智能控制和網絡技術在供熱行業中的運用研究

梁曉龍

（寧夏華電供熱有限公司，寧夏 銀川 750002）

0 引言

寧夏華電供熱有限公司在2018年已完成智能化供熱項目管理信息系統建設，系統集成、安裝、數據錄入、供熱管網系統等都可以正常使用。不過隨著科技的進步，一期所建設的IT架構問題逐漸凸顯出來，數據中心無法滿足業務需求，數據中心面臨的風險越來越大，需要合理運用智能控制和網絡技術，以此來解決風險問題。

1 智能控制的概念

1.1 智能控制概念

智能控制具有自動調節功能，控制系統在運行時會檢測到各種參數，并利用控制器來對不同參數進行分析、判斷、比較和計算，最后得到相應結果，作出決策，為執行器下達指令。這個過程完全是由計算機控制系統獨立進行的，并不需要使用任何人力。從這個角度來看，將智能控制應用到供熱行業當中，就是利用自動控制技術、網絡技術、互聯網技術、計算機技術等各種技術，將其有機結合，對供熱系統進行實時、動態監測，優化參數、控制和決策，讓整個供熱系統的參數可以被成功改善，提升供熱安全性能，實現增強質量，降低成本，節能減排目的。

1.2 智能控制和常規控制之間區別

智能和常規控制兩者都屬于一種自動化控制手段，其中智能控制可以高效實現自主、規范控制，而常規管控則是依據自動運行的規律來展開管控。簡單而言，就是在控制過程中，智能控制可以快速、自主探索最佳的運行路線，但是常規控制則只能依據提前所制定、規劃的路線展開運行。由此可見，兩者之間差異性問題主要就是常規控制只能夠依據精準、規范、系統的數據模型來展開運行控制，結合數學模型以及體現構建的決策和代碼來充分落實自動化管控。智能化控制并不需要依托各類數學模型，其可以有效識別、探索對象，有著較強的適應性、學習能力、找尋能力、自主協調和判斷能力、組織能力等，可針對所控制的對象展開自動化、規范化識別，自主選取最合理、最規范的策略，讓自動控制形式和目標得到實現，真正發揮出“智能化”在供熱行業中的優勢與作用。

2 信息化建設存在問題

近年來隨著供熱行業信息化建設力度的增加，供熱系統建設越來越完善，各種資源和數據被有效統一，并逐漸形成了一個資源高度整合的系統，這一系統雖然為供熱行業發展帶來非常重要的助力，但是由于網絡各種不穩定因素較多，系統漏洞、網絡竊密、病毒以及黑客攻擊等網絡違法事件頻繁發生，導致這些存儲在網絡中的數據資源安全風險隱患較大，數據會受到內部和外部等各種因素的威脅，被攻擊和竊取的概率增加。如果數據丟失，勢必會造成供熱系統安全受到影響，產生嚴重損失。

以寧夏華電供熱有限公司為例，該公司在建設信息化過程中，因IT資源正在逐漸從過往分散狀態變成統一建設和管理，在這種資源高度集中的背景下，一旦公司信息系統出現問題，對于公司核心業務會產生嚴重影響，造成業務中斷，帶來巨大經濟損失，且一些重要數據如果丟失，將會帶來無法逆轉的傷害[1]。

3 智能控制和網絡技術在供熱行業中的運用措施

3.1 在供熱系統中的運用

（1）將模糊控制系統和NDS系統應用到供熱系統當中。為使供熱效率得到提升，可合理應用智能控制，針對所要控制的對象來構建一個完全的智能控制規則，隨時監測外部環境問題，并根據外部環境來控制供熱的溫度。例如：在外界環境溫度較低時，模糊神經網絡預測模型可根據檢測出的結果來提升鍋爐水溫，在外界溫度升高時，可降低水溫。同時，模糊控制系統可根據控制對象將小區供熱系統劃分成為兩個子系統，分別為燃燒熱能子系統和換能子系統，將動態平衡當作基礎，把供熱系統劃分成為對子系統分別管控，以此來提升供熱系統管理效率。

NDS系統與模糊控制有很大相似處，其能夠對熱力系統展開管控。供熱系統中溫控閥在日常使用時會被頻繁操作，而有關操作人員的使用經驗和自主性能相對較低，這也就造成溫控閥作用得不到有效發揮。而NDS系統其能夠適當轉變恒溫控制部分，使其成為熱量表控制，有關管理部門可針對性開展設計工作，例如：對不同時間段設置不同的供熱條件，在這一時間到來時，控制系統就會自動調節回水的溫度，以此來實現恒定室溫、有效節約能源目的[2]。

