智能控制和网络技术在供热行业中的运用研究

梁晓龙

（宁夏华电供热有限公司，宁夏 银川 750002）

0 引言

宁夏华电供热有限公司在2018年已完成智能化供热项目管理信息系统建设，系统集成、安装、数据录入、供热管网系统等都可以正常使用。不过随着科技的进步，一期所建设的IT架构问题逐渐凸显出来，数据中心无法满足业务需求，数据中心面临的风险越来越大，需要合理运用智能控制和网络技术，以此来解决风险问题。

1 智能控制的概念

1.1 智能控制概念

智能控制具有自动调节功能，控制系统在运行时会检测到各种参数，并利用控制器来对不同参数进行分析、判断、比较和计算，最后得到相应结果，作出决策，为执行器下达指令。这个过程完全是由计算机控制系统独立进行的，并不需要使用任何人力。从这个角度来看，将智能控制应用到供热行业当中，就是利用自动控制技术、网络技术、互联网技术、计算机技术等各种技术，将其有机结合，对供热系统进行实时、动态监测，优化参数、控制和决策，让整个供热系统的参数可以被成功改善，提升供热安全性能，实现增强质量，降低成本，节能减排目的。

1.2 智能控制和常规控制之间区别

智能和常规控制两者都属于一种自动化控制手段，其中智能控制可以高效实现自主、规范控制，而常规管控则是依据自动运行的规律来展开管控。简单而言，就是在控制过程中，智能控制可以快速、自主探索最佳的运行路线，但是常规控制则只能依据提前所制定、规划的路线展开运行。由此可见，两者之间差异性问题主要就是常规控制只能够依据精准、规范、系统的数据模型来展开运行控制，结合数学模型以及体现构建的决策和代码来充分落实自动化管控。智能化控制并不需要依托各类数学模型，其可以有效识别、探索对象，有着较强的适应性、学习能力、找寻能力、自主协调和判断能力、组织能力等，可针对所控制的对象展开自动化、规范化识别，自主选取最合理、最规范的策略，让自动控制形式和目标得到实现，真正发挥出“智能化”在供热行业中的优势与作用。

2 信息化建设存在问题

近年来随着供热行业信息化建设力度的增加，供热系统建设越来越完善，各种资源和数据被有效统一，并逐渐形成了一个资源高度整合的系统，这一系统虽然为供热行业发展带来非常重要的助力，但是由于网络各种不稳定因素较多，系统漏洞、网络窃密、病毒以及黑客攻击等网络违法事件频繁发生，导致这些存储在网络中的数据资源安全风险隐患较大，数据会受到内部和外部等各种因素的威胁，被攻击和窃取的概率增加。如果数据丢失，势必会造成供热系统安全受到影响，产生严重损失。

以宁夏华电供热有限公司为例，该公司在建设信息化过程中，因IT资源正在逐渐从过往分散状态变成统一建设和管理，在这种资源高度集中的背景下，一旦公司信息系统出现问题，对于公司核心业务会产生严重影响，造成业务中断，带来巨大经济损失，且一些重要数据如果丢失，将会带来无法逆转的伤害[1]。

3 智能控制和网络技术在供热行业中的运用措施

3.1 在供热系统中的运用

（1）将模糊控制系统和NDS系统应用到供热系统当中。为使供热效率得到提升，可合理应用智能控制，针对所要控制的对象来构建一个完全的智能控制规则，随时监测外部环境问题，并根据外部环境来控制供热的温度。例如：在外界环境温度较低时，模糊神经网络预测模型可根据检测出的结果来提升锅炉水温，在外界温度升高时，可降低水温。同时，模糊控制系统可根据控制对象将小区供热系统划分成为两个子系统，分别为燃烧热能子系统和换能子系统，将动态平衡当作基础，把供热系统划分成为对子系统分别管控，以此来提升供热系统管理效率。

NDS系统与模糊控制有很大相似处，其能够对热力系统展开管控。供热系统中温控阀在日常使用时会被频繁操作，而有关操作人员的使用经验和自主性能相对较低，这也就造成温控阀作用得不到有效发挥。而NDS系统其能够适当转变恒温控制部分，使其成为热量表控制，有关管理部门可针对性开展设计工作，例如：对不同时间段设置不同的供热条件，在这一时间到来时，控制系统就会自动调节回水的温度，以此来实现恒定室温、有效节约能源目的[2]。

