的非線性映射能力、自學習、自適應能力和并行信息處理能力，非常適用于供熱系統負荷預測，從而對負荷調整起到輔助決策的作用。常用的其他預測方法還有小波分析法、支持向量機法、混沌理論預測法等。不同方法之間的輸入變量和預測對象不盡相同。遼寧工程技術大學王東亞等人選取室外溫度、室外風速、日期類型、光照率、時間、供水流量、供水溫度、回水溫度等八個參數作為輸入變量，對供熱系統日負荷了預測。清華大學馬濤等人通過考察供回水溫度、室外溫度、歷史室溫等因素中與預測室溫關系最為密切的歷史信號點，用小波分析法進行數據處理，從而對供熱系統負荷進行了預測。

7 ?結束語

當前供熱還主要依靠燃煤電廠提供熱源，電廠運行難免對大氣造成一定的污染，而霧霾治理工作日益嚴峻，熱力企業粗放式的管理越來越難以適應發展的需要;煤改氣、煤改電造成的能源成本急劇升高，而且脫硫除塵、排放指標的定量考核也造成運行成本的升高。只有靠計算機專家系統代替人工經驗、靠自動化控制代替人力勞動，運用現代化的科學管理技術、自控設備的有效運行，才能實現換熱站的智慧化、自動化運行目標。

參考文獻：

[1] 陶彥吉.集中供熱換熱站控制系統的研究與設計[D].蘭州理工大學，2019.

[2] “中科智暖”城市熱網智控系統[J].自動化博覽，2019（3）：68～71.

[3] 路國偉.集中供熱系統換熱站的節能措施[J].山西建筑，2019（8）：177～178.

[4] 付國棟，謝爭先，肖常磊，趙然.大溫差吸收式換熱技術換熱站應用案例分析[J].建筑熱能通風空調，2019（2）：70～72+83.

[5] 張麗蓉，姜慧琴，陳亮.換熱站由一次側向二次側直接補水全自動節能定壓裝置[J].節能，2019（2）：73～74.