智能化熱網運行管控系統建設與應用

◆鐘紹松 楊錦松 許世龍 鄧良富 廖叢林 安躍昆 胡自強 周輝坡

智能化熱網運行管控系統建設與應用

◆鐘紹松 楊錦松 許世龍 鄧良富 廖叢林 安躍昆 胡自強 周輝坡

（福建華電永安發電有限公司 福建 366000）

建設和應用以物聯網、云計算、移動互聯和大數據等為核心技術的智能化熱網運行管控系統，具有處理速度高效、故障精準定位、信息全面采集、降低能耗損耗、精簡人力財力等多種優勢，是有效解決傳統管控方式所帶來矛盾問題的有效途徑，具有廣泛的推廣應用價值。

熱網；智能化；運行系統；管控系統；建設應用

1 引言

隨著國家節能減排政策不斷推進，地方政府環境保護意識逐年加強，區域供熱負荷逐年增加，供熱半徑逐步擴大，熱網覆蓋面積大幅拓展，傳統的供熱方式、運行方式、管控方式凸顯出管控效率低下、供熱不夠均衡、資源浪費嚴重、熱網波動較大等問題，已經難以適應新的熱網運行管控形勢需要。建設和應用以物聯網、云計算、移動互聯和大數據等為核心技術，采用全新開發模式和系統架構，以模塊化、適應性、靈活性、擴展性、通用性為主要特點，實現多類型熱網信息系統的智能管理，對于解決傳統熱網運行管控方式帶來的矛盾問題，提高供熱管理水平和整體經濟效益具有重要的現實和深遠意義。

2 系統功能設計

智能化熱網運行管控系統由熱網監控子系統、生產調度子系統、優化分析子系統、地理信息子系統、檢修管理子系統、經營收費子系統和業務服務子系統等7個子系統構建而成，通過技術平臺對于7個子系統進行融合，實現信息的充分流轉與共享。

2.1 熱網監控子系統

熱網監控子系統主要包括數據采集管理、遠程控制報警和視頻監控偵測三項功能。數據采集管理功能，主要實現遠程讀取計量儀表實時數據及運行狀態，遠程儀表參數信息讀取、配置，將相關信息保存到數據庫，用戶可以報表、曲線方式，查看實時、歷史數據，并根據需要生成各種圖表，導出表格。遠程控制報警功能，主要實現在線監測斷電、電池欠壓、門禁等開關報警信號，系統數據庫同步存儲、查詢，系統通過推送彈窗、APP、短信、聲音、圖標、等聯動方式提醒，顯示詳細報警信息內容。視頻監控偵測功能，通過安裝智能球型視頻監控攝像機，對周邊環境全天候實時監控，自動巡航、守望監控區域，智能分析入侵、越界、移動偵測報警，支持與熱網監控報警聯動，推送報警提醒；攝像機可定時或手動遠程抓拍抄表圖像；攝像機冗余不少于一周存儲、支持斷網續傳，在監控中心存儲不少于一個月，支持存儲擴容；通過系統界面可查看實時畫面、球機控制、歷史數據調閱。

2.2 生產調度子系統

生產調度子系統主要包括熱網運行監控和氣象數據分析兩項功能。熱網運行監控功能，主要實現實時顯示各熱源、換熱站、熱用戶工況數據，供溫、供壓、瞬時熱量等準確數據，針對運行設計全屏顯示頁面，便于直觀展示，實時掌握熱網數據，及時發現熱網問題。氣象數據分析功能，主要實現接入中國氣象局氣象數據中心提供的氣象大數據，采集歷史和實時數據；展示今日、未來三天、未來一周的天氣預報并通過曲線形式展示歷史及未來氣溫走勢；同時對歷史氣象數據進行圖形和數據兩方面的對比，直觀地反映出預報與實況、歷史與今年之間的等等差別，幫助調度人員調整供熱參數，以便巡檢人員能夠合理安排維保工作。

2.3 優化分析子系統

優化分析子系統主要包括管損數據分析和報表統計管理兩項功能。管損數據分析功能，根據采集的相關監測數據，主要實現自動計算各管線熱量、質量管損，可按日、月及任意日期段查詢統計，支持打印、導出報表；系統可按用戶設定輔助積算方式，計算熱用戶終端積算儀斷電期間供熱量，為人工修正積算儀表計數提供參考依據，提高管網分析及財務結算數據準確性。報表統計管理功能，主要實現各種用戶自定義時間段，自定義熱用戶組，供熱相關字段的數值統計報表，支持打印、導出報表。

