城市集中供熱系統(tǒng)中的熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)

孫春海

（長春市公用事業(yè)信息中心，吉林 長春 130033）

城市的集中供熱系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大的系統(tǒng)，對城市居民的影響尤為關(guān)鍵，放眼世界上其他國家這一方面的發(fā)展，國外的很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了非常完善的自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，當(dāng)前我國的城市集中供熱系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行不斷地改善與提升，實(shí)現(xiàn)城市集中供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)控制自動(dòng)化，完成更加先進(jìn)、安全、高效、綠色的體驗(yàn)。

1 城市熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

城市熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)在我國城市不斷發(fā)展壯大的今天具有重要作用，特別是當(dāng)今我國的工業(yè)化進(jìn)程和城市化進(jìn)程不斷加快，分散性的取暖會加劇造成能源資源的浪費(fèi)，從而加劇我國的環(huán)境污染以及能源資源緊缺的狀況。因此，考慮到我國當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)情況，采取城市熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)集中供熱的舉措，不但可以集中大規(guī)模進(jìn)行供暖，而且可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)性的熱量供給，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，優(yōu)化管理，是一項(xiàng)非常便捷高效的城市取暖方式。

城市熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)就是一套極其高效地工藝控制模式，這項(xiàng)模式在整個(gè)供熱的過程中，既能夠保證供熱的效率，又能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)控，不僅可靠高效，而且安全方便。這項(xiàng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要是依靠中控室的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)達(dá)到熱網(wǎng)控制自動(dòng)化，經(jīng)過這樣的設(shè)計(jì)與控制，也能夠從根本上杜絕出現(xiàn)距離熱源較遠(yuǎn)的用戶得不到熱量供應(yīng)的狀況以及近距離用戶室內(nèi)過熱的現(xiàn)象，使全部的供暖用戶都能夠得到均勻舒適的熱量供應(yīng)。

2 熱網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)分析

熱網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)既然具有這么便捷的體驗(yàn)，那么又是那些部分組成的呢？下面就來進(jìn)行具體的分析，探索熱網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成。總體來說，熱網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由3部分組成：包括監(jiān)控中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、控制節(jié)點(diǎn)這3個(gè)主要的部分。其中各部分具有不同的作用，但是又缺一不可，必須進(jìn)行合理的搭配結(jié)合才能發(fā)揮最大作用，下面進(jìn)行逐步的分析。

（1）監(jiān)控中心：監(jiān)控中心是承擔(dān)監(jiān)控系統(tǒng)作用最大且不可或缺的部分，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦；監(jiān)控中心主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行控制模式以及運(yùn)行形式的選擇，通過對各類信息參數(shù)的分析篩選和判斷選擇，不斷調(diào)節(jié)輸出指令，使熱網(wǎng)各自動(dòng)化控制設(shè)備經(jīng)過不斷地調(diào)節(jié)運(yùn)行，達(dá)到最理想的熱量輸出效果。此外，監(jiān)控中心同時(shí)具備打印和屏幕顯示的功能，不僅能打印圖形、流程，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理以及打印，使全部的有用數(shù)據(jù)都能夠呈現(xiàn)在紙上，清晰可見；還可以利用屏幕去顯示各個(gè)供熱站（換熱站）的出水溫度和流量及壓力、指定熱用戶室內(nèi)供熱溫度、主干管道流量和壓力、事故故障、天氣情況等參數(shù)信息。

（2）通訊網(wǎng)絡(luò)：通訊網(wǎng)絡(luò)主要就是起到連接的作用，一般來說是連接監(jiān)控中心以及控制節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通，從而控制整個(gè)熱網(wǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使熱網(wǎng)在整個(gè)系統(tǒng)中按照設(shè)定的溫度高效便捷的運(yùn)行，減少人工控制帶來的風(fēng)險(xiǎn)以及人工支出。

（3）控制節(jié)點(diǎn)：控制節(jié)點(diǎn)是進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)反饋的重要工具，將通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)述和分析，進(jìn)行信息的反饋，同時(shí)也需要接受監(jiān)控中心傳來的要求以及命令，從而達(dá)到自動(dòng)化系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

3 熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行原理分析

城市集中供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)以及控制能力會對熱網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果產(chǎn)生直接影響，通常來說，城市集中供熱一般都是建立在熱力站控制的基礎(chǔ)上，這樣就可以自動(dòng)化地調(diào)節(jié)水溫，同時(shí)保證水溫的均勻以及平衡。其實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化控制的一般過程如下：首先經(jīng)過熱力站自控系統(tǒng)，盡管采暖自控的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)熱用戶室內(nèi)溫度的均衡流動(dòng)，但是距離的限制以及路線的分布會對溫度產(chǎn)生直接的影響，難以實(shí)現(xiàn)直接的控制和把控。因此，必須通過熱力站自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來達(dá)到熱交換器里面的水溫調(diào)節(jié)。熱源自控系統(tǒng)也能夠根據(jù)熱力站的要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，調(diào)節(jié)好熱源以及熱交換器的二次供水壓力。熱網(wǎng)自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)，作為生產(chǎn)的工具，輕松實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的自動(dòng)化以及監(jiān)控，如圖1。

