智慧供熱系統(tǒng)框架和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

薛 瑞

太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司 山西 太原 030024

一、智慧供熱系統(tǒng)框架

智慧供熱系統(tǒng)包括：供熱運(yùn)行生產(chǎn)管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、經(jīng)營(yíng)管理與財(cái)務(wù)系統(tǒng)、用戶服務(wù)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)等。

其中最主要最龐大的為供熱運(yùn)行生產(chǎn)管理系統(tǒng),該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)發(fā)布,大數(shù)據(jù)分析,全網(wǎng)平衡調(diào)控,并具備數(shù)據(jù)異常和設(shè)備故障的主動(dòng)推送功能,提高熱力公司主動(dòng)解決供熱問(wèn)題的能力,提高供熱服務(wù)質(zhì)量以及設(shè)備的管理水平。

二、生產(chǎn)管理系統(tǒng)架構(gòu)

供熱運(yùn)行生產(chǎn)管理系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、采集設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)軟件等無(wú)縫集成,自動(dòng)化程度高,能大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高熱效率,節(jié)約能源,有效降低供熱成本。

該系統(tǒng)由四部分組成：

1、就地設(shè)備層

就地設(shè)備層由熱源、熱網(wǎng)、換熱站、熱用戶關(guān)鍵點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成,主要有現(xiàn)場(chǎng)儀表(溫度、壓力、液位變送器、流量計(jì)、熱量表、振動(dòng)傳感器等)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)閥等)和傳動(dòng)系統(tǒng)(變頻器等)。這樣就可以隨時(shí)了解各點(diǎn)的供熱狀態(tài),分析供熱的綜合效率,調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡,及時(shí)維修和優(yōu)化改進(jìn),促進(jìn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

2、設(shè)備控制層

使用PLC 模塊實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)執(zhí)行操作指令,使用I/O 模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集,使用操作界面實(shí)現(xiàn)就地控制,使用通信接口模塊與絕大數(shù)通訊手段無(wú)縫對(duì)接。最終實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與現(xiàn)場(chǎng)控制器分工協(xié)作又統(tǒng)一管理。

3、通信網(wǎng)絡(luò)層

利用通信運(yùn)營(yíng)商組建VPN 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)下層和上層的聯(lián)網(wǎng)。例如：可采用移動(dòng)的PTN 組網(wǎng)技術(shù),或電信的IP-RAN 組網(wǎng)技術(shù)。熱力站點(diǎn)采用光纖專線接入;站內(nèi)PLC 通過(guò)專線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)的、穩(wěn)定的、安全的傳送到分公司中控室上位服務(wù)器。

4、中央監(jiān)控層

在分公司中控室搭建網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器、工程師站、企業(yè)級(jí)防火墻等設(shè)備,通過(guò)安裝的網(wǎng)絡(luò)軟件完成數(shù)據(jù)的收集、控制、統(tǒng)計(jì)、分析、總結(jié)。使用者可通過(guò)工程師站或智能手機(jī)等設(shè)備隨時(shí)訪問(wèn)平臺(tái),獲取信息;同時(shí)系統(tǒng)也可將關(guān)鍵數(shù)據(jù)和畫(huà)面通過(guò)大屏幕進(jìn)行顯示。

三、視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

熱力站點(diǎn)比較分散,安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)既可解決安保問(wèn)題,又可進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域檢測(cè),還可減少雇用人員,從而降低成本。

1、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層由各站點(diǎn)的攝像機(jī)、監(jiān)聽(tīng)器、報(bào)警探測(cè)器、硬盤(pán)錄像機(jī)、交換機(jī)等組成。攝像機(jī)可使用固定攝像機(jī)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)門(mén)窗、過(guò)道;使用云臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)測(cè)大的生產(chǎn)車間。各設(shè)備之間以及設(shè)備和外網(wǎng)之間通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2、通信網(wǎng)絡(luò)層

熱力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)亦可采用運(yùn)營(yíng)商搭建的VPN 網(wǎng)絡(luò),使用光纖專線接入。目前中國(guó)電信認(rèn)可的IP-RAN 方案為核心SR+匯聚、接入層增強(qiáng)型路由器方案,其中IP-RAN 設(shè)備主要定位于IP城域網(wǎng),位于城域網(wǎng)的接入、匯聚層。可方便的實(shí)現(xiàn)上下數(shù)據(jù)相連。