同時，NDS系統也可針對室外氣候變化來調節室內溫度。在供暖季節，室外溫度和氣候變化相對較大。操作人員很難憑借自身的專業知識、工作經驗來準確、高效判斷室外溫度變化，科學、合理調節控溫閥。而NDS系統其可通過物業中心所輸入的氣象數據，根據事先規定的算法來調節網絡當中所有自動控制閥，以此來使室內溫度能夠更加合理，增強生活舒適度。

有數據表明如果熱力系統可以在平衡狀態下運行，系統對于能源的消耗將會得到有效管控。如果采用室內溫控閥來控制室溫，那么其管網最末端的流量以及壓力就會發生大幅度變化，并且這種變化無法進行預測，無論使用任何方法都不能有效改變這種被動適應的局面。而NDS系統是因為其能自動化管控溫控閥、系統最末端有熱量表。在末端用戶的供熱狀況發生變化之前，這一系統就可以將其有效管控，并根據末端水流和溫度變化速度，來制定和計算出應對方案，利用控制自動閥門、變頻泵等各種手段來使末端水流可以得到平衡，維護供熱系統穩定性。這一系統與模糊控制兩者有極大相似處，但是對于控制方式和細節有一定區別，可根據需求來選擇應用[3]。

（2）針對供熱管道建設網絡監控系統。通過網絡技術和現代通信技術，來對供熱范圍內的各個熱站點進行統一監控，分析和研究供熱的品質。這一系統具有成本低、設置靈活特征，能夠對供熱管道進行智能管控，精準發現管道故障點，并對熱網堵塞、泄露等問題進行指導，控制閥門閉合程度，以此來使供熱更加平衡，對整個熱網進行高效維護，避免出現供熱不均勻的情況，讓熱能可以合理被分配。應用這一系統能夠在原有節能效益基礎上，獲得5-15%的節能收益。

（3）熱網能源信息管理系統。利用網絡技術和公司局域網網絡平臺，來對熱網能源信息進行智能化管理、收集，通過這些能源信息，管理人員可隨時了解熱網運行狀態以及運行情況。此外，還可以將這些能源信息存儲到數據庫當中，進行比對和分析，了解系統設備能源消耗情況以及使用情況，由此來開展成本分析工作，為管理決策提供數據依據，提升整個供熱系統的管理質量、管理水平。

（4）依據供熱系統的實際源頭來落實自動化管控。供熱系統的各個源頭主要就是指熱能的實際動能來源，既供熱的鍋爐房。依據我國國情來有效研究自動化系統有著較強的可靠、安全和經濟管控特征，這一系統主要就是結合供熱行業內部中小鍋爐內各類回路，有效采取模糊控制、專業控制系統以及自動PID等各種算法、管控算法，可讓實際節煤效率更加優異。同時，這一源頭系統能夠充分把過往風機水泵這一控制模式有效轉變成為變頻調速控制系統，這樣能夠讓執行單位內實際控制成效得到改進，提高節煤燃燒系統對于煤料控制效率，可以產生至少25%左右的電量節能效益。

（5）依據變頻技術來集中管控熱網。當前國內外智能化變頻技術和能力越來越成熟和先進，變頻智能技術在熱網當中使用強度、可靠性也逐步升高，利用強度也逐步降低，這也致使變頻技術在供熱行業當中風機、水泵使用過程中獲取非常優異的節電、節能效益。當前，最常見、簡單地自動、智能供熱管控模式，主要就是由計算網絡來與變頻技術相結合形成的一種管控形式，這種形式可在過往、傳統控制模式幫助下，有效保留常規、傳統監視儀器，在保留過往變頻技術工程基礎上，充分、有效將變頻器利用各種通信線路來合理規范在工業計算機和網絡系統中連接，以此便可讓熱網得到集中化管控，讓熱網自動管控能夠較為簡便。并且在變頻技術影響下能夠讓熱網獲得邏輯保護，基于變頻器高效設置就地操作、遠方操作，可讓熱網控制即時性能夠增強。此外，在控制熱網數據控制、采集模塊時，利用這一技術方案可保證熱網工程得到全面監控，實時、動態針對供熱工程進行顯示，計算與總結熱流量數據。

（6）智能手機在供熱系統中的應用。供熱企業當中智能化、自動化管理重點就是智能手機，可依據智能手機來有效開發管理系統，讓管理人依據手機來審批、顯示圖像與書籍，并落實收費、調度、巡檢以及評價等移動操作目標。未來智能手機在供熱行業中使用也可保證天氣、位置測量以及聲音、光度等各種探測功能得到實現，這也是智能管控行業非常關鍵和重要一部分。