圖1

3.1 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架分析

熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控中心以及遠(yuǎn)程的終端站來構(gòu)成，主要是包含4層結(jié)構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層以及應(yīng)用層。感知層就是通過數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)整體的感知，主要的組成要素一般包括PCL控制器、電源、流量、電動(dòng)閥門等，經(jīng)過組合能夠有效提升供熱質(zhì)量，降低能源的消耗。網(wǎng)絡(luò)層主要指的就是通訊網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷地流通和傳輸，送達(dá)控制中心進(jìn)行調(diào)節(jié)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)度和控制，從而整體把握整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)。平臺層相當(dāng)于數(shù)據(jù)接收器，主要的作用就是接收不同平臺發(fā)來的數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與指令的發(fā)送。

3.2 遠(yuǎn)程終端站的控制分析

遠(yuǎn)程終端的監(jiān)控一般由專業(yè)的巡檢人員進(jìn)行監(jiān)控，他們可以直接在電腦終端進(jìn)行人機(jī)界面的操控，接收熱網(wǎng)系統(tǒng)的指令進(jìn)行運(yùn)行。熱網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集以及換熱站系統(tǒng)的控制是遠(yuǎn)程終端站的重要組成部分。換熱站系統(tǒng)的控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化看守的必要環(huán)節(jié)。在分時(shí)控制中，必須要在特定的時(shí)間里進(jìn)行熱量的控制，白天溫度，晚上進(jìn)行熱量的調(diào)節(jié)，節(jié)約能量，減少能源的浪費(fèi)以及各種污染物的排放。循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵的控制都非常必要，循環(huán)泵就是經(jīng)過運(yùn)行來調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)、節(jié)約能量。補(bǔ)水泵則是保證系統(tǒng)在規(guī)定的壓力之下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定壓的控制與調(diào)節(jié)。

3.3 通信系統(tǒng)的運(yùn)行

通信系統(tǒng)身為數(shù)據(jù)的傳輸通道，是實(shí)現(xiàn)供電以及供熱的必要渠道。因此，在城市的集中供熱中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的情況選擇最佳的方式，實(shí)現(xiàn)最終的供熱目標(biāo)。

3.4 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

熱網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)可以最大程度上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，工控機(jī)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行整理和換算，并且將數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，最后將數(shù)據(jù)上傳給需要的界面與用戶。其中監(jiān)控中心的作用也不容忽視，其作用如下。首先，數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控能夠有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)程控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要門檻，通過數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化調(diào)控和分配，這樣能夠大大減少人工的控制與使用。保證隨時(shí)的調(diào)度問題能夠?qū)崿F(xiàn)，包括水溫、壓力、流量、熱量以及水源的消耗等問題，所有的調(diào)度都可以從人機(jī)界面直接輸出，不需要傳統(tǒng)的紙質(zhì)打印。

4 熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的作用分析

熱網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化的原理以及運(yùn)行機(jī)制經(jīng)過分析可以大致的了解，那么熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施又有哪些實(shí)際的意義呢？下面就來進(jìn)行具體且實(shí)際的分析和探索。

4.1 從經(jīng)濟(jì)效益上來看

熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的控制能夠?yàn)樯鐣砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益，實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)控，不僅達(dá)到了節(jié)能減排，避免了傳統(tǒng)的城市供熱系統(tǒng)中人工使用所帶來的不便以及能源資源的浪費(fèi)，而且還可以科學(xué)有效的調(diào)節(jié)溫度，使溫度均衡的進(jìn)行分布，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。及時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)的便捷性也能夠?qū)崟r(shí)掌控運(yùn)行狀況，一旦出現(xiàn)運(yùn)行問題，便于及時(shí)進(jìn)行維修與檢測。

4.2 從社會效益上來看

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用便于調(diào)節(jié)溫度不均勻以及水力不均勻的現(xiàn)象，使各換熱站可以在最好的狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)供熱效果的改善，使供熱系統(tǒng)向最佳完善和最佳高效的方向發(fā)展。最重要的社會效益就是通過熱網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，可以實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約以及環(huán)境的保護(hù)，為國家的能源節(jié)約以及綠色城市的建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

5 結(jié)語

城市供熱系統(tǒng)中的熱網(wǎng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)不僅是當(dāng)前我國客觀的形勢所決定，同時(shí)也受到世界上其他發(fā)達(dá)國家的影響，英美等眾多發(fā)達(dá)國家為了實(shí)現(xiàn)城市供熱的安全高效，通過熱網(wǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使城市的供熱既安全、又綠色，極大實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的節(jié)約以及環(huán)境的保護(hù)。因此通過以上分析和探索，我們也應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代的步伐，建設(shè)城市供熱系統(tǒng)的高效模式，解放人力，節(jié)省人工監(jiān)管需要的支出。同時(shí)伴隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市環(huán)境也在不斷惡化，因此為了保護(hù)我們賴以生存的家園，也應(yīng)當(dāng)綠色取暖，建設(shè)城市熱網(wǎng)控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市的環(huán)境保護(hù)。

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