城市智能熱網綜合管控系統應用研究

張　然1天津華電南疆熱電有限公司；2天津華電天投熱力有限公司

城市智能熱網綜合管控系統應用研究

張然12
1天津華電南疆熱電有限公司；2天津華電天投熱力有限公司

本文主要通過對城市熱網的智能調度指揮系統進行詳細設計以及擴展應用的論述，提出針對智能調度指揮管理系統的優化策略思路，讓智能熱網進一步融入城市生活，有利于城市智能熱網的綜合管控。

智能熱網；調度指揮；管理系統

1　引言

進入21世紀，我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但同時也付出了巨大的資源和環境代價。為積極響應國家節能減排政策，更好的發揮集中供暖優勢，我國北方供暖城市已經把一些污染比較嚴重，耗能比較大的小型供熱點進行了關閉，輔以建設一定規模的熱電站，智能熱網已經成為供熱調控的發展趨勢。它依靠更加優越、智能的信息化技術對供熱系統進行智能分析、控制，目前在部分地區已經得到了應用。但受長期傳統的供熱方式影響，目前對新的智能熱網綜合管控的技術理解有限，智能管控技術發展水平還比較落后，智能熱網自身的技術水平需要進行進一步提高。

2　城市熱網智能調度指揮管理系統的設計

城市智能熱網的調度指揮管理系統主要由三部分組成，分別是熱力站、通訊網絡以及調度中心。熱力站位于整個熱網系統的底層，是熱力企業進行供熱工作的基本環節。通訊網絡平臺則是利用有線或者無線的傳輸方式將鍋爐、換熱站、電廠熱源的狀態數據等輸送到調度中心，在傳送數據的同時接受調度中心的指令。調度中心則是負責接收和處理各個環節傳送過來的數據并進行分析然后發出指令。

2.1調度中心的設計

城市智能熱網調度指揮管理系統的調度中心主要是由以下幾個部分組成：

2.1.1工程師站

工程師站是進行智能熱網系統工程開發的平臺，由配備專門熱網管理程序的計算機組構建，可以滿足系統中需要增加被檢測的變量或者控制變量甚至是系統擴容等的系統開發需求。

2.1.2操作員站

操作員站位于中心調度室，用于控制、監視每一個換熱站產生的數據或者報表曲線，操作員對這些數據進行分析整理。操作員站的數量主要是根據供熱工程的規模來決定的，一般至少要配備兩臺工控機用于實現數據的采集、備份。當A操作員站出現問題時，B操作員站可以接替A進行工作，而當A操作員站恢復工作時，B操作員站可以彌補A操作員站故障時缺失的數據，保證數據完整，方便工程師進行二次開發利用。

2.1.3實時歷史數據庫服務器

實時歷史數據庫服務器主要用來處理、存儲、傳輸供熱工作中的實時數據。實時數據的服務器中運行的通信管理軟件，可以幫助完成與每個換熱站以及供熱點之間的通信連接、網絡管理以及協議轉換等等。歷史數據服務器是整個系統中的核心部分，它可以對各個數據的來源進行展示和分析，記錄從各個熱力站采集的數據并且進行長期存儲。而且保證熱網系統的生產運營，為整個系統中的其他工作站和服務器提供數據，同時可以對通信中斷期間的數據進行自動恢復。為了數據的安全性，同樣需要配置兩臺服務器，通過磁盤陣列的方式進行冗余設置。

2.1.4Web服務器

Web服務器是為了讓系統產生的畫面或者報表除了在中央控制室可以查看到以外也能通過Web發布到網上，讓相關的工作人員可以隨時了解系統工作情況。

2.1.5視頻及地理信息服務器

視頻服務器是提供視頻數據的。GIS地理信息系統是為用戶提供一套式的工作模式，可以對換熱站、管網空間等的相關屬性信息以及熱網系統中實時運行數據的進行查詢、輸出和統計，同時能夠對緊急事故提供及時的處理方案。

2.2通訊網絡的設計

通訊網絡連接著整個的熱網系統，換熱站、管道監控、人員等形成一個通訊的整體，是整個熱網指揮管理的樞紐環節。連接各個監控點的通訊網絡對實時運行的數據進行監控、管理和調度。網絡技術不斷發展，可以選擇的通訊網絡的方式也越來越多，有GPRS無線網絡、無線電臺傳輸、VPN網絡、ADSL撥號等。

2.2.1GPRS無線傳輸方式

GPRS無線傳輸方式是以空氣為傳輸媒介，通過無線通訊進行數據傳輸，根據數據的流量來收取一定的費用，覆蓋范圍廣，移動性能好，主要使用在沒有辦法用有線網絡接入的場所。

