基于物聯網技術的集中供熱節能網絡系統設計

冉春雨 李爽

摘要：隨著我國科學技術不斷發展，物聯網作為“互聯網+”的產業，在社會生產各個領域中的愈加廣泛。為了能夠貫徹我國“節能減排”的理念，加強集中供熱節能網絡系統設計工作有著重要意義，這就需要發揮物聯網技術的效能。基于此，本文重點探究基于物聯網技術的集中供熱節能網絡系統的設計方案。

關鍵詞：集中供熱;節能網絡系統;物聯網;系統設計

中圖分類號：X38 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.150

Abstract： With the development of science and technology in China， the Internet of things （IoT）， as an Internet industry， is becoming more and more widespread in various fields of social production. In order to carry out the concept of "energy saving and emission reduction" in China， it is of great significance to strengthen the design of energy-saving network system for central heating， which needs to bring into play the effectiveness of Internet of things technology. Based on this， this paper focuses on the design of the centralized heating energy-saving network system based on the Internet of things technology.

Key words： Central heating; Energy-saving network system; Internet of things; System design

近些年來，隨著我國社會經濟不斷發展，我國集中供熱產業也進入到了發展高峰期，作為城市生活中重要的基礎設施之一，推動集中供熱產業發展不僅可以有效提升城市居民生活水平、改善城市空氣質量，還能夠有效提升能源利用率。特別是在“十三五”和十九大背景下，我國大力倡導節能減排，這也讓集中供熱節能網絡系統設計工作提上了日程。物聯網作為計算機網絡技術發展的產物，通過應用物聯網技術，可以避免出現“信息孤島”問題，推動集中供熱節能網絡朝向智能化方向發展。

1 物聯網技術相關闡述

物聯網技術是通過紅外感應器、射頻識別、全球定位系統、激光掃描等集中而來的新型技術（如圖1）。物聯網技術可以將任何物品與互聯網連接，從而實現信息交換和通訊，從而實現智能化定位、識別、監控、操作等一系列功能。從本質上來說，物聯網技術的核心依然是互聯網技術，也就是在互聯網技術的基礎上所延伸的新型網絡技術，用戶端延伸、擴展到了任何物品之間。

2 集中供熱網絡系統發展現狀

現如今，集中供熱網絡系統已經融合了傳感技術、計算機技術、測控技術、通訊技術、調控技術、集成技術，通過網絡平臺實現了整個供熱區域的遠程監控與調控，實現了集中供熱系統的自動化發展。對于我國來說，我國已經有上千個城市實現了集中供熱形式，但是大部分集中供熱系統依然處于半自動化狀態，運行效率不高，供熱效果不夠理想。我國集中供熱系統可以劃分為熱網、熱源兩個部分，熱源負責對整個供熱系統的供水溫度與循環流量;熱網是對各個換熱站進行熱量分配，但是由換熱站自身獨立控制調節所決定，并非是對整個集中供熱系統進行充分分析自動控制的形式，這就造成了靠近熱源換熱站溫度更高，原理熱源的換熱站溫度較低，出現了供熱不均情況。在此背景下，國家提升了對集中供熱事業的支持，推動了集中供熱網絡系統朝向更新的方向發展。

3 基于物聯網的集中供熱節能網絡系統設計

3.1 系統框架

針對傳統集中供熱網絡系統的問題以及城市供熱需求，基于物聯網技術的集中公共熱系統框架大體上可以分為三個模塊，包括換熱站現場控制模塊、通訊模塊、控制中心模塊（如圖2）。該系統框架的優勢表現在：（1）在傳統供熱網絡系統中，換熱站主要是受到換熱站監控系統進行管控。而本文所提的系統增設了控制中心模塊，并且該模塊還可以劃分為三個部分，包括換熱站遠程監控、換熱站節能運行控制模式、短信報警服務。（2）傳統供熱網絡系統中，換熱站現場控制只有兩個功能，包括數據采集和現場控制。而本文所提的節能網絡系統，除了可以實現以上兩個功能，還可以進行控制中心遠程控制。（3）傳統集中供熱網絡系統中，通信模式主要包括845總線、公共交換電話、無線數轉臺通訊形式。而本文所提但是節能網絡系統可以根據系統實際運行狀態，增設了網絡通訊模塊，采用GPRS網絡傳輸數據信息。

