換熱站智慧供熱策略研究

霍志杰

（北京市熱力工程設計有限責任公司，北京 100078）

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術飛速發(fā)展，“智慧”已成為工業(yè)轉型升級的關鍵詞。城鎮(zhèn)集中供熱系統(tǒng)是支撐我國人民生產(chǎn)生活的重要能源基礎[1]。在智慧城市大背景下，如何利用工業(yè)自控技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、計算機積水等技術手段，提高換熱站供熱智能化程度，滿足智慧供熱需求，實現(xiàn)換熱站本地自動控制和智慧監(jiān)控平臺遠程控制功能，是從事集中供熱行業(yè)人員值得思考的問題[1]。

本文從數(shù)據(jù)采集、安全防范、自動化控制、視頻監(jiān)控和通信等幾個方面探討換熱站智慧供熱方案，為換熱站智慧供熱建設提供技術建議，從而實現(xiàn)換熱站供熱安全、高效、穩(wěn)定，提高換熱站運行智能化，提升管理運行效率。

1 換熱站智慧供熱組成架構

換熱站是城鎮(zhèn)集中供熱至關重要的組成部分，由一次側管道、二次側管道、水泵以及各種閥體組成[2]。如圖1所示，換熱站智慧供熱的關鍵就是通過在站內(nèi)安裝流量計、溫度變送器、壓力變送器、計量表以及各種控制設備，完成對換熱站運行參數(shù)監(jiān)測和對設備進行控制，實現(xiàn)換熱站無人值。

圖1 換熱站工作原理

2 換熱站智慧供熱監(jiān)控部分技術要求

數(shù)據(jù)是智慧供熱的基礎，換熱站作為一個獨立的系統(tǒng)，要具備對整個換熱站內(nèi)關鍵數(shù)據(jù)采集、顯示、記錄和上傳的能力。工作站安裝在換熱站的值班室內(nèi)，人機界面選用12寸以上觸控式顯示屏，能夠存儲站內(nèi)3年以上數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)采集部分

（1）運行參數(shù)。溫度、壓力、流量等運行參數(shù)是換熱站智慧供熱的基礎，對管理人員監(jiān)測換熱站運行情況、判斷供熱狀態(tài)起著決定性作用。①一次水供回水溫度、壓力，瞬時流量和累計流量；②采暖系統(tǒng)一次回水、二次供回水溫度；③生活水系統(tǒng)一次回水、二次供水溫度；④水箱液位，超高、超低液位。

（2）能耗數(shù)據(jù)。能耗數(shù)據(jù)判斷供熱效率的關鍵數(shù)據(jù)，通過能耗數(shù)據(jù)能夠掌握換熱站能耗情況。工作站應能存儲3年以上能耗數(shù)據(jù)，為節(jié)能減排提供基礎參考。①站內(nèi)熱量，在站內(nèi)一次側總管安裝熱量表，采集換熱站累計用熱量；②站內(nèi)電量，在站內(nèi)電源進線柜內(nèi)安裝遠傳電表，采集換熱站累計用電量；③站內(nèi)水量，在站內(nèi)補水管上安裝遠傳水表，采集累計用水量。

（3）安防數(shù)據(jù)。為保障換熱站安全、可靠、穩(wěn)定運行，實現(xiàn)換熱站連續(xù)穩(wěn)定供熱，需要對站內(nèi)安防數(shù)據(jù)進行實時采集，為及時發(fā)現(xiàn)、消除安全隱患創(chuàng)造條件。①地面積水，在熱機間最低點安裝地面積水傳感器，站內(nèi)管道泄漏時及時報警[3]；②煙感信號，站內(nèi)安裝煙感探測器，當發(fā)生火災時及時報警；③環(huán)境溫度，站內(nèi)安裝環(huán)境溫度傳感器，監(jiān)測站內(nèi)溫度；④環(huán)境濕度，站內(nèi)安裝環(huán)境濕度傳感器，監(jiān)測站內(nèi)濕度；⑤門禁系統(tǒng)，在入口安裝門禁設備，同時具備考勤、巡更功能。

圖2 智慧換熱站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖

2.2 自動控制部分

工作站是換熱站自動控制的核心，既能獨立運行，達到換熱站無人值守要求，也能與智慧監(jiān)控平臺監(jiān)控進行雙向通信[4]。工作站應具備下列控制功能：

（1）一次總口流量調(diào)節(jié)。工作站接受工作站面板或智慧監(jiān)控平臺的控制信號，通過一次回水總管上流量限制器完成對換熱站用熱的控制，可根據(jù)室外溫度對應一次總口回水溫度曲線自動調(diào)節(jié)一次總口流量，也可以采取一次總口回水溫度定值控制。