2.2.2VPN網絡

VPN網絡是利用特殊的加密方式在網絡上將不同地方的幾個換熱站和熱源之間建立通訊線路，可以更好的保證數據傳輸的安全性和可靠性。

2.2.3無線電臺傳輸和ADSL撥號

無線電臺傳輸和ADSL撥號這兩種傳輸方式都比較適用于大面積的區域傳輸，容易受到外界干擾都沒有辦法保證數據傳輸的安全性。

因此目前智能熱網用的比較多的通訊網絡就是GPRS網絡和VPN網絡。

2.3換熱站的設計

現場的儀表儀器設備和現場的控制器是換熱站的兩個主要的硬件設施。主要通過溫度變送器、流量計、壓力變送器、變頻器、電動調節閥等進行數據的采集和運行。PLC控制器以及控制策略、觸摸屏等現場控制器用于處理現場的數據。

智能熱網的結構設計如上述，換熱站分別獨立，方便分別控制，調度室與換熱站通過無線通訊對工作中的各種數據進行監控和處理等等。

3　城市熱網智能調度指揮管理系統的應用

3.1“采集數據”

在智能熱網調度中心建立熱網的實時供熱數據庫，通過通訊網絡與換熱站、人員等實時監控系統進行連接，對數據進行遠程采集、監控設備，實現對人員以及換熱站的自動管理和監控，對換熱站的一次、二次供水回水溫度、水箱液位、室外溫度、循環泵起停以及報警顯示等數據進行采集。

3.2“監控過程”

智能熱網能夠實現供熱管理人員對供熱工作的運行狀態的全面了解，各個參數一覽無遺，工藝流程等也都能夠了解，可以為相關的工作人員提供良好的基礎，為提出更好的決策提供支持。

3.3“報表曲線分析”及“報警系統”

對各個工作參數進行報表曲線分析，方便管理人員對工作性能進行監控和分析。報警系統的設立保證了工作的安全和穩定，對于出現問題的環節能夠及時修正。

3.4“能耗分析”

能耗分析就是把集中采集的數據進行整理、分析和歸納，從而實現熱力的智能管理。智能熱網對換熱站中的水、電、汽的消耗情況進行分析整理，找出最好能的工作環節，方便對其進行修改和整頓，節約供熱所需的能耗，降低成本。

3.5“視頻監控及地理信息系統的集成”

基于地理信息系統建立城市熱網信息管理系統，然后與監控系統進行對接集成，一方面可以利用地理系統對各個換熱站的生產數據進行實時監控，對城市智能熱網進行綜合管理，為有關部門進行新的調度或者決策做參考，另一方面也能將實時監控畫面進行傳輸，讓有關人員進行參考分析。

4　管理調控功能設計與優化調節策略

熱網的管理調控首先要實現對水力失調的控制。但是整個城市區域的熱網調節慣性比較大，調解效果不能很快的表現。因此要采用模擬仿真技術將熱網運行狀況進行模擬，快速對比不同調節方案的調節效果，從而選出最合適的方案，應用到實際運行熱網中。所以功能設計首先是要實現運行數據與模擬仿真系統的對接。在熱網管控系統中，具體的優化調節策略一般分為調節供水溫度、回水溫度、供回水平均溫度或者供熱量四種不同的策略方式。由于供水溫度調節方式能夠比較快速的做出實際的調節反饋，反映調節效果，因此現階段在熱網調節中使用最為普遍。通過在系統中設置獨立的調節模塊，根據實際運行狀況調整換熱站的工作負荷，從而實現對供回水溫度的調控，并給出具體的調節策略。

5　結論

城市智能熱網綜合管控系統通過統一的數據接口，將系統工作過程中產生的各個數據進行關聯處理，得到能夠反映整個熱網系統運行狀態的信息，有利于熱網系統對供熱情況及時掌握，便于調度人員開展工作，從而實現對熱網系統的科學調度，降低事故發生的可能；而且有利于降低城鎮居民取暖的成本費用，提高城市整體的供熱經濟效益。另外能夠有效降低取暖燃料的使用，更好的實現節能減排，實現可持續發展。借助智能互聯產品技術的突破及互聯技術的日益成熟，相信城市智能熱網的應用也必將在城市供熱中占有越來越大的比重，未來智能熱網的綜合管控系統將受到國家的更多的關注和重視。

［1］李志，周振江，張沛武等.承德市供熱網計算機監控系統［C］.//節能環保與熱電聯產學術交流會論文集.1999:196～206.

［2］國海龍.城市智能熱網綜合管控系統應用研究［D］.華北電力大學（北京），2014.

［3］梅德芳.智能熱網的自動化監控［J］.科技創新與應用，2015，（31）:94-94.