3.2 在企業管理中的運用

（1）合理利用數據集成技術和應用層協議棧技術。供熱企業在開展信息化運營和建設過程中積累有大量的數據，但是這些數據在集中化管理過程中，安全風險較高，管理難度較大，可使用元數據集成技術來對這些數據信息、服務信息、業務信息進行采集，自動查找企業內部所有元數據[4]。并且利用元數據集成技術可將不同格式、不同來源的數據信息在邏輯上進行集中，以此來提升數據信息管理力度。同時，可使用應用層協議棧技術，將數據放置到應用層當中，并將虛擬路由和交換機進行分布式設計，確保設備能夠長期使用，在出現故障問題之后能夠迅速切換，以此來提升網絡數據存儲的可靠性能。

此外，結合數據技術構建集成數據的平臺，可充分避免供熱企業海量數據出現“信息孤島”的問題，為企業形成一個較為優異和完善的信息視圖。且在數據集成技術繼續發展中，其將會成為連接數據、業務以及服務等企業核心內容重點，依據數據集成存在結構擴展數據信息內容，將會保證數據產生更加全面的應用價值[5]。依據多元化數據業務、智能來構建一個較為集中、綜合管控平臺，可保證數據之間無阻進行運算與轉換，清洗和提取各個供熱環節運轉當中產生的不同數據，致使數據能夠充分成為服務智能熱網決策目標的資源，全面發揮出智能熱網具有的自動化價值。

同時，依據所產生的各類數據，可全面、針對性對熱網運轉趨勢進行研究，分析能耗、熱量平衡、流量以及溫度變化等各類數據，能夠精準判斷熱網運轉情況，對于供熱企業調整生產有著十分巨大價值。并且熱網爆管作為影響供熱的重點問題，爆管其是由眾多不利因素引發的，利用海量供熱數據來分析與爆管有關數據，可保證管理系統提前預警爆管，增強供熱企業對于各種突發、危害性大的事件管控、組織和處置能力，促使供熱企業能夠開發一個較為優異的供熱系統預警搶修智能系統。

（2）建設操作培訓系統。操作培訓系統建設是整個智能控制系統中不可缺少的重要步驟，因為信息化、智能化的應用和建設與操作人員有著密不可分聯系，只有操作人員擁有良好工作水平，才能提升系統運用效率，這也使得模擬操作培訓系統建設具有非常重要實用價值[6]。其主要利用網絡平臺、網絡技術，并將管理控制系統當作基礎，在當中增加仿真模塊，利用軟控制以及軟切換，或者故障設備、科目調整等各種方式，來對操作人員進行培訓與考核，該系統具有高效、安全、建設成本低等特征。

（3）云管理系統平臺。可利用流程化、智能化等方式，來構建第三方虛擬化平臺資源池，以及全資源池，并將其交付給業務部門，使平臺能夠自動化運維。對于平臺的管理可利用分布式結構這種設計方式，在企業所構建的云架構集群當中，所有節點都能夠提供服務，這樣就避免因為節點故障而造成平臺運行管理出現問題，使平臺運行更加高效[7]。并且平臺可以根據不同用戶，來將管理權限進行分配，使各個用戶能夠使用和管理平臺所給予的資源，使IT資源能被多個用戶同時使用，讓資源靈活性發揮出來。以寧夏華電供熱有限公司為例，該企業針對一期信息化建設中的不足之處，構建了深信服企業云管理平臺，并將其與公有云平臺進行合理高效的對接，利用云管理平臺，來對數據資源進行統一管控，積極開展多平臺集群模式部署，滿足企業不同業務需求。并利用這一管理平臺，為企業客戶提供各種服務，最大程度保護企業經濟效益，滿足用戶對于平臺管理的需求。

4 結束語

綜上所述，受到科技和經濟發展影響，供熱行業已成功實現自動控制和智能化控制供熱系統，經營成本也得到有效降低，城市供熱的集中調控和管理方式正在穩定提升，并逐漸與現代化信息技術和智能控制技術進行有機結合，供熱信息化得到全面普及，供熱行業正在蓬勃發展。不過在人工智能、大數據等技術快速發展影響下，智能管理和智能控制的運用仍舊存在很大完善空間，需要企業合理利用各種先進技術，不斷增強供熱系統的節能化、智能化能力，在企業內部構建完善云計算平臺，為供熱行業發展奠定良好的基礎。