換熱站智慧供熱策略研究

霍志杰

（北京市熱力工程設計有限責任公司，北京 100078）

0 引言

隨著“互聯網+”、物聯網、大數據、人工智能等信息技術飛速發展，“智慧”已成為工業轉型升級的關鍵詞。城鎮集中供熱系統是支撐我國人民生產生活的重要能源基礎[1]。在智慧城市大背景下，如何利用工業自控技術、物聯網技術、計算機積水等技術手段，提高換熱站供熱智能化程度，滿足智慧供熱需求，實現換熱站本地自動控制和智慧監控平臺遠程控制功能，是從事集中供熱行業人員值得思考的問題[1]。

本文從數據采集、安全防范、自動化控制、視頻監控和通信等幾個方面探討換熱站智慧供熱方案，為換熱站智慧供熱建設提供技術建議，從而實現換熱站供熱安全、高效、穩定，提高換熱站運行智能化，提升管理運行效率。

1 換熱站智慧供熱組成架構

換熱站是城鎮集中供熱至關重要的組成部分，由一次側管道、二次側管道、水泵以及各種閥體組成[2]。如圖1所示，換熱站智慧供熱的關鍵就是通過在站內安裝流量計、溫度變送器、壓力變送器、計量表以及各種控制設備，完成對換熱站運行參數監測和對設備進行控制，實現換熱站無人值。

圖1 換熱站工作原理

2 換熱站智慧供熱監控部分技術要求

數據是智慧供熱的基礎，換熱站作為一個獨立的系統，要具備對整個換熱站內關鍵數據采集、顯示、記錄和上傳的能力。工作站安裝在換熱站的值班室內，人機界面選用12寸以上觸控式顯示屏，能夠存儲站內3年以上數據。

2.1 數據采集部分

（1）運行參數。溫度、壓力、流量等運行參數是換熱站智慧供熱的基礎，對管理人員監測換熱站運行情況、判斷供熱狀態起著決定性作用。①一次水供回水溫度、壓力，瞬時流量和累計流量；②采暖系統一次回水、二次供回水溫度；③生活水系統一次回水、二次供水溫度；④水箱液位，超高、超低液位。

（2）能耗數據。能耗數據判斷供熱效率的關鍵數據，通過能耗數據能夠掌握換熱站能耗情況。工作站應能存儲3年以上能耗數據，為節能減排提供基礎參考。①站內熱量，在站內一次側總管安裝熱量表，采集換熱站累計用熱量；②站內電量，在站內電源進線柜內安裝遠傳電表，采集換熱站累計用電量；③站內水量，在站內補水管上安裝遠傳水表，采集累計用水量。

（3）安防數據。為保障換熱站安全、可靠、穩定運行，實現換熱站連續穩定供熱，需要對站內安防數據進行實時采集，為及時發現、消除安全隱患創造條件。①地面積水，在熱機間最低點安裝地面積水傳感器，站內管道泄漏時及時報警[3]；②煙感信號，站內安裝煙感探測器，當發生火災時及時報警；③環境溫度，站內安裝環境溫度傳感器，監測站內溫度；④環境濕度，站內安裝環境濕度傳感器，監測站內濕度；⑤門禁系統，在入口安裝門禁設備，同時具備考勤、巡更功能。

圖2 智慧換熱站數據采集系統圖

2.2 自動控制部分

工作站是換熱站自動控制的核心，既能獨立運行，達到換熱站無人值守要求，也能與智慧監控平臺監控進行雙向通信[4]。工作站應具備下列控制功能：

（1）一次總口流量調節。工作站接受工作站面板或智慧監控平臺的控制信號，通過一次回水總管上流量限制器完成對換熱站用熱的控制，可根據室外溫度對應一次總口回水溫度曲線自動調節一次總口流量，也可以采取一次總口回水溫度定值控制。

（2）二次側供水溫度調節。工作站可根據室外溫度對應的二次供水溫度曲線自動調節采暖系統二次側供水溫度，或采取二次供水溫度定值控制和時段控制。室外溫度的監測以氣象臺數據為優先參考，由智慧監控平臺下發至工作站[2]。

（3）循環水泵和補水泵控制。采暖系統循環水泵和補水泵變頻運行，控制工藝圖如圖3所示。①采暖系統有兩臺循環泵，一用一備[5]。工作站可下達指令給循環泵變頻控制柜，任選一臺泵，按該系統二次供、回水總管壓差設定值變頻調速運行，變頻器故障時聲光報警，提醒手動起動備用泵[3]。②采暖系統有兩臺補水泵，一用一備。工作站可下達指令給補水泵變頻控制柜，任選一臺泵，按二次系統補水定壓設定值變頻調速運行，變頻器故障時聲光報警，提醒手動起動備用泵。工作站可實現補水泵與水箱水位聯鎖控制，水箱低液位時停泵，待水位升至高液位時允許啟動補水泵，液位信號來自水箱上的液位信號器。

圖3 換熱站控制工藝圖

（4）生活熱水系統。①工作站檢測生活熱水系統二次供水溫度、一次回水溫度，通過比較其檢測值與設定值，在保證一次回水溫度不超溫的前提下控制一次側電動調節閥開度，使二次供水溫度滿足工藝要求，并檢測電動調節閥開度[4]。②生活熱水系統兩臺循環泵，一用一備，可以手動起、停，也可以自動控制。自動控制：1.溫度控制，按生活熱水系統二次回水總管溫度設定值起/停水泵，即：低溫（40℃）起泵，高溫（55℃）停泵；2.時間控制，以時間點為設定值起/停水泵；3.周期控制，以水泵起/停的間歇周期為設定值起/停水泵。

3 換熱站智慧供熱視頻監控系統技術要求

在換熱站內關鍵位置、出入口安裝攝像頭，對現場情況進行監視，視頻信息通過視頻監控柜上傳至智慧監控平臺，視頻監控柜能夠顯示、存儲，上傳視頻信息，可存儲6個月以上視頻數據。圖4為換熱站視頻監控系統圖。

圖4 換熱站視頻監控系統圖

視頻影像采集：（1）配電室、值班室和熱機間內影像；（2）出入口影像。

4 換熱站智慧供熱通信技術要求

4.1 工作站通信要求

工作站預留標準通信口，能夠通過無線和有線兩種通信方式與智慧監控平臺通信，把采集的所有參數、報警信息上傳至智慧監控平臺，具備接受智慧監控平臺監控的能力，實現遠程監控換熱站的目的。

4.2 視頻監控柜通信要求

由于視頻傳輸數據量大，為保障在監控平臺清晰、流暢采集換熱站視頻信息，需將視頻信息單獨上傳。視頻信息通過視頻監控柜上傳至智慧監控平臺，在智慧監控平臺能夠實時查看監控視頻[5]。

5 結語

本論文對換熱站智慧供熱措施進行探究，從換熱站數據采集、安全防范、自動化控制、視頻監控和通信等幾個方面提出一些思路，以期為換熱站智慧供熱建設提供技術參考。這些措施思路的實施，必將對換熱站供熱安全、高效、穩定運行，提高換熱站運行智能化、提升管理效率、提高供熱質量、降低能耗等方面有所裨益。