3、中央監(jiān)控層

在分公司監(jiān)控室搭建總控制臺(tái)。總控制臺(tái)中主要的功能有：視頻信號(hào)放大與分配、圖像信號(hào)的校正與補(bǔ)償、圖像信號(hào)的切換、圖像信號(hào)(或包括聲音信號(hào))的記錄、攝像機(jī)及其輔助部件的控制等等。總控制臺(tái)亦可設(shè)有“多畫(huà)面分割器”,通過(guò)BSV液晶拼接技術(shù),可以在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)顯示出四個(gè)、九個(gè)、十六個(gè)攝像機(jī)送來(lái)的各個(gè)被監(jiān)視場(chǎng)所的畫(huà)面,并用一臺(tái)常規(guī)錄像機(jī)或長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行記錄。

四、經(jīng)營(yíng)管理與財(cái)務(wù)系統(tǒng)

各個(gè)公司的經(jīng)營(yíng)財(cái)務(wù)專用電腦之間需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通,同時(shí)又要注意網(wǎng)絡(luò)安全。下面介紹一種可靠又便捷的方法：

1、建立一個(gè)專用服務(wù)器,安裝專用的財(cái)務(wù)軟件和經(jīng)營(yíng)收費(fèi)軟件,對(duì)接移動(dòng)支付平臺(tái),通過(guò)軟件完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、總結(jié)、報(bào)表。使用者可通過(guò)自己的電腦進(jìn)行用戶合同管理、經(jīng)營(yíng)收費(fèi)管理、財(cái)務(wù)管理等功能。

2、其他經(jīng)營(yíng)財(cái)務(wù)電腦上設(shè)置雙IP,一個(gè)用于分公司內(nèi)部,一個(gè)用于和財(cái)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)互通,又不影響日常操作,同時(shí)還保證了網(wǎng)絡(luò)安全。

五、用戶服務(wù)系統(tǒng)

用戶服務(wù)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了用戶室溫檢測(cè)、戶表開(kāi)關(guān)控制、單元閥門(mén)開(kāi)度控制。根據(jù)各家繳費(fèi)情況,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程戶表自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制;根據(jù)室溫檢測(cè)結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了二次管網(wǎng)的自動(dòng)平衡;根據(jù)整個(gè)小區(qū)的室溫檢測(cè)結(jié)果,幫助熱力站進(jìn)一步節(jié)能降耗。

1、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、入戶鎖閉閥、室溫檢測(cè)表等設(shè)備。同一棟樓的各設(shè)備通過(guò)屏蔽電纜將485信號(hào)傳輸?shù)揭粋€(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器,之后通過(guò)光纖或無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄⑿盘?hào)傳回?zé)崃φ尽?/p>

2、控制設(shè)備

熱力站將一臺(tái)電腦用作服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制,同時(shí)利用熱力站的光纖,起到上下對(duì)接的作用。通過(guò)全網(wǎng)平衡軟件,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)控制,保持二網(wǎng)水路平衡,達(dá)到均勻供熱。通過(guò)室溫檢測(cè)結(jié)果,隨時(shí)調(diào)整熱力站供熱參數(shù),節(jié)約熱力站電能。分公司亦可根據(jù)室溫檢測(cè)結(jié)果,調(diào)整熱力站一次網(wǎng)流量和溫度,從而節(jié)約熱能。通過(guò)向上對(duì)接財(cái)務(wù)收費(fèi)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)鎖閉閥自動(dòng)控制,當(dāng)用戶通過(guò)移動(dòng)支付自行繳費(fèi)后,鎖閉閥可自行開(kāi)啟;欠費(fèi)時(shí),鎖閉閥可自動(dòng)關(guān)閉。

六、信息管理層

整個(gè)集團(tuán)公司建立總控中心,搭建智慧供熱平臺(tái),整合生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)管理、能耗分析、應(yīng)急管理、客戶服務(wù)、收費(fèi)管理、安全監(jiān)控等各項(xiàng)內(nèi)容。

總控中心的網(wǎng)絡(luò)以分公司子網(wǎng)為依托,以分公司為單位,往上搭建上層數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)層,把分公司數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)上傳到總控中心服務(wù)器。這樣有效降低了大數(shù)據(jù)量,減輕了服務(wù)器負(fù)擔(dān),提高了傳輸效率。

七、結(jié)束語(yǔ)

總之,熱網(wǎng)的智能化是熱力企業(yè)發(fā)展的必由之路。供熱企業(yè)應(yīng)著眼于未來(lái),盡早建立一套合理高效的智慧熱網(wǎng)。