熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)

馬繼紅 郭世璋 趙艷芳

（邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，河北邯鄲 056005）

引言

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在熱網(wǎng)發(fā)展中起著相當重要的作用。國外的集中供熱系統(tǒng)通常使用“量調(diào)節(jié)”的方式，即基于流量調(diào)節(jié)的控制方式，著重關(guān)注供回水壓力的差值，當壓差小于設(shè)定值時，為維持所需求的壓差而增大系統(tǒng)中的循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。但是發(fā)達國家的集中供熱方式，都有高質(zhì)量、高性能的控制設(shè)備做為基礎(chǔ),在房屋建筑方面的資金投入也較大，這些方式不能完全適用于我國大部分地域的集中供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制。

我國發(fā)展起來的集中供熱與國外相比存在很大差距。為了使我國當前的集中供熱系統(tǒng)良性運營，建立監(jiān)控中心是重中之重，目的是對區(qū)域內(nèi)的換熱站進行集中調(diào)度，統(tǒng)計分析釆集實時數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)對系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，從而控制二次網(wǎng)的供水溫度，達到預(yù)計的供熱效果，并且節(jié)省能源，降低消耗。利用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)進行控制能夠創(chuàng)造非常巨大的經(jīng)濟和社會效益，減少能源浪費，增強環(huán)境保護，確保熱網(wǎng)穩(wěn)定、高效、安全運行。

1 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的意義

針對我國現(xiàn)在的供熱情況，利用先進的自動化技術(shù)逐步實現(xiàn)熱網(wǎng)系統(tǒng)的自動控制和實時監(jiān)控，對保證供熱系統(tǒng)安全、平穩(wěn)、高效的運行是極為重要的。只有提高供熱系統(tǒng)的自動化水平和行業(yè)的管理水平，才能有效地提高供熱系統(tǒng)的供熱能力。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對于保證及時供熱、實時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)、減少能源消耗、提高熱能利用效率、環(huán)保等方面具有非常重要的意義。

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)融上下位機、組態(tài)、通信、換熱站等技術(shù)為一體。它具有以下重要意義：

（1）熱網(wǎng)控制解決熱網(wǎng)分支流量調(diào)配不均問題，使熱網(wǎng)達到平衡狀態(tài)，極大程度上提高熱能利用效率；

（2）根據(jù)室外的溫度變化，換熱站自動調(diào)節(jié)供水溫度，大大地節(jié)約能源，減少消耗，提高供熱的能效；

（3）熱網(wǎng)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)保持同步，采集實時數(shù)據(jù)并下傳控制命令；

（4）報警機制相當完善，最短的時間內(nèi)及時發(fā)現(xiàn)故障并提示報警，對故障點做出快速準確判斷；

（5）通過仿真系統(tǒng)對熱網(wǎng)進行水壓、熱量計算，使熱網(wǎng)運行達到最佳；

（6）比較研究歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，分析是否存在故障問題，是否有管網(wǎng)或設(shè)備需要維修，及時排除故障，保證系統(tǒng)安全運行；

（7）熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠保證及時供熱、實時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)、減少能源消耗、提高熱能利用效率，同時也是對城市熱網(wǎng)實施集中監(jiān)控和科學(xué)管理的有效方式。

2 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的工藝設(shè)計

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心（MCC）基于C/S+B/S 結(jié)構(gòu)，由2 臺冗余應(yīng)用服務(wù)器、2 臺冗余數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、磁盤陣列柜和3 個操作員站及2 個工程師站組成，服務(wù)器通過EthernetLAN 和工程師站、操作員站相連，當一臺服務(wù)器故障時，備份服務(wù)器自動切換，備份服務(wù)器用最近數(shù)據(jù)更新。