2.4 地理信息子系統

地理信息子系統主要包括設施分布設計、管網瀏覽查詢兩項功能。地圖管網設施分布設計功能，主要實現用戶在地理信息平臺地圖上，將熱源、熱網、換熱站、井室、設備等編輯錄入，并關聯熱網監控，管線可定義不同顏色區分管線、支線。管網瀏覽查詢功能，主要實現地圖上瀏覽管網設施，監控點的運行數據、用戶信息、預付費等系統的數據，都可以在地圖結合具體位置實時展示；監控點圖標可聯動報警，以不同顏色提示報警信號，顯示詳細報警信息內容。

2.5 檢修管理子系統

檢修管理子系統主要包括管線智能巡檢、故障維修管理、設備運行監控三項功能。管線智能巡檢功能，通過GPS衛星實時定位方式，制定巡檢周期，給巡檢人員分配相應的巡檢任務，包括巡檢人員、巡檢時間、巡檢設備部位、設置統一檢查內容及標準檢查方式；也可針對不同情況臨時規劃巡檢路線，方便熱網人員靈活安排巡檢工作以及跟蹤巡檢軌跡。故障維修管理功能，能根據設施的檢修年限和以往的檢修紀錄，來編制年度、月度檢修計劃，下達檢修計劃，檢查檢修計劃進行情況，儲存檢修記錄并生成各種故障以及檢修報表；支持維修工單推送通知，維修人員及時處理；開放系統接口可與其他缺陷檢修系統對接。設備運維監控功能，在線監測熱網終端、服務中心各種設備的運行工況，故障報警信息，針對檢修設計全屏顯示頁面，便于直觀展示，實時掌握設備工況數據，及時發現處理設備故障。

2.6 經營收費子系統

經營收費子系統主要包括充值收費管理、財務結算報表、計價參數設置、報警控制聯動四項功能。充值收費管理功能，可以選擇任意熱用戶啟用預付費管理，按管理權限流程對熱用戶進行充值、二級審核確認，用戶信息顯示表底數、充值金額、充值時間、可用余額、當前可用汽量、報警狀態、閥門狀態等實時信息。財務結算報表功能，主要實現在每月結算日前，對可用汽量可以進行修正，并根據貿易結算協定，進行實際結算，并生成新的結算報表。計價參數設置功能，系統可根據業務需要自定義各種固定、浮動、分時等計價方式，各熱用戶可單獨設定個性化結算系數，主要結算調整系數因素有煤汽聯動價、用量梯價、煤價指數、運費系數、煤改氣補貼、預付優惠、承兌系數等，系統自動計算扣費并生成自定義結算報表，可查詢歷史結算報表、充值記錄等數據，支持打印及導出EXCEL表格，電子表格符合開票系統、財務系統導入格式。根據采購人提供的銀行或第三方支付接口，開發預付費系統對接，熱用戶可以自助充值、繳費、查詢。報警控制聯動功能，系統可以監控預付費用戶的電動閥門，顯示開關狀態、故障報警，支持手動或費用關聯自動，遠程開關閥門；系統可設置余額低、余額零兩級預警功能，短信通知等方式提醒繳費。

2.7 業務服務子系統

業務服務子系統主要包括移動平臺應用、客戶自助服務兩項功能。移動平臺應用功能，開發熱網管理移動APP平臺，提供移動終端平臺系統，系統用戶使用同一用戶ID和密碼通過手機安全登錄系統，可以打破空間限制、精確傳達精簡信息，可借助手機進行事務處理、數據查詢，各項待辦事務的處理。客戶自助服務功能，熱用戶通過互聯網移動APP、信息發布網站等渠道，可自助查詢用熱、費用等情況，終端設備運行情況，障礙報修等功能；報修登記包括時間、地點、故障信息、報修人、聯系方式、現場照片、錄音留言等；熱網系統平臺上，對客戶投訴、報修流轉處理的工單，可定義推送相關審批處理，支持流程跟蹤、單據查詢。