同时，NDS系统也可针对室外气候变化来调节室内温度。在供暖季节，室外温度和气候变化相对较大。操作人员很难凭借自身的专业知识、工作经验来准确、高效判断室外温度变化，科学、合理调节控温阀。而NDS系统其可通过物业中心所输入的气象数据，根据事先规定的算法来调节网络当中所有自动控制阀，以此来使室内温度能够更加合理，增强生活舒适度。

有数据表明如果热力系统可以在平衡状态下运行，系统对于能源的消耗将会得到有效管控。如果采用室内温控阀来控制室温，那么其管网最末端的流量以及压力就会发生大幅度变化，并且这种变化无法进行预测，无论使用任何方法都不能有效改变这种被动适应的局面。而NDS系统是因为其能自动化管控温控阀、系统最末端有热量表。在末端用户的供热状况发生变化之前，这一系统就可以将其有效管控，并根据末端水流和温度变化速度，来制定和计算出应对方案，利用控制自动阀门、变频泵等各种手段来使末端水流可以得到平衡，维护供热系统稳定性。这一系统与模糊控制两者有极大相似处，但是对于控制方式和细节有一定区别，可根据需求来选择应用[3]。

（2）针对供热管道建设网络监控系统。通过网络技术和现代通信技术，来对供热范围内的各个热站点进行统一监控，分析和研究供热的品质。这一系统具有成本低、设置灵活特征，能够对供热管道进行智能管控，精准发现管道故障点，并对热网堵塞、泄露等问题进行指导，控制阀门闭合程度，以此来使供热更加平衡，对整个热网进行高效维护，避免出现供热不均匀的情况，让热能可以合理被分配。应用这一系统能够在原有节能效益基础上，获得5-15%的节能收益。

（3）热网能源信息管理系统。利用网络技术和公司局域网网络平台，来对热网能源信息进行智能化管理、收集，通过这些能源信息，管理人员可随时了解热网运行状态以及运行情况。此外，还可以将这些能源信息存储到数据库当中，进行比对和分析，了解系统设备能源消耗情况以及使用情况，由此来开展成本分析工作，为管理决策提供数据依据，提升整个供热系统的管理质量、管理水平。

（4）依据供热系统的实际源头来落实自动化管控。供热系统的各个源头主要就是指热能的实际动能来源，既供热的锅炉房。依据我国国情来有效研究自动化系统有着较强的可靠、安全和经济管控特征，这一系统主要就是结合供热行业内部中小锅炉内各类回路，有效采取模糊控制、专业控制系统以及自动PID等各种算法、管控算法，可让实际节煤效率更加优异。同时，这一源头系统能够充分把过往风机水泵这一控制模式有效转变成为变频调速控制系统，这样能够让执行单位内实际控制成效得到改进，提高节煤燃烧系统对于煤料控制效率，可以产生至少25%左右的电量节能效益。

（5）依据变频技术来集中管控热网。当前国内外智能化变频技术和能力越来越成熟和先进，变频智能技术在热网当中使用强度、可靠性也逐步升高，利用强度也逐步降低，这也致使变频技术在供热行业当中风机、水泵使用过程中获取非常优异的节电、节能效益。当前，最常见、简单地自动、智能供热管控模式，主要就是由计算网络来与变频技术相结合形成的一种管控形式，这种形式可在过往、传统控制模式帮助下，有效保留常规、传统监视仪器，在保留过往变频技术工程基础上，充分、有效将变频器利用各种通信线路来合理规范在工业计算机和网络系统中连接，以此便可让热网得到集中化管控，让热网自动管控能够较为简便。并且在变频技术影响下能够让热网获得逻辑保护，基于变频器高效设置就地操作、远方操作，可让热网控制即时性能够增强。此外，在控制热网数据控制、采集模块时，利用这一技术方案可保证热网工程得到全面监控，实时、动态针对供热工程进行显示，计算与总结热流量数据。

（6）智能手机在供热系统中的应用。供热企业当中智能化、自动化管理重点就是智能手机，可依据智能手机来有效开发管理系统，让管理人依据手机来审批、显示图像与书籍，并落实收费、调度、巡检以及评价等移动操作目标。未来智能手机在供热行业中使用也可保证天气、位置测量以及声音、光度等各种探测功能得到实现，这也是智能管控行业非常关键和重要一部分。

