熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在供熱管理的應(yīng)用

【摘要】隨著社會(huì)生產(chǎn)生活的快速發(fā)展，城市對(duì)能源的需求也進(jìn)一步增加。特別是氣溫較低的地方，對(duì)于熱能的需求非常迫切。為此人們建設(shè)了大量的熱電站及相關(guān)熱力供應(yīng)系統(tǒng)來(lái)滿足這種需求。但是對(duì)于大規(guī)模供熱系統(tǒng)的管理是一個(gè)難題，傳統(tǒng)人工操作的方式不僅效率低下，而且失誤也較多，因此現(xiàn)在已經(jīng)大部分使用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。本文通過(guò)介紹熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，對(duì)其在供熱管理應(yīng)用中產(chǎn)生的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控中心；熱力站；通信網(wǎng)絡(luò)

1.前言

近些年來(lái)，隨著社會(huì)生產(chǎn)生活的快速發(fā)展，城市對(duì)能源的需求也大幅增加。特別是部分城市冬季氣溫較低，居民生活對(duì)熱能的需求非常迫切。為此人們建設(shè)了大量的熱電站及相關(guān)的熱力供應(yīng)系統(tǒng)來(lái)滿足這種需求。但是對(duì)于大規(guī)模供熱系統(tǒng)的管理一直是一個(gè)難題。由于氣溫變化復(fù)雜，用戶的用熱需求也在發(fā)生變化。為了最大程度提高熱網(wǎng)供熱效率，降低能量損失，需要供熱系統(tǒng)時(shí)刻調(diào)節(jié)熱源供熱量和用戶需熱量之間關(guān)系，使其能夠協(xié)調(diào)并相互適應(yīng)。為了達(dá)到這種目的，需要調(diào)控系統(tǒng)能夠時(shí)刻對(duì)熱源、熱網(wǎng)的工作運(yùn)行狀態(tài)及用戶的用熱情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，從而做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)動(dòng)作，對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行控制。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)人工調(diào)控的方式由于效率低下、反應(yīng)遲鈍、失誤較多，顯然無(wú)法滿足對(duì)日益龐大的供熱網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控要求。因此熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，它通過(guò)采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和分析熱網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)供熱設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并能根據(jù)要求對(duì)其工作參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)熱源供熱與用戶用熱之間的協(xié)調(diào)適應(yīng)。下面，本文將結(jié)合熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，對(duì)其在供熱管理應(yīng)用中產(chǎn)生的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。

2.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

2.1熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般而言根據(jù)各結(jié)構(gòu)的功能等級(jí)的不同，將其分成3層：上層——監(jiān)控中心，作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，其主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)的控制和信息的交換，其組成包括操作員站、工程師站等。中間層——數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸鏈，其主要是通過(guò)連接監(jiān)控中心與熱力站，實(shí)現(xiàn)兩者間數(shù)據(jù)及控制指令的傳輸。下層——熱力站，熱力站作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制對(duì)象，通過(guò)對(duì)它的調(diào)控實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)供熱與用熱之間的平衡。

2.2監(jiān)控中心

監(jiān)控中心是熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，由它負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析并發(fā)布控制指令。其硬件設(shè)備主要包括：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、全網(wǎng)平衡控制服務(wù)器、工程師站主機(jī)、操作員站主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、顯示屏等。軟件系統(tǒng)包括應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用軟件有智能控制系統(tǒng)、熱源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、室內(nèi)溫度采集系統(tǒng)、熱表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)包括歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等，通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)訪問(wèn)和共享。

作為監(jiān)控中心的主體部分，操作員站承擔(dān)著大部分的監(jiān)控任務(wù)。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的工作人員主要是通過(guò)操作員站來(lái)對(duì)熱網(wǎng)各部分的工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。在操作員站中，顯示終端能夠?qū)崟r(shí)顯示熱力站的供熱狀況、熱網(wǎng)各組件的運(yùn)行參數(shù)、用戶的用熱量及歷史記錄查詢畫面等相關(guān)信息。通過(guò)操作員站，工作人員還能根據(jù)反饋的信息對(duì)熱力站發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控的目的。

工程師站作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的輔助單元，主要是負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟硬件、通信及熱網(wǎng)組件的維護(hù)工作，確保系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)組件出現(xiàn)故障時(shí)，由工程師站對(duì)其進(jìn)行分析并加以解決。為了提高工程師站解決故障的能力，其自身集成了大量的熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行故障仿真、熱力站故障仿真軟件。

監(jiān)控中心的功能：作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的大腦、指揮控制中心，監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)對(duì)熱力站、熱網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及用戶的用熱情況進(jìn)行監(jiān)控分析，并能夠根據(jù)要求對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，使系統(tǒng)供熱與用熱達(dá)到平衡。同時(shí)，它還能實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的故障部件進(jìn)行診斷，保證熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2.3數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸鏈，其主要是通過(guò)連接監(jiān)控中心與熱力站，實(shí)現(xiàn)兩者間數(shù)據(jù)及控制指令的傳輸任務(wù)?？紤]到熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸安全性及穩(wěn)定性的要求，其數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖接入接收數(shù)據(jù)、gprs無(wú)線模塊進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)快速高效的遠(yuǎn)程調(diào)控，監(jiān)控中心下達(dá)的調(diào)控指令也是通過(guò)gprs模塊來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?。因此，在滿足了熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性好、可靠性高的要求外，還極大的降低的網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)成本。