3.2 集中供熱節能網絡工作模式

基于物聯網的網絡系統中，換熱站現場主要的功能為數據采集和換熱站直接控制;控制中心可以對遠程監控、調控換熱站，向換熱站遠程發送指令;通訊系統負責換熱站和控制中心數據傳遞，換熱站現場所采集的信息可以直接傳輸到控制中心當中，而控制中心可以將操控指令直接發送到換熱站現場，并及時反饋操作結果。

3.3 控制中心

控制中心是整個集中供熱節能網絡系統的核心，也是十分關鍵的一部分，控制中心會結合節能網絡運行需求，除了可以對換熱站進行實時監控，同時還增加了換熱站節能運行控制模式和短信報警服務。在實際運行當中，控制中心結合通訊模塊可以實時掌握換熱站的運行狀態，并且系統會根據數據信息對換熱站展開遠程控制，發送操控指令，換熱站此時執行操作，從而實現自動化控制。同時集中供熱節能網絡可以結合氣象數據、用戶特點、建筑對供熱影響展開綜合分析，采取科學的換熱站節能運行模式。在控制中心發現換熱站出現了數據異常時，會自動報警，并且結合短信報警服務，可以全天候傳遞報警信息，保證換熱站的運行安全。

3.4 集中供熱節能通訊網絡

根據集中供熱節能系統工作模式，通信網絡主要是負責換熱站、控制中心信息傳遞，保證信息安裝轉換與傳遞。集中供熱節能網絡系統包含著控制模塊、換熱站現場控制模塊、通訊模塊，數據控制中心與各個換熱站之間屬于“一對多”形式。其主要功能包括：（1）換熱站傳感器將采集的信息傳輸給控制中心;（2）控制中心根據上傳信息將指令下發給換熱站現場控制;（3）換熱站現場做出命令動作并將動作信息反饋給控制中心。

3.5 換熱站現場控制

換熱站現場調控可以結合室外溫度變化，決定整個系統的供熱量，實際采集供熱信息和設定閾值進行比較之后，采用PID閉環調節方法，控制器傳輸信號到電動調節閥門，自動控制調解閥門開度，這樣即可改善一級網側流量，實現二級網側熱量調節。溫度曲線給定方法包括自動、手動另種形式，也就是可以人工修正中心控制中心溫度曲線。同時可以采用分組分段溫度調節曲線，在某個特定時間點，設定一個二次供水閾值，對一次供水閥開度進行調節。預留三個空間，包含恒溫運行的起止時間以及二次供水溫度，如果系統控制器達到了系統所設定的恒溫運行時間，此時就會按照設定溫度運行。一旦達到了恒溫結束時間，可以重新按照壓線運行溫度所設定的曲線運行。系統運行中還會根據二次供水、回水壓差，調節循環泵變頻的頻率，保證實際運行數據達到預設值。

4 結束語

綜上所述，為了能夠降低集中供熱節能網絡系統運行損耗、提升供熱均衡度，本文提出了一種基于物聯網的集中供熱節能網絡系統，該系統包含了控制中心、通訊網絡、換熱站現場控制三大模塊，從而實現自動調節與控制，確保整個集中供熱節能網絡系統運行效能。

參考文獻

[1]徐金鳳.基于物聯網技術的集中供熱節能網絡系統設計與研究[D].天津理工大學.

[2]余保付.基于物聯網的智能供熱系統控制技術研究[D].2016.

[3]鄧小元.基于物聯網技術的能源監測與節能管理系統研究[D].2017.

收稿日期：2019-05-23

作者簡介：冉春雨（1954-），男，漢族，碩士研究生，教授，研究方向為暖通和空調系統節能。