热网监控系统的开发与建设

2023-09-14马继红郭世璋赵艳芳

邯郸职业技术学院学报 2023年2期

马继红郭世璋赵艳芳

（邯郸职业技术学院机电工程系，河北邯郸 056005）

引言

热网监控系统在热网发展中起着相当重要的作用。国外的集中供热系统通常使用“量调节”的方式，即基于流量调节的控制方式，着重关注供回水压力的差值，当压差小于设定值时，为维持所需求的压差而增大系统中的循环泵的转速。但是发达国家的集中供热方式，都有高质量、高性能的控制设备做为基础,在房屋建筑方面的资金投入也较大，这些方式不能完全适用于我国大部分地域的集中供热系统的调节与控制。

我国发展起来的集中供热与国外相比存在很大差距。为了使我国当前的集中供热系统良性运营，建立监控中心是重中之重，目的是对区域内的换热站进行集中调度，统计分析釆集实时数据，根据数据对系统自动调节，从而控制二次网的供水温度，达到预计的供热效果，并且节省能源，降低消耗。利用热网监控系统进行控制能够创造非常巨大的经济和社会效益，减少能源浪费，增强环境保护，确保热网稳定、高效、安全运行。

1 热网监控系统建设的意义

针对我国现在的供热情况，利用先进的自动化技术逐步实现热网系统的自动控制和实时监控，对保证供热系统安全、平稳、高效的运行是极为重要的。只有提高供热系统的自动化水平和行业的管理水平，才能有效地提高供热系统的供热能力。热网监控系统对于保证及时供热、实时掌握系统的运行状态、减少能源消耗、提高热能利用效率、环保等方面具有非常重要的意义。

热网监控系统融上下位机、组态、通信、换热站等技术为一体。它具有以下重要意义：

（1）热网控制解决热网分支流量调配不均问题，使热网达到平衡状态，极大程度上提高热能利用效率；

（2）根据室外的温度变化，换热站自动调节供水温度，大大地节约能源，减少消耗，提高供热的能效；

（3）热网监控中心的数据与现场数据保持同步，采集实时数据并下传控制命令；

（4）报警机制相当完善，最短的时间内及时发现故障并提示报警，对故障点做出快速准确判断；

（5）通过仿真系统对热网进行水压、热量计算，使热网运行达到最佳；

（6）比较研究历史数据和实时数据，分析是否存在故障问题，是否有管网或设备需要维修，及时排除故障，保证系统安全运行；

（7）热网监控系统能够保证及时供热、实时掌握系统的运行状态、减少能源消耗、提高热能利用效率，同时也是对城市热网实施集中监控和科学管理的有效方式。

2 热网监控系统的工艺设计

热网监控系统的监控中心（MCC）基于C/S+B/S 结构，由2 台冗余应用服务器、2 台冗余数据库服务器、磁盘阵列柜和3 个操作员站及2 个工程师站组成，服务器通过EthernetLAN 和工程师站、操作员站相连，当一台服务器故障时，备份服务器自动切换，备份服务器用最近数据更新。

系统采用“分散控制、集中监管、全网调度”的模式，建立起一个集过程控制、监视和计算机调度管理于一体且具备良好开放性的监控系统，即在每个换热站安装控制单元进行就地监控以及数据远传处理，监控中心配置供热运营组态软件，通过光纤与各换热站之间实现数据通信，完成整个供热系统运行的监测与自控，真正实现无人值守。其工艺如图1所示。

图1 工艺图

3 二次网智能调节系统建设

通过在二次网部署远控流量调节阀、温度传感器、低功耗数据采集器等设备进行二次管网实时监控、智能调节及分析。二次网智能调节系统框架如图2所示。

图2 二次网智能调节系统框架

系统功能包括：

（1）基础数据管理，涵盖小区、楼宇、单元、用户信息，设备信息、设备故障信息等；

（2）热力站实时数据管理（包括流量、热量、温度、压力等）；阀门控制（包括阀门开关控制、流量控制、控制模式设定等）；

（3）水力平衡分析，以表格和图形化形式实时展示水力平衡分析数据，供暖调控情况清晰可见；

（4）温度分析管理（包括室外温度采集、室内温度采集和预测、供回水温度分析等）；

（5）设备故障报警，移动端应用和展示。

根据已部署的室温采集装置建立室温预测算法模型，实时预测用户温度并进行低温报警，通过优化算法实现户端供水流量按需分配，并调整智能阀门调节水力平衡。例如选用户控阀解决住户间的热量失调问题，使每户流量恒定；选用无线温度采集器进行热量调控。

4 热网监控系统的通信方式

4.1 DTU手机卡短信通信

DTU手机卡短信通信，信息量小，速度慢，易死机；如遇二次管网崩裂泄水，中控不能及时发现，不能及时处理，后果不堪设想。信号不稳定，易断网，若在全网升降温统调时，全网平衡调节非常困难，供暖差，不节能。受换热站位置和环境影响大，比如地下换热站通信时，较困难，虽然采用天线延长线，信号差，通信品质差，通信耗流量大，费用消耗大。因此，采用DTU手机卡短信通信，用于远程实时监控集中供热系统，存在诸多致命的问题，已经逐渐退出该系统。

4.2 有线光纤通信

有线光纤通信组成的是局域网，只是利用小区现有的光纤网交换数据，不消耗其他的信息流量，不消耗收费的流量，成本比宽带更低，比DTU手机卡短信通信费用更低。通信速度快，信息量大，可靠性超高。全网升降温统调时，全网平衡调节非常容易，调节响应快，调节性能好，供暖和节能效果好。信号可靠且稳定，不受换热站位置和环境影响。通信带宽大小可人为调整，后续增加视频监控方便，真正实现无人值守，远程监控智能化、信息化，实现智慧热力。