（2）二次側供水溫度調(diào)節(jié)。工作站可根據(jù)室外溫度對應的二次供水溫度曲線自動調(diào)節(jié)采暖系統(tǒng)二次側供水溫度，或采取二次供水溫度定值控制和時段控制。室外溫度的監(jiān)測以氣象臺數(shù)據(jù)為優(yōu)先參考，由智慧監(jiān)控平臺下發(fā)至工作站[2]。

（3）循環(huán)水泵和補水泵控制。采暖系統(tǒng)循環(huán)水泵和補水泵變頻運行，控制工藝圖如圖3所示。①采暖系統(tǒng)有兩臺循環(huán)泵，一用一備[5]。工作站可下達指令給循環(huán)泵變頻控制柜，任選一臺泵，按該系統(tǒng)二次供、回水總管壓差設定值變頻調(diào)速運行，變頻器故障時聲光報警，提醒手動起動備用泵[3]。②采暖系統(tǒng)有兩臺補水泵，一用一備。工作站可下達指令給補水泵變頻控制柜，任選一臺泵，按二次系統(tǒng)補水定壓設定值變頻調(diào)速運行，變頻器故障時聲光報警，提醒手動起動備用泵。工作站可實現(xiàn)補水泵與水箱水位聯(lián)鎖控制，水箱低液位時停泵，待水位升至高液位時允許啟動補水泵，液位信號來自水箱上的液位信號器。

圖3 換熱站控制工藝圖

（4）生活熱水系統(tǒng)。①工作站檢測生活熱水系統(tǒng)二次供水溫度、一次回水溫度，通過比較其檢測值與設定值，在保證一次回水溫度不超溫的前提下控制一次側電動調(diào)節(jié)閥開度，使二次供水溫度滿足工藝要求，并檢測電動調(diào)節(jié)閥開度[4]。②生活熱水系統(tǒng)兩臺循環(huán)泵，一用一備，可以手動起、停，也可以自動控制。自動控制：1.溫度控制，按生活熱水系統(tǒng)二次回水總管溫度設定值起/停水泵，即：低溫（40℃）起泵，高溫（55℃）停泵；2.時間控制，以時間點為設定值起/停水泵；3.周期控制，以水泵起/停的間歇周期為設定值起/停水泵。

3 換熱站智慧供熱視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術要求

在換熱站內(nèi)關鍵位置、出入口安裝攝像頭，對現(xiàn)場情況進行監(jiān)視，視頻信息通過視頻監(jiān)控柜上傳至智慧監(jiān)控平臺，視頻監(jiān)控柜能夠顯示、存儲，上傳視頻信息，可存儲6個月以上視頻數(shù)據(jù)。圖4為換熱站視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖。

圖4 換熱站視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖

視頻影像采集：（1）配電室、值班室和熱機間內(nèi)影像；（2）出入口影像。

4 換熱站智慧供熱通信技術要求

4.1 工作站通信要求

工作站預留標準通信口，能夠通過無線和有線兩種通信方式與智慧監(jiān)控平臺通信，把采集的所有參數(shù)、報警信息上傳至智慧監(jiān)控平臺，具備接受智慧監(jiān)控平臺監(jiān)控的能力，實現(xiàn)遠程監(jiān)控換熱站的目的。

4.2 視頻監(jiān)控柜通信要求

由于視頻傳輸數(shù)據(jù)量大，為保障在監(jiān)控平臺清晰、流暢采集換熱站視頻信息，需將視頻信息單獨上傳。視頻信息通過視頻監(jiān)控柜上傳至智慧監(jiān)控平臺，在智慧監(jiān)控平臺能夠實時查看監(jiān)控視頻[5]。

5 結語

本論文對換熱站智慧供熱措施進行探究，從換熱站數(shù)據(jù)采集、安全防范、自動化控制、視頻監(jiān)控和通信等幾個方面提出一些思路，以期為換熱站智慧供熱建設提供技術參考。這些措施思路的實施，必將對換熱站供熱安全、高效、穩(wěn)定運行，提高換熱站運行智能化、提升管理效率、提高供熱質(zhì)量、降低能耗等方面有所裨益。