3 建設原則

3.1 安全穩定性

在管控系統網與公司辦公網之間采取隔離網閘等可靠的技術手段，保證該系統的網絡安全性，防止實時/歷史數據庫服務器受到黑客的攻擊和病毒的侵擾，保證數據不被非法讀取和修改，從而保證數據的一致性和完整性。同時，系統的可靠穩定性是第一要素，供熱企業的生產過程屬于連續運轉的生產過程，如果系統沒有可靠穩定性作為保證，一旦出現故障將會給企業帶來無法估量的損失。在系統設計時要從結構設計、產品選擇以及網絡管理上對此做出保證。

3.2 擴展開放性

系統設計應留有擴展接口，以方便熱力企業內其他供熱控制系統、經營管理系統的接入和后期新建供熱管網系統的接入，以及提供給公司內ERP、上一級綜合能源管控系統的接口。同時，要兼顧系統的開放性設計，包括開放性網絡、支持多協議、具有良好的設備兼容性和互通互連能力等幾個方面；并能與第三方軟硬件兼容，實現系統間的無縫鏈接。

3.3 通用實用性

采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產品和開發技術，保證經過該系統分析處理的數據能夠被上層管理系統所用；允許用戶或第三方依據現有的實時數據庫平臺靈活地進行二次定制開發。同時，系統功能的實用性是衡量任何一個系統設計成功與否的基本標準，在系統功能設計上，首先必須能夠滿足企業的當前需求，同時兼顧企業的長遠發展；系統設計完成后，能夠讓企業以較低的維護投入獲得較大的效益回報。

3.4 科學先進性

建設設計采用新思想和新技術，在系統結構和功能設計方面嚴格考慮數據質量及科學、清晰的數據結構與組織，力求系統的科學性。同時，在滿足當前系統功能需要的前提下，本著高定位、高起點的指導思想，采用先進的軟件設計方法、軟件實現技術，包括系統應用平臺、數據庫技術、開發管理工具等；系統只有順應先進的技術發展潮流，才可能具有較強的生命力。

3.5 經濟可維性

系統在滿足功能要求的基礎上，盡可能降低造價，做到系統性價比高。同時，系統設計要降低熱力企業一般的技術人員的工作難度，保證其不需具備機器語言或編程的知識即可完成系統的組態及流程；系統應具有完備的網絡控制、診斷、測試功能和在線故障恢復能力，最終要使用戶維護起來方便，維護成本低。

4 實踐應用

通過對智能化熱網運行管控系統的深化應用，實現了集中供熱系統與信息技術相結合，有效地保證了集中供熱系統的質量、提升整體運行效率，控制運行成本，降低不必要的成本浪費。

4.1 降低損耗節約能耗效果顯著

智能化熱網運行管控系統的應用，能夠智能分析熱網管線及各分支管線運行數據，優化管線運行方式，減少熱量損失及其管損，平衡供熱負荷達到節能減排的效益；探尋熱力系統自診斷模式，掌握熱網管道運行和設備健康情況，不斷優化提高設備健康水平，降低運營成本，提高供熱企業經濟效益效果顯著。

4.2 精確管控快速決策效果顯著

智能化熱網運行管控系統的應用，通過對用戶供熱故障排查、異常分析、實時數據分析等，形成故障警示提示、數據圖表展示、曲線展示等，整個系統的運行狀態一目了然，為運行管理人員快速制定控制策略提供輔助決策和依據；通過數據推送，實現客服系統、收費系統業務人員的迅速決策及反饋。

4.3 問題導向智能調度效果顯著

智能化熱網運行管控系統的應用，根據熱源的成本計算結果，選擇經濟的運行方式，在突發情況下，也能合理調配各個用戶之間的能量供應，盡量避免各熱力站之間的“爭食”現象，保證供熱質量；在用戶負荷增大的情況下，調度該區域內的熱源點，盡量減少受影響的范圍，即使在緊急狀況下也能夠全面協調熱量的合理分配，保證用戶的用熱品質，有效地解決了管控效率低下、供熱不夠均衡、資源浪費嚴重、熱網波動較大等問題。

5 結束語

智能化熱網運行管控系統的建設與應用，通過大數據分析來智能化管控熱網系統的整體運行，從而實現精確控制、能耗監控、故障監控，達到節能降耗和安全供熱的目的。同時通過加強服務功能，塑造企業形象、形成品牌效應，是真正實現安全供熱、價值供熱、智能供熱、和諧供熱的有效途徑，具有較高的推廣應用價值。

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