3.2 在企业管理中的运用

（1）合理利用数据集成技术和应用层协议栈技术。供热企业在开展信息化运营和建设过程中积累有大量的数据，但是这些数据在集中化管理过程中，安全风险较高，管理难度较大，可使用元数据集成技术来对这些数据信息、服务信息、业务信息进行采集，自动查找企业内部所有元数据[4]。并且利用元数据集成技术可将不同格式、不同来源的数据信息在逻辑上进行集中，以此来提升数据信息管理力度。同时，可使用应用层协议栈技术，将数据放置到应用层当中，并将虚拟路由和交换机进行分布式设计，确保设备能够长期使用，在出现故障问题之后能够迅速切换，以此来提升网络数据存储的可靠性能。

此外，结合数据技术构建集成数据的平台，可充分避免供热企业海量数据出现“信息孤岛”的问题，为企业形成一个较为优异和完善的信息视图。且在数据集成技术继续发展中，其将会成为连接数据、业务以及服务等企业核心内容重点，依据数据集成存在结构扩展数据信息内容，将会保证数据产生更加全面的应用价值[5]。依据多元化数据业务、智能来构建一个较为集中、综合管控平台，可保证数据之间无阻进行运算与转换，清洗和提取各个供热环节运转当中产生的不同数据，致使数据能够充分成为服务智能热网决策目标的资源，全面发挥出智能热网具有的自动化价值。

同时，依据所产生的各类数据，可全面、针对性对热网运转趋势进行研究，分析能耗、热量平衡、流量以及温度变化等各类数据，能够精准判断热网运转情况，对于供热企业调整生产有着十分巨大价值。并且热网爆管作为影响供热的重点问题，爆管其是由众多不利因素引发的，利用海量供热数据来分析与爆管有关数据，可保证管理系统提前预警爆管，增强供热企业对于各种突发、危害性大的事件管控、组织和处置能力，促使供热企业能够开发一个较为优异的供热系统预警抢修智能系统。

（2）建设操作培训系统。操作培训系统建设是整个智能控制系统中不可缺少的重要步骤，因为信息化、智能化的应用和建设与操作人员有着密不可分联系，只有操作人员拥有良好工作水平，才能提升系统运用效率，这也使得模拟操作培训系统建设具有非常重要实用价值[6]。其主要利用网络平台、网络技术，并将管理控制系统当作基础，在当中增加仿真模块，利用软控制以及软切换，或者故障设备、科目调整等各种方式，来对操作人员进行培训与考核，该系统具有高效、安全、建设成本低等特征。

（3）云管理系统平台。可利用流程化、智能化等方式，来构建第三方虚拟化平台资源池，以及全资源池，并将其交付给业务部门，使平台能够自动化运维。对于平台的管理可利用分布式结构这种设计方式，在企业所构建的云架构集群当中，所有节点都能够提供服务，这样就避免因为节点故障而造成平台运行管理出现问题，使平台运行更加高效[7]。并且平台可以根据不同用户，来将管理权限进行分配，使各个用户能够使用和管理平台所给予的资源，使IT资源能被多个用户同时使用，让资源灵活性发挥出来。以宁夏华电供热有限公司为例，该企业针对一期信息化建设中的不足之处，构建了深信服企业云管理平台，并将其与公有云平台进行合理高效的对接，利用云管理平台，来对数据资源进行统一管控，积极开展多平台集群模式部署，满足企业不同业务需求。并利用这一管理平台，为企业客户提供各种服务，最大程度保护企业经济效益，满足用户对于平台管理的需求。

4 结束语

综上所述，受到科技和经济发展影响，供热行业已成功实现自动控制和智能化控制供热系统，经营成本也得到有效降低，城市供热的集中调控和管理方式正在稳定提升，并逐渐与现代化信息技术和智能控制技术进行有机结合，供热信息化得到全面普及，供热行业正在蓬勃发展。不过在人工智能、大数据等技术快速发展影响下，智能管理和智能控制的运用仍旧存在很大完善空间，需要企业合理利用各种先进技术，不断增强供热系统的节能化、智能化能力，在企业内部构建完善云计算平台，为供热行业发展奠定良好的基础。