城市智能热网综合管控系统应用研究

张　然1天津华电南疆热电有限公司；2天津华电天投热力有限公司

城市智能热网综合管控系统应用研究

张然12
1天津华电南疆热电有限公司；2天津华电天投热力有限公司

本文主要通过对城市热网的智能调度指挥系统进行详细设计以及扩展应用的论述，提出针对智能调度指挥管理系统的优化策略思路，让智能热网进一步融入城市生活，有利于城市智能热网的综合管控。

智能热网；调度指挥；管理系统

1　引言

进入21世纪，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但同时也付出了巨大的资源和环境代价。为积极响应国家节能减排政策，更好的发挥集中供暖优势，我国北方供暖城市已经把一些污染比较严重，耗能比较大的小型供热点进行了关闭，辅以建设一定规模的热电站，智能热网已经成为供热调控的发展趋势。它依靠更加优越、智能的信息化技术对供热系统进行智能分析、控制，目前在部分地区已经得到了应用。但受长期传统的供热方式影响，目前对新的智能热网综合管控的技术理解有限，智能管控技术发展水平还比较落后，智能热网自身的技术水平需要进行进一步提高。

2　城市热网智能调度指挥管理系统的设计

城市智能热网的调度指挥管理系统主要由三部分组成，分别是热力站、通讯网络以及调度中心。热力站位于整个热网系统的底层，是热力企业进行供热工作的基本环节。通讯网络平台则是利用有线或者无线的传输方式将锅炉、换热站、电厂热源的状态数据等输送到调度中心，在传送数据的同时接受调度中心的指令。调度中心则是负责接收和处理各个环节传送过来的数据并进行分析然后发出指令。

2.1调度中心的设计

城市智能热网调度指挥管理系统的调度中心主要是由以下几个部分组成：

2.1.1工程师站

工程师站是进行智能热网系统工程开发的平台，由配备专门热网管理程序的计算机组构建，可以满足系统中需要增加被检测的变量或者控制变量甚至是系统扩容等的系统开发需求。

2.1.2操作员站

操作员站位于中心调度室，用于控制、监视每一个换热站产生的数据或者报表曲线，操作员对这些数据进行分析整理。操作员站的数量主要是根据供热工程的规模来决定的，一般至少要配备两台工控机用于实现数据的采集、备份。当A操作员站出现问题时，B操作员站可以接替A进行工作，而当A操作员站恢复工作时，B操作员站可以弥补A操作员站故障时缺失的数据，保证数据完整，方便工程师进行二次开发利用。

2.1.3实时历史数据库服务器

实时历史数据库服务器主要用来处理、存储、传输供热工作中的实时数据。实时数据的服务器中运行的通信管理软件，可以帮助完成与每个换热站以及供热点之间的通信连接、网络管理以及协议转换等等。历史数据服务器是整个系统中的核心部分，它可以对各个数据的来源进行展示和分析，记录从各个热力站采集的数据并且进行长期存储。而且保证热网系统的生产运营，为整个系统中的其他工作站和服务器提供数据，同时可以对通信中断期间的数据进行自动恢复。为了数据的安全性，同样需要配置两台服务器，通过磁盘阵列的方式进行冗余设置。

2.1.4Web服务器

Web服务器是为了让系统产生的画面或者报表除了在中央控制室可以查看到以外也能通过Web发布到网上，让相关的工作人员可以随时了解系统工作情况。

2.1.5视频及地理信息服务器

视频服务器是提供视频数据的。GIS地理信息系统是为用户提供一套式的工作模式，可以对换热站、管网空间等的相关属性信息以及热网系统中实时运行数据的进行查询、输出和统计，同时能够对紧急事故提供及时的处理方案。

2.2通讯网络的设计

通讯网络连接着整个的热网系统，换热站、管道监控、人员等形成一个通讯的整体，是整个热网指挥管理的枢纽环节。连接各个监控点的通讯网络对实时运行的数据进行监控、管理和调度。网络技术不断发展，可以选择的通讯网络的方式也越来越多，有GPRS无线网络、无线电台传输、VPN网络、ADSL拨号等。

2.2.1GPRS无线传输方式

GPRS无线传输方式是以空气为传输媒介，通过无线通讯进行数据传输，根据数据的流量来收取一定的费用，覆盖范围广，移动性能好，主要使用在没有办法用有线网络接入的场所。

