智慧供热系统框架和网络架构

薛 瑞

太原市热力集团有限责任公司 山西 太原 030024

一、智慧供热系统框架

智慧供热系统包括：供热运行生产管理系统、视频监控系统、经营管理与财务系统、用户服务与评价系统等。

其中最主要最庞大的为供热运行生产管理系统,该系统可实现各站点数据采集,数据发布,大数据分析,全网平衡调控,并具备数据异常和设备故障的主动推送功能,提高热力公司主动解决供热问题的能力,提高供热服务质量以及设备的管理水平。

二、生产管理系统架构

供热运行生产管理系统由现场控制设备、采集设备、通讯网络、数据服务器、计算机软件等无缝集成,自动化程度高,能大幅度提高劳动生产率,提高热效率,节约能源,有效降低供热成本。

该系统由四部分组成：

1、就地设备层

就地设备层由热源、热网、换热站、热用户关键点的现场设备组成,主要有现场仪表(温度、压力、液位变送器、流量计、热量表、振动传感器等)、执行机构(调节阀等)和传动系统(变频器等)。这样就可以随时了解各点的供热状态,分析供热的综合效率,调节热网平衡,及时维修和优化改进,促进供热系统的节能运行。

2、设备控制层

使用PLC 模块实现存储执行操作指令,使用I/O 模块实现现场数据采集,使用操作界面实现就地控制,使用通信接口模块与绝大数通讯手段无缝对接。最终实现调度中心与现场控制器分工协作又统一管理。

3、通信网络层

利用通信运营商组建VPN 网络实现下层和上层的联网。例如：可采用移动的PTN 组网技术,或电信的IP-RAN 组网技术。热力站点采用光纤专线接入;站内PLC 通过专线网络实现数据的实时的、稳定的、安全的传送到分公司中控室上位服务器。

4、中央监控层

在分公司中控室搭建网关、服务器、工程师站、企业级防火墙等设备,通过安装的网络软件完成数据的收集、控制、统计、分析、总结。使用者可通过工程师站或智能手机等设备随时访问平台,获取信息;同时系统也可将关键数据和画面通过大屏幕进行显示。

三、视频监控系统架构

热力站点比较分散,安装视频监控系统既可解决安保问题,又可进行重点区域检测,还可减少雇用人员,从而降低成本。

1、现场设备层

现场设备层由各站点的摄像机、监听器、报警探测器、硬盘录像机、交换机等组成。摄像机可使用固定摄像机重点监测门窗、过道;使用云台摄像机监测大的生产车间。各设备之间以及设备和外网之间通过交换机实现数据传输。

2、通信网络层

热力监控网络亦可采用运营商搭建的VPN 网络,使用光纤专线接入。目前中国电信认可的IP-RAN 方案为核心SR+汇聚、接入层增强型路由器方案,其中IP-RAN 设备主要定位于IP城域网,位于城域网的接入、汇聚层。可方便的实现上下数据相连。

3、中央监控层

在分公司监控室搭建总控制台。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号(或包括声音信号)的记录、摄像机及其辅助部件的控制等等。总控制台亦可设有“多画面分割器”,通过BSV液晶拼接技术,可以在一台监视器上同时显示出四个、九个、十六个摄像机送来的各个被监视场所的画面,并用一台常规录像机或长延时录像机进行记录。

四、经营管理与财务系统

各个公司的经营财务专用电脑之间需要实现数据互通,同时又要注意网络安全。下面介绍一种可靠又便捷的方法：

1、建立一个专用服务器,安装专用的财务软件和经营收费软件,对接移动支付平台,通过软件完成数据的存储、分析、总结、报表。使用者可通过自己的电脑进行用户合同管理、经营收费管理、财务管理等功能。

2、其他经营财务电脑上设置双IP,一个用于分公司内部,一个用于和财务服务器进行数据共享。既实现了数据互通,又不影响日常操作,同时还保证了网络安全。

五、用户服务系统

用户服务系统主要实现了用户室温检测、户表开关控制、单元阀门开度控制。根据各家缴费情况,实现远程户表自动开关控制;根据室温检测结果,实现了二次管网的自动平衡;根据整个小区的室温检测结果,帮助热力站进一步节能降耗。

1、现场设备

现场设备主要有电动调节阀、流量计、入户锁闭阀、室温检测表等设备。同一栋楼的各设备通过屏蔽电缆将485信号传输到一个转发器,之后通过光纤或无线传输的方式将信号传回热力站。

2、控制设备

热力站将一台电脑用作服务器,实现数据的采集和控制,同时利用热力站的光纤,起到上下对接的作用。通过全网平衡软件,实现电动调节阀的自动控制,保持二网水路平衡,达到均匀供热。通过室温检测结果,随时调整热力站供热参数,节约热力站电能。分公司亦可根据室温检测结果,调整热力站一次网流量和温度,从而节约热能。通过向上对接财务收费系统,实现锁闭阀自动控制,当用户通过移动支付自行缴费后,锁闭阀可自行开启;欠费时,锁闭阀可自动关闭。

六、信息管理层

整个集团公司建立总控中心,搭建智慧供热平台,整合生产调度、数据管理、能耗分析、应急管理、客户服务、收费管理、安全监控等各项内容。

总控中心的网络以分公司子网为依托,以分公司为单位,往上搭建上层数据传送的网络层,把分公司数据通过数据网关上传到总控中心服务器。这样有效降低了大数据量,减轻了服务器负担,提高了传输效率。

七、结束语

总之,热网的智能化是热力企业发展的必由之路。供热企业应着眼于未来,尽早建立一套合理高效的智慧热网。