淺析供熱計量系統管控平臺的設計與實現

王 晨

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000)

隨著智慧城市的推進，智慧供熱也在快速發展。太原市熱力集團有限責任公司計量系統管控平臺基于物聯網、云計算等信息技術以及供熱運行的大數據、綜合集成法、虛擬技術等工具和方法的應用，依托互聯網實現各環節信息共享，實現供熱系統全面透徹的信息化管理，實現了數據傳輸、遠程監控、計量一體化，并通過數據中心機房對所有數據進行集成、交換、存儲，實現數據的統一、可靠及安全性，使供熱系統更加安全、智能和綠色。

1 集中供熱發展狀況

太原市熱力集團有限責任公司供熱計量工作于2012年正式起步，當年新建建筑項目安裝熱計量裝置面積606.74萬m2，樓棟表安裝數量490塊，戶表安裝數量55 158塊，實施熱計量收費59.8萬m2。

截止到2018年采暖季，既有建筑節能改造項目安裝熱計量裝置900萬m2，樓棟表安裝數量1 540塊；新建建筑項目安裝熱計量裝置3 795萬m2，樓棟表安裝數量4 865塊，戶表安裝數量33.4萬塊。其中，已推廣實施計量收費面積1 730多萬平方米，住宅面積1 600萬m2，公建面積130萬m2。

2 管控平臺總體架構與實現

2.1 管控平臺總體架構

熱計量管控平臺共享數據庫的選型和結構設計十分重要，它既要滿足各個業務流程本身的復雜邏輯，又要解決不同業務之間的交叉調用；它既要對大數據的查詢進行快速響應，又要易于進行平行擴展來適應供熱企業的快速發展。

管控平臺的搭建結合了集團公司目前實際情況，并規劃未來接入供熱計量遠傳控制系統的用戶數量為50萬戶，考慮到后期對二次側用戶進行溫控調節、室溫采集、站樓戶二次網信息采集的要求，管控平臺采用先進合理的B/S架構，利用互聯網、GPRS/3G/CDMA、現場M-BUS總線作為通訊鏈路，數據中心通過DTU、集中器、采集器與現場的熱量表、測溫裝置、遠控閥等設備進行數據通訊；使用C++,JAVA語言， TCP/IP協議，ORACLE數據庫，實現遠程抄表、數據存儲、歷史數據分析、異常報警、遠程控制、能耗分析與管控、設備運維管理及掌上供熱APP等功能。整個系統具備較高的性能且安全可靠，并具備未來強大的擴展性和設備可管理性，支持與收費系統等其他業務系統的數據接口；通過登錄管理機制對不同的訪問者進行權限，訪問者通過管理員分配的權限進入系統進行數據采集、分析和管理工作。實現對熱用戶及熱網運行進行全天候實時監控。該管控平臺網絡拓撲圖如圖1所示。

2.2 網絡通訊系統

網絡通訊系統的選擇，必須考慮系統的穩定性、方便維護，運行費用低。小區內無線傳輸抄表系統由集中器、抄表器、現場熱表、遠控閥等設備及管控平臺組成。該計量系統管控平臺的數據采集單元安裝于計量現場，在現場層，抄表器通過M-BUS總線方式與現場儀表相連，讀取計量儀表的數據。抄表器的上位設備為集中器，集中器構成以樓棟單元為單位的局域網絡，定時對抄表器發送抄表指令采集數據；在管理層，集中器與主控中心的服務器建立通信鏈接，將采集到的熱計量數據通過網絡實時的、穩定的、安全的傳送到抄表系統服務器的同時，在主控中心的系統平臺負責對接收的數據進行存儲，為后續的管理、控制、能耗分析等提供相應的基礎數據。目前，在主控中心的抄表系統服務器上實測網絡帶寬在100 M左右，能夠滿足供暖季對現場數據的采集和發送控制命令。該管控平臺遠傳抄表通訊系統示意圖如圖2所示。

2.3 管控平臺主要性能指標要求

1)系統應至少支持百萬規模表具的數據采集和存儲，并支持10個采暖季的數據存儲及查看。

管控平臺系統采用實時數據與歷史數據分區進行數據存儲，并可以靈活進行分布式集群化部署，大大提升了系統響應速度與數據存儲限制，并且能支持10個采暖季的歷史運行數據存儲，以供日后的查詢及統計分析。

2)系統應最少支持200位客戶端用戶的并發訪問和操作。

管控平臺系統采用最新的前端開發技術與最成熟的后端開發框架，保證了系統跨平臺、跨終端的訪問能力。具備訪問權限的用戶可在任何時間、任何地點、任意終端無障礙訪問。

3)設備接入無限制。

遵循國際工業標準通信協議(Modbus)并能夠提供存儲點表的現場設備，都能接入管控平臺；對于未遵循Modbus通信協議，但可提供相應通信協議書的設備，也可順利接入。

4)系統響應迅速。

系統被動接收表具數據時吞吐量≥300 000支表/h,系統主動接收表具數據時吞吐量≥500 000支表/h。

3 結語

熱計量管控平臺自投運以來，系統穩定可靠，實時性高，能實時監控站、樓、戶熱計量設備的運行狀況，從而使運維人員能及時發現及報警異常運行情況并有針對性的去提早處理一些異常狀況，管控平臺通過對數據信息的采集及能耗數據的分析，為供熱企業生產運行調節提供了充分的保障，大大提高了企業的能源管理和節能降耗水平。