2.2.2VPN网络

VPN网络是利用特殊的加密方式在网络上将不同地方的几个换热站和热源之间建立通讯线路，可以更好的保证数据传输的安全性和可靠性。

2.2.3无线电台传输和ADSL拨号

无线电台传输和ADSL拨号这两种传输方式都比较适用于大面积的区域传输，容易受到外界干扰都没有办法保证数据传输的安全性。

因此目前智能热网用的比较多的通讯网络就是GPRS网络和VPN网络。

2.3换热站的设计

现场的仪表仪器设备和现场的控制器是换热站的两个主要的硬件设施。主要通过温度变送器、流量计、压力变送器、变频器、电动调节阀等进行数据的采集和运行。PLC控制器以及控制策略、触摸屏等现场控制器用于处理现场的数据。

智能热网的结构设计如上述，换热站分别独立，方便分别控制，调度室与换热站通过无线通讯对工作中的各种数据进行监控和处理等等。

3　城市热网智能调度指挥管理系统的应用

3.1“采集数据”

在智能热网调度中心建立热网的实时供热数据库，通过通讯网络与换热站、人员等实时监控系统进行连接，对数据进行远程采集、监控设备，实现对人员以及换热站的自动管理和监控，对换热站的一次、二次供水回水温度、水箱液位、室外温度、循环泵起停以及报警显示等数据进行采集。

3.2“监控过程”

智能热网能够实现供热管理人员对供热工作的运行状态的全面了解，各个参数一览无遗，工艺流程等也都能够了解，可以为相关的工作人员提供良好的基础，为提出更好的决策提供支持。

3.3“报表曲线分析”及“报警系统”

对各个工作参数进行报表曲线分析，方便管理人员对工作性能进行监控和分析。报警系统的设立保证了工作的安全和稳定，对于出现问题的环节能够及时修正。

3.4“能耗分析”

能耗分析就是把集中采集的数据进行整理、分析和归纳，从而实现热力的智能管理。智能热网对换热站中的水、电、汽的消耗情况进行分析整理，找出最好能的工作环节，方便对其进行修改和整顿，节约供热所需的能耗，降低成本。

3.5“视频监控及地理信息系统的集成”

基于地理信息系统建立城市热网信息管理系统，然后与监控系统进行对接集成，一方面可以利用地理系统对各个换热站的生产数据进行实时监控，对城市智能热网进行综合管理，为有关部门进行新的调度或者决策做参考，另一方面也能将实时监控画面进行传输，让有关人员进行参考分析。

4　管理调控功能设计与优化调节策略

热网的管理调控首先要实现对水力失调的控制。但是整个城市区域的热网调节惯性比较大，调解效果不能很快的表现。因此要采用模拟仿真技术将热网运行状况进行模拟，快速对比不同调节方案的调节效果，从而选出最合适的方案，应用到实际运行热网中。所以功能设计首先是要实现运行数据与模拟仿真系统的对接。在热网管控系统中，具体的优化调节策略一般分为调节供水温度、回水温度、供回水平均温度或者供热量四种不同的策略方式。由于供水温度调节方式能够比较快速的做出实际的调节反馈，反映调节效果，因此现阶段在热网调节中使用最为普遍。通过在系统中设置独立的调节模块，根据实际运行状况调整换热站的工作负荷，从而实现对供回水温度的调控，并给出具体的调节策略。

5　结论

城市智能热网综合管控系统通过统一的数据接口，将系统工作过程中产生的各个数据进行关联处理，得到能够反映整个热网系统运行状态的信息，有利于热网系统对供热情况及时掌握，便于调度人员开展工作，从而实现对热网系统的科学调度，降低事故发生的可能；而且有利于降低城镇居民取暖的成本费用，提高城市整体的供热经济效益。另外能够有效降低取暖燃料的使用，更好的实现节能减排，实现可持续发展。借助智能互联产品技术的突破及互联技术的日益成熟，相信城市智能热网的应用也必将在城市供热中占有越来越大的比重，未来智能热网的综合管控系统将受到国家的更多的关注和重视。

［1］李志，周振江，张沛武等.承德市供热网计算机监控系统［C］.//节能环保与热电联产学术交流会论文集.1999:196～206.

［2］国海龙.城市智能热网综合管控系统应用研究［D］.华北电力大学（北京），2014.

［3］梅德芳.智能热网的自动化监控［J］.科技创新与应用，2015，（31）:94-94.