物聯網技術背景下的換熱站自動控制系統

李 順

（太原學院 山西 太原 030032）

1 引言

伴隨著現代城市化的發展，城市環境與能源消耗現象逐漸嚴重，采用集中供熱的方式在改善城市環境、降低能耗節約能源等方面有著顯著的效果，是國家及全社會大力推行的環保節能措施，集中供熱規模的不斷擴大，對熱力管網進行科學化的管理具有十分重要的現實意義，物聯網技術的應用，很大程度上促進了換熱站自動控制系統的實現。

2 換熱站自動控制技術概述

在集中供熱系統中，熱換站是非常重要的一環，在這個系統中占據分量較重，在科學技術的不斷革新與應用背景下，熱換站逐漸趨于自動化控制，傳統的人工運行管理模式逐漸被取代轉變為無人值守換熱站，不僅降低了相關工作人員的勞動強度，還可以將熱能合理按需分配，在降低能源浪費的同時實現能源的高效利用。但由于各種因素的制約，換熱站還無法實現真正意義上的無人值守，加強換熱站自動控制系統研究力度，提高換熱站的智能化與自動化水平，對物聯網技術與換熱站自動控制系統的高度融合進行研究具有重要意義[1]。

物聯網技術的優勢與發展使其在各個領域都得到了廣泛應用，可以有效提升各領域的智能化服務水平。由此可以看出，基于物聯網技術的換熱站自動控制系統在未來的發展中具有良好、廣闊的發展空間，可以在一定程度上實現換熱站自動控制系統的無人化操作運行。

3 基于物聯網的換熱站自動控制系統

3.1 系統組成

熱換站自動控制系統中主要由多種測量與控制儀表、擴展模塊與PLC、GPRS通信模塊、天線、變頻器、模擬量輸入與輸出單元以及循環泵等零部件組成；物聯網主站平臺則是由工業控制計算機、服務器軟件、組態軟件、寬帶網絡等組成[2]。

3.2 控制原理

基于物聯網技術的無人值守換熱站自動控制系統可以對補給水箱的溫度、壓力、流量、水位等模擬信號以及循環水泵、補給水泵的運行狀態等開關信號進行采集和控制，中央控制站計算單元建立數學模型，通過一系列的計算操作后，將計算結果輸出到換熱站控制單元，實現對供熱過程的有效監控。

具體設計包括換熱站內相關設備、閥門、控制裝置、儀表、管路等裝置，根據熱網的工作條件與不同的狀況，對熱網的熱媒和傳輸加以調整和轉換，并將熱量分配給供熱用戶系統，從而滿足用戶的不同需求。同時還可以根據系統運行的實際需求，對熱媒的參數等進行集中測量與檢測。物聯網技術的融入，主要是為了利用其監控系統承擔各分站的換熱、管理和監控等各項任務，確保熱力管網的安全、可靠、低能耗的運行，高效率地完成供熱任務。

4 物聯網技術背景下的換熱站自動控制系統軟件設計

4.1 控制方式分析

在換熱站自動控制系統中，管網水損失是不可避免的，因此有必要對補給泵補給水量進行控制，以保證系統的正常運行。在這其中，傳統換熱站的泵電機與城市電力直接相連，以工頻模式運行，熱負荷不會影響輸出的流量。沒有外部溫度傳感器和PLC，循環水泵的輸出流量就不能進行調節，循環水泵電機的轉速依賴于變頻器的調節，以此滿足供熱負荷的需求，使水泵電機隨著熱負荷的變化而變化，通過調節能量需求，最大程度上降低能耗量。除此之外，變頻器還可以提高系統的功率藝術，降低電機的無功損耗，提升供電效率與質量。

為了實現基于物聯網技術換熱站自動控制系統的高效穩定運行，需要采用備用泵運行邏輯、PLC控制、變頻泵等來實現泵速的調節。在該系統中，應使用三臺循環泵、一臺變頻器，利用變頻器推動多臺循環泵的穩定運行。通過對循環泵的輸出流量進行一定的控制，利用基于物聯網技術下的自動控制中PLC和變頻器實現通信功能，將傳感器檢測到的溫度傳輸至系統內，系統做出相應的響應，將控制指令返回至變頻器，從而實現溫度的自動調節與控制。

4.2 變頻調速技術

換熱站需要根據多方面的需求對供熱量進行及時優化與調整，多采用的是雙調節控制方式，通過端口靜態方式對供熱量進行調整，同時完成循環泵的流量控制和二次供水的溫度設定，此類控制方法的節能效果非常顯著。變頻調速技術主要是應用在補水系統方面，保證補水系統的正常運行[3]。根據恒壓供水原理，可以實現定點補水。當換熱站的供熱系統熱水在運行時，出現管道或閥門泄露，循環水的水壓會受到很大的影響出現明顯的降低效果，在這種情況下，若供水不及時，則會對供熱系統產生極大的影響，導致其無法正常運行。因此，可以利用變頻調速技術對其進行改善與優化解決循環水壓力方面的問題，實現正常補水。

物聯網技術在這其中充當的是實現無人值守換熱站模式，通過利用物聯網技術的特點與優勢，在信息生成與數據操作通訊之間，依靠系統運行監控管理系統，對運行數據進行集中收集與分析，實現對整個系統的實時控制，并結合預分析信號、現場儀表信號采集，實現熱換站自動控制系統間的互相反饋與通訊。

5 結語

換熱站是實現用戶與供熱站間聯系的重要環節，其安全穩定運行直接影響到供熱質量與安全。傳統人工管理模式在事故安全隱患發現方面存在一定缺陷，無法正確判斷與分析熱力管網的運行工況。因此，今后還需加強換熱站自動控制的研究力度，提高物聯網技術的應用深度，促進換熱站自動控制水平的全面提升。