一、項(xiàng)目背景

       隨著第四次工業(yè)革命的發(fā)展，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)正在加速向工業(yè)領(lǐng)域滲透融合，工業(yè)云、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備逐步成為工業(yè)發(fā)展新基礎(chǔ)。同時(shí)隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)熱的需求更加多樣化，這就要求我們不斷提高供熱系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)熱負(fù)荷需求的靈活相應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)“按需舒適供熱”，想要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就需要我們不斷提升設(shè)備的自動(dòng)化水平，同時(shí)借助“互聯(lián)網(wǎng)＋”技術(shù)改造供熱產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與供熱行業(yè)進(jìn)行全方位、全系統(tǒng)的深度融合，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)在供熱資源配置中的優(yōu)化和集成作用，推動(dòng)科技進(jìn)步、效率提升和組織變革，最終滿足了提升供熱產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新力和生產(chǎn)力的需要。

二、智慧供熱管控系統(tǒng)

（一）智慧化供熱管控系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)方案

（1）控制層

控制層包括在每個(gè)熱源、熱網(wǎng)、換熱站、熱用戶等現(xiàn)場(chǎng)安裝的各種自控硬件設(shè)備（例如PLC控制設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、溫控設(shè)備、系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)設(shè)備等），這些設(shè)備可以采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為智慧供熱的大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)來源及控制依據(jù)。智慧控制層與上層數(shù)據(jù)通信方式采用多種通信方式。

（2）應(yīng)用層

應(yīng)用層主要功能是將底層數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和儲(chǔ)存，主要設(shè)備包括核心交換機(jī)和云服務(wù)器。核心交換機(jī)是通信網(wǎng)絡(luò)的主干，流量通常非常龐大。因此在每個(gè)交換機(jī)上設(shè)置多個(gè)千兆以太網(wǎng)接口，保證通信網(wǎng)絡(luò)性能。虛擬化云平臺(tái)基于超融合架構(gòu)，構(gòu)架于云服務(wù)器之上。它是以虛擬化技術(shù)為核心，將計(jì)算、儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)等虛擬資源整合到一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器中，形成基準(zhǔn)架構(gòu)單元。

（3）信息化中心層

信息化中心層主要功能是通過現(xiàn)代化的大數(shù)據(jù)算法、人工智能技術(shù)，將龐大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)供熱運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析指導(dǎo)供熱系統(tǒng)的指揮調(diào)度。供熱指揮調(diào)度信息可展示在不同的設(shè)備終端。其中，平臺(tái)客戶端設(shè)置在供熱調(diào)度中心，主要是供熱運(yùn)維管理人員根據(jù)各自的崗位職責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)供熱指令進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。在基于手機(jī)的終端平臺(tái)，領(lǐng)導(dǎo)層和決策層均可以經(jīng)過授權(quán)后，通過手機(jī)APP進(jìn)行供熱數(shù)據(jù)瀏覽、歷史數(shù)據(jù)調(diào)取等，及時(shí)處理相關(guān)業(yè)務(wù)。另外，供熱數(shù)據(jù)也可上傳至外鏈平臺(tái)等第三方監(jiān)控平臺(tái)，方便進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度。

（二）智慧化供熱管控系統(tǒng)功能模塊

       隨著公司供暖規(guī)模的擴(kuò)大和熱用戶對(duì)供熱服務(wù)需求的日益增多，以實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)平衡、節(jié)能降耗為目的，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的基礎(chǔ)上建立供熱負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，搭建智慧化供熱管控系統(tǒng)。智慧供熱管控系統(tǒng)是以管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)用熱單位及居民室內(nèi)溫度、管網(wǎng)壓力、流量、溫度等參數(shù)數(shù)據(jù)匯聚管理，做出可視化的處理結(jié)果輔助決策建議，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理供熱系統(tǒng)的整個(gè)生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，最終達(dá)到安全供熱、平衡供熱、節(jié)能降耗、降低漏損的供熱目標(biāo)，提高供熱企業(yè)的供熱服務(wù)水平和業(yè)務(wù)管理水平。系統(tǒng)具備管網(wǎng)地理信息、負(fù)荷預(yù)測(cè)、全網(wǎng)平衡、能耗管理、智慧評(píng)價(jià)、多平臺(tái)融合等多項(xiàng)功能模塊。

（三）智慧化供熱管控系統(tǒng)的控制方案

熱力站自控系統(tǒng)的功能

1.控制方式

換熱站采用具有氣候補(bǔ)償功能的PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可根據(jù)上位機(jī)下發(fā)指令和室外溫度反饋，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥改變一次管網(wǎng)側(cè)介質(zhì)流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)側(cè)的供水溫度，滿足用戶的供熱要求。