2.4熱力站

熱力站作為熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制對(duì)象，通過(guò)對(duì)它的調(diào)控實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)供熱與用熱之間的平衡。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這一目的，每座熱力站內(nèi)都安裝了PLC可編程控制器?？删幊炭刂破鞑粌H可以采集監(jiān)控?zé)崃φ镜墓ぷ鬟\(yùn)行參數(shù)，還能通過(guò)通信模塊接收來(lái)自監(jiān)控中心的指令，并根據(jù)指令調(diào)節(jié)電動(dòng)閥、變頻器等裝置改變熱力站的工作運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其供熱量的控制。同時(shí)，可編程控制器還能在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)故障使熱力站失去監(jiān)控的情況下，獨(dú)立的對(duì)熱力站進(jìn)行控制，使熱力站避免出現(xiàn)失控的局面。

2.5其他主要設(shè)備及功能

除了上述幾種主要結(jié)構(gòu)外，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)還包括以下幾種必要設(shè)備：數(shù)據(jù)采集服務(wù)器作為監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器和專門處理監(jiān)控對(duì)象參數(shù)的裝置，其主要工作是負(fù)責(zé)采集各熱力站的工作運(yùn)行參數(shù)，建立熱力站與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通道。作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，它一方面與上層監(jiān)控中心聯(lián)系，將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送至操作員站，同時(shí)又接受平衡控制服務(wù)器下發(fā)的指令，對(duì)熱力站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。因此，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器不僅要數(shù)據(jù)傳輸處理快，而且要準(zhǔn)確無(wú)誤。

全網(wǎng)平衡控制服務(wù)器是分布于熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，特別是熱量傳輸設(shè)備各個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)控制器。它主要負(fù)責(zé)采集標(biāo)準(zhǔn)氣象點(diǎn)的參數(shù)、各個(gè)熱源出口監(jiān)測(cè)點(diǎn)的參數(shù)、熱網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（包括分段閥門井、解列閥門井、中繼泵站）的運(yùn)行參數(shù)、最不利環(huán)路熱力站（最遠(yuǎn)端熱力站、水力匯交點(diǎn)附近熱力站、已知的供熱效果較差的熱力站、建筑年代較早的熱力站等） 的運(yùn)行參數(shù)。

3.應(yīng)用效果

3.1保證供熱系統(tǒng)安全運(yùn)行

與傳統(tǒng)供熱管理方式相比，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)主要效果就是明顯提高了城市供熱系統(tǒng)工作的安全性和穩(wěn)定性。由于采用統(tǒng)一調(diào)度管理的方式，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⒊鞘懈鞣稚^(qū)域的供熱系統(tǒng)整合到一個(gè)統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。因此，這顯著提高的供熱管理的效率和質(zhì)量。同時(shí)，由于熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)熱量傳輸?shù)母鱾€(gè)過(guò)程、熱量流經(jīng)的各個(gè)部位的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。因此一旦這些參數(shù)出現(xiàn)異常，監(jiān)控中心能夠馬上得知，并通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)控方式對(duì)相關(guān)設(shè)備裝置進(jìn)行操作控制。特別是當(dāng)熱網(wǎng)系統(tǒng)中某一部位發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠立刻采取措施對(duì)故障進(jìn)行排查或隔離，從而在最大程度上降低了故障對(duì)全網(wǎng)造成的影響和損失，提高了供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2改善供熱效果、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的在實(shí)際應(yīng)用中還具有改善供熱效果、提高熱能利用率的作用。由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)用戶用熱情況進(jìn)行監(jiān)控。因此，它可以根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)用熱量自動(dòng)調(diào)節(jié)熱力站的供熱量，使兩者達(dá)到協(xié)調(diào)平衡的狀態(tài)。這既可以避免熱力站的過(guò)多供熱造成的浪費(fèi)，同時(shí)又能夠消除熱力站供熱不足給用戶生活造成的影響。此外，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠根據(jù)室內(nèi)外的溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供熱的溫度，提高熱量的利用率。

3.3降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減員增效

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱管理方式相比的一大優(yōu)勢(shì)就是降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人員數(shù)量，提高了管理效率。由于大量采用自動(dòng)化傳感控制設(shè)備，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠快速高效的完成許多復(fù)雜狀態(tài)參數(shù)的收集和分析工作。同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大的緩解系統(tǒng)檢測(cè)和設(shè)備維修人員的工作壓力。在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下，工作人員只需要對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，并根據(jù)要求發(fā)送控制指令就能完成傳統(tǒng)幾倍的工作量。因此相對(duì)而言降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了管理效率。

3.4社會(huì)效益明顯

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在供熱管理中給社會(huì)帶來(lái)的效益也是明顯的。由于采用了自動(dòng)化、人性化的監(jiān)測(cè)控制手段，因此不僅能夠提高居民的生活質(zhì)量，而且降低了人工管理的工作量。同時(shí)，在這個(gè)節(jié)能、環(huán)保越來(lái)越重要的時(shí)代，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)也很好的切合了這一理念，降低了能耗、減少了污染，適應(yīng)了社會(huì)的發(fā)展要求。因此，其不僅將推動(dòng)供熱企業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展，同時(shí)也將促使人們探索更加節(jié)能、環(huán)保的能源管理利用方式。

4.總結(jié)

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)使分散的熱力站連接成為了一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)各熱力站的統(tǒng)一監(jiān)控管理。這不僅明顯提高了城市供熱系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，同時(shí)也改善了供熱效果、提高了熱能利用率，并且與傳統(tǒng)供熱管理方式相比降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人員數(shù)量，提高了管理效率。很好的滿足了節(jié)能、環(huán)保的要求，符合供熱管理未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]周燕青，裴明哲.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在供熱管理的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2012（05）

[2]王陸廷.供熱系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制改造技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010

[3]姜煒.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2010（07）

[4]方來(lái)華，吳宗之，魏利軍，康榮學(xué).針對(duì)供熱系統(tǒng)的安全節(jié)能自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2010（02）.