基于物联网技术的集中供热节能网络系统设计

冉春雨 李爽

摘要：随着我国科学技术不断发展，物联网作为“互联网+”的产业，在社会生产各个领域中的愈加广泛。为了能够贯彻我国“节能减排”的理念，加强集中供热节能网络系统设计工作有着重要意义，这就需要发挥物联网技术的效能。基于此，本文重点探究基于物联网技术的集中供热节能网络系统的设计方案。

关键词：集中供热;节能网络系统;物联网;系统设计

中图分类号：X38 文献标识码：A 文章编号：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，随着我国社会经济不断发展，我国集中供热产业也进入到了发展高峰期，作为城市生活中重要的基础设施之一，推动集中供热产业发展不仅可以有效提升城市居民生活水平、改善城市空气质量，还能够有效提升能源利用率。特别是在“十三五”和十九大背景下，我国大力倡导节能减排，这也让集中供热节能网络系统设计工作提上了日程。物联网作为计算机网络技术发展的产物，通过应用物联网技术，可以避免出现“信息孤岛”问题，推动集中供热节能网络朝向智能化方向发展。

1 物联网技术相关阐述

物联网技术是通过红外感应器、射频识别、全球定位系统、激光扫描等集中而来的新型技术（如图1）。物联网技术可以将任何物品与互联网连接，从而实现信息交换和通讯，从而实现智能化定位、识别、监控、操作等一系列功能。从本质上来说，物联网技术的核心依然是互联网技术，也就是在互联网技术的基础上所延伸的新型网络技术，用户端延伸、扩展到了任何物品之间。

2 集中供热网络系统发展现状

现如今，集中供热网络系统已经融合了传感技术、计算机技术、测控技术、通讯技术、调控技术、集成技术，通过网络平台实现了整个供热区域的远程监控与调控，实现了集中供热系统的自动化发展。对于我国来说，我国已经有上千个城市实现了集中供热形式，但是大部分集中供热系统依然处于半自动化状态，运行效率不高，供热效果不够理想。我国集中供热系统可以划分为热网、热源两个部分，热源负责对整个供热系统的供水温度与循环流量;热网是对各个换热站进行热量分配，但是由换热站自身独立控制调节所决定，并非是对整个集中供热系统进行充分分析自动控制的形式，这就造成了靠近热源换热站温度更高，原理热源的换热站温度较低，出现了供热不均情况。在此背景下，国家提升了对集中供热事业的支持，推动了集中供热网络系统朝向更新的方向发展。

3 基于物联网的集中供热节能网络系统设计

3.1 系统框架

针对传统集中供热网络系统的问题以及城市供热需求，基于物联网技术的集中公共热系统框架大体上可以分为三个模块，包括换热站现场控制模块、通讯模块、控制中心模块（如图2）。该系统框架的优势表现在：（1）在传统供热网络系统中，换热站主要是受到换热站监控系统进行管控。而本文所提的系统增设了控制中心模块，并且该模块还可以划分为三个部分，包括换热站远程监控、换热站节能运行控制模式、短信报警服务。（2）传统供热网络系统中，换热站现场控制只有两个功能，包括数据采集和现场控制。而本文所提的节能网络系统，除了可以实现以上两个功能，还可以进行控制中心远程控制。（3）传统集中供热网络系统中，通信模式主要包括845总线、公共交换电话、无线数转台通讯形式。而本文所提但是节能网络系统可以根据系统实际运行状态，增设了网络通讯模块，采用GPRS网络传输数据信息。

3.2 集中供热节能网络工作模式

基于物联网的网络系统中，换热站现场主要的功能为数据采集和换热站直接控制;控制中心可以对远程监控、调控换热站，向换热站远程发送指令;通讯系统负责换热站和控制中心数据传递，换热站现场所采集的信息可以直接传输到控制中心当中，而控制中心可以将操控指令直接发送到换热站现场，并及时反馈操作结果。

3.3 控制中心

控制中心是整个集中供热节能网络系统的核心，也是十分关键的一部分，控制中心会结合节能网络运行需求，除了可以对换热站进行实时监控，同时还增加了换热站节能运行控制模式和短信报警服务。在实际运行当中，控制中心结合通讯模块可以实时掌握换热站的运行状态，并且系统会根据数据信息对换热站展开远程控制，发送操控指令，换热站此时执行操作，从而实现自动化控制。同时集中供热节能网络可以结合气象数据、用户特点、建筑对供热影响展开综合分析，采取科学的换热站节能运行模式。在控制中心发现换热站出现了数据异常时，会自动报警，并且结合短信报警服务，可以全天候传递报警信息，保证换热站的运行安全。

3.4 集中供热节能通讯网络

根据集中供热节能系统工作模式，通信网络主要是负责换热站、控制中心信息传递，保证信息安装转换与传递。集中供热节能网络系统包含着控制模块、换热站现场控制模块、通讯模块，数据控制中心与各个换热站之间属于“一对多”形式。其主要功能包括：（1）换热站传感器将采集的信息传输给控制中心;（2）控制中心根据上传信息将指令下发给换热站现场控制;（3）换热站现场做出命令动作并将动作信息反馈给控制中心。

3.5 换热站现场控制

换热站现场调控可以结合室外温度变化，决定整个系统的供热量，实际采集供热信息和设定阈值进行比较之后，采用PID闭环调节方法，控制器传输信号到电动调节阀门，自动控制调解阀门开度，这样即可改善一级网侧流量，实现二级网侧热量调节。温度曲线给定方法包括自动、手动另种形式，也就是可以人工修正中心控制中心温度曲线。同时可以采用分组分段温度调节曲线，在某个特定时间点，设定一个二次供水阈值，对一次供水阀开度进行调节。预留三个空间，包含恒温运行的起止时间以及二次供水温度，如果系统控制器达到了系统所设定的恒温运行时间，此时就会按照设定温度运行。一旦达到了恒温结束时间，可以重新按照压线运行温度所设定的曲线运行。系统运行中还会根据二次供水、回水压差，调节循环泵变频的频率，保证实际运行数据达到预设值。

4 结束语

综上所述，为了能够降低集中供热节能网络系统运行损耗、提升供热均衡度，本文提出了一种基于物联网的集中供热节能网络系统，该系统包含了控制中心、通讯网络、换热站现场控制三大模块，从而实现自动调节与控制，确保整个集中供热节能网络系统运行效能。

参考文献

[1]徐金凤.基于物联网技术的集中供热节能网络系统设计与研究[D].天津理工大学.

[2]余保付.基于物联网的智能供热系统控制技术研究[D].2016.

[3]邓小元.基于物联网技术的能源监测与节能管理系统研究[D].2017.

收稿日期：2019-05-23

作者简介：冉春雨（1954-），男，汉族，硕士研究生，教授，研究方向为暖通和空调系统节能。