熱力調(diào)度中心的各項(xiàng)指令及設(shè)定值可通過通訊模塊傳輸至換熱站。系統(tǒng)結(jié)合AR巡檢系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行無人值守的要求。

2.數(shù)據(jù)采集

實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)點(diǎn)表的采集和顯示，包括主要運(yùn)行參數(shù)：一次網(wǎng)供回水溫度、壓力；一次網(wǎng)供回水瞬時(shí)、累積流量和供水熱量；一次網(wǎng)電動(dòng)溫度調(diào)節(jié)閥開度；二次網(wǎng)供回水溫度、壓力；除污器前、后壓力；二次網(wǎng)供水瞬時(shí)、累積流量；二次網(wǎng)補(bǔ)水累積流量，瞬時(shí)流量；水箱液位；水泵運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行停止、頻率、電流等）、故障報(bào)警等數(shù)據(jù)，并具備上述參數(shù)歷史數(shù)據(jù)記錄功能。

3.一鍵啟停

熱力調(diào)度中心可遠(yuǎn)程通過一鍵啟動(dòng)/停止實(shí)現(xiàn)整個(gè)換熱站設(shè)備自動(dòng)順序啟動(dòng)及停機(jī)。

三、智慧化供熱管控系統(tǒng)的效果與意義

1.減少熱能浪費(fèi)，提高供熱系統(tǒng)能效

我們搭建的基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智慧供熱管控系統(tǒng)能夠基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的持續(xù)學(xué)習(xí)、持續(xù)優(yōu)化，并改進(jìn)推理算法，而不是固定不變的理論公式，避免了人為經(jīng)驗(yàn)的不準(zhǔn)確，可以持續(xù)的、最大程度的利用好供熱的數(shù)據(jù)，通過負(fù)荷預(yù)測(cè)、供需預(yù)測(cè)、多目標(biāo)優(yōu)化模型，可以保證供熱系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)控，從而能夠提高供熱生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)控決策的科學(xué)性和及時(shí)性,減少熱能浪費(fèi)提升系統(tǒng)綜合能效，保障供熱系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的高效性。

2.提升供熱生產(chǎn)的安全性和可靠性

城鎮(zhèn)供熱事關(guān)城鎮(zhèn)居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全,實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是智慧供熱的重要價(jià)值體現(xiàn)。本套調(diào)控系統(tǒng)通過AR現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)控?fù)Q熱站、設(shè)備間的運(yùn)行情況，極大減少了巡檢維護(hù)人員的工作量；借助管網(wǎng)地理信息模塊，當(dāng)發(fā)生管網(wǎng)異常時(shí)，可快速在管網(wǎng)地理信息中定位并發(fā)出提醒，并能夠自動(dòng)判斷事件等級(jí)，快速調(diào)取相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案，能夠顯著提升應(yīng)急事件及運(yùn)行故障的處置能力，借助物聯(lián)感知系統(tǒng)全面及時(shí)地掌握供熱運(yùn)行中存在的危險(xiǎn)因素,閉環(huán)跟蹤監(jiān)督安全相關(guān)工作的執(zhí)行情況。同時(shí)系統(tǒng)具有在線和連續(xù)的綜合評(píng)估和分析能力，能對(duì)供熱生產(chǎn)的節(jié)能、安全、高效、舒適運(yùn)行提供定性和定量分析，能夠預(yù)測(cè)可能發(fā)生的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，并提出風(fēng)險(xiǎn)解決方案，避免大規(guī)模事件發(fā)生，從而極大提升供熱生產(chǎn)的安全性和可靠性。

3.優(yōu)化供熱企業(yè)和政府管理水平

本系統(tǒng)能夠運(yùn)用信息通信技術(shù)感測(cè)、分析、整合供熱企業(yè)運(yùn)行中各核心系統(tǒng)的關(guān)鍵信息,從而對(duì)各種需求做出智能響應(yīng),實(shí)現(xiàn)全面感知、智慧融合,大幅提升供熱企業(yè)管理水平;能夠使政府主管部門實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的供熱行業(yè)優(yōu)化治理。同時(shí)該系統(tǒng)能夠優(yōu)化熱能源結(jié)構(gòu)，提高了能源保障水平，起到了維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整完成后，供熱用煤量、污染物排放大幅度減少，同時(shí)減輕了城市交通、運(yùn)輸?shù)膲毫Γ档驮肼曃廴荆瑸榫用駹I造和諧、文明、優(yōu)美的生活環(huán)境創(chuàng)造了良好的條件。