系統(tǒng)采用“分散控制、集中監(jiān)管、全網(wǎng)調(diào)度”的模式，建立起一個集過程控制、監(jiān)視和計算機調(diào)度管理于一體且具備良好開放性的監(jiān)控系統(tǒng)，即在每個換熱站安裝控制單元進行就地監(jiān)控以及數(shù)據(jù)遠傳處理，監(jiān)控中心配置供熱運營組態(tài)軟件，通過光纖與各換熱站之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，完成整個供熱系統(tǒng)運行的監(jiān)測與自控，真正實現(xiàn)無人值守。其工藝如圖1所示。

圖1 工藝圖

3 二次網(wǎng)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)建設(shè)

通過在二次網(wǎng)部署遠控流量調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器、低功耗數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備進行二次管網(wǎng)實時監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)及分析。二次網(wǎng)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 二次網(wǎng)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)框架

系統(tǒng)功能包括：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，涵蓋小區(qū)、樓宇、單元、用戶信息，設(shè)備信息、設(shè)備故障信息等；

（2）熱力站實時數(shù)據(jù)管理（包括流量、熱量、溫度、壓力等）；閥門控制（包括閥門開關(guān)控制、流量控制、控制模式設(shè)定等）；

（3）水力平衡分析，以表格和圖形化形式實時展示水力平衡分析數(shù)據(jù)，供暖調(diào)控情況清晰可見；

（4）溫度分析管理（包括室外溫度采集、室內(nèi)溫度采集和預(yù)測、供回水溫度分析等）；

（5）設(shè)備故障報警，移動端應(yīng)用和展示。

根據(jù)已部署的室溫采集裝置建立室溫預(yù)測算法模型，實時預(yù)測用戶溫度并進行低溫報警，通過優(yōu)化算法實現(xiàn)戶端供水流量按需分配，并調(diào)整智能閥門調(diào)節(jié)水力平衡。例如選用戶控閥解決住戶間的熱量失調(diào)問題，使每戶流量恒定；選用無線溫度采集器進行熱量調(diào)控。

4 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通信方式

4.1 DTU手機卡短信通信

DTU手機卡短信通信，信息量小，速度慢，易死機；如遇二次管網(wǎng)崩裂泄水，中控不能及時發(fā)現(xiàn)，不能及時處理，后果不堪設(shè)想。信號不穩(wěn)定，易斷網(wǎng)，若在全網(wǎng)升降溫統(tǒng)調(diào)時，全網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)非常困難，供暖差，不節(jié)能。受換熱站位置和環(huán)境影響大，比如地下?lián)Q熱站通信時，較困難，雖然采用天線延長線，信號差，通信品質(zhì)差，通信耗流量大，費用消耗大。因此，采用DTU手機卡短信通信，用于遠程實時監(jiān)控集中供熱系統(tǒng)，存在諸多致命的問題，已經(jīng)逐漸退出該系統(tǒng)。

4.2 有線光纖通信

有線光纖通信組成的是局域網(wǎng)，只是利用小區(qū)現(xiàn)有的光纖網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，不消耗其他的信息流量，不消耗收費的流量，成本比寬帶更低，比DTU手機卡短信通信費用更低。通信速度快，信息量大，可靠性超高。全網(wǎng)升降溫統(tǒng)調(diào)時，全網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)非常容易，調(diào)節(jié)響應(yīng)快，調(diào)節(jié)性能好，供暖和節(jié)能效果好。信號可靠且穩(wěn)定，不受換熱站位置和環(huán)境影響。通信帶寬大小可人為調(diào)整，后續(xù)增加視頻監(jiān)控方便， 真正實現(xiàn)無人值守，遠程監(jiān)控智能化、信息化，實現(xiàn)智慧熱力。

結(jié)束語

監(jiān)控中心將實時全面地監(jiān)控?zé)嵩础⑼饩W(wǎng)、熱力站以及通信網(wǎng)絡(luò)的運行情況，根據(jù)外網(wǎng)熱負荷的預(yù)測和變化，通過首站調(diào)度中心調(diào)節(jié)熱網(wǎng)按需供熱，以滿足供熱管網(wǎng)的水力及溫度均衡，實現(xiàn)用戶按需供熱的要求和達到節(jié)能降耗的目的。