分散式供暖遠程管理系統設計

周宗敏 于森

（山東濟能管道燃氣有限公司，山東 濟南 250013）

近年來，在供暖企業(yè)中，由于煤炭和水電價格上漲、家庭供熱設備陳舊、管理人員數量眾多和人員專業(yè)素質等諸多因素，供熱鍋爐的運行成本逐年增加，促使一些供暖企業(yè)陷入了無利經營的困境，面對如此嚴峻的現實，為有效減少冬季供暖期霧霾污染問題，我國北方地區(qū)大面積推廣“煤改電”清潔能源供暖。目前主流的煤改電取暖方式主要為空氣源熱泵、電鍋爐?？諝庠礋岜孟啾入婂仩t具有節(jié)能優(yōu)勢，但能效比會隨著冬季溫度降低而減小，在極寒天氣下甚至停止工作。供暖企業(yè)擺脫困境的出路應為減少國家有限煤炭資源的消耗，以減少其燃燒造成的環(huán)境污染，而不是選擇多收費、多燃燒、多污染，保證居民的供熱需求，從根本上降低供暖企業(yè)的運行成本，增加供暖企業(yè)的經濟效益。

一、遠程監(jiān)控技術的概念

遠程監(jiān)控技術主要指嚴格監(jiān)控生產現場情況，加強計算機網絡技術的應用，彌補地域局限性?？傊?，遠程監(jiān)控技術在計算機網絡技術的幫助下，可以實時監(jiān)督和控制供暖生產現場，突破時間和地點的限制。目前的煤改電供暖系統主要應用于不便于集中供暖的場所，單個系統供暖面積不大，且系統分布分散，現場管理維護人員專業(yè)水平不高。為有效提高空氣源熱泵和電鍋爐聯合供暖系統的工作效率，根據室外環(huán)境溫度來調整系統供回水溫度，合理配置空氣源熱泵和電鍋爐的工作時間，確保系統高效工作。在供暖生產相關管理工作中，遠程監(jiān)控網絡的監(jiān)督和控制作用顯著，不僅可以掌握所有生產環(huán)節(jié)和生產部門的工作情況，還可以遠程操作供暖生產和管理工作。

二、遠程管理系統設計

（一）系統功能分析

分散式煤改電管理系統兼具本地自動控制和遠程管理作用，主要包括本地控制、實時監(jiān)測、遠程管理三大功能，第一是本地控制。供暖系統包括空氣源熱泵、電鍋爐、循環(huán)泵等設備，需要能實現現場就地控制啟停，包括手動控制和自動控制模式，根據設備類型采用直接驅動和通信驅動方式實現設備運行控制。第二是實時監(jiān)測。系統在運行的過程中需要實時獲取各設備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、環(huán)境溫度、管路溫度等數據，來監(jiān)測系統的運行狀態(tài)。第三是遠程管理。為便于系統的管理，需增加遠程管理功能，可以實時監(jiān)測系統的運行狀態(tài)；能耗管理功能記錄系統每日能耗數據，以用于系統耗電性能分析；節(jié)能管理功能按時間段設置空氣源熱泵和電鍋爐的供回水溫度，達到節(jié)能效果。

（二）控制系統設計

控制系統功能主要包括本地控制和數據監(jiān)測兩部分。

1.本地控制實現。本地控制利用可編程邏輯控制器（PLC）通過電氣控制手段實現循環(huán)泵、空氣源熱泵、電鍋爐的啟停。其中循環(huán)泵的啟停通過接觸器、熱繼電器實現，空氣源熱泵和電鍋爐通過MODBUS 通訊協議實現?？諝庠礋岜煤碗婂仩t的通訊數據的類型及格式均設置為：數據長度8，停止位1，傳輸速率9600，無校驗。MODBUS 錯誤校驗采用16 位CRC 校驗。通過通訊指令可以讀取空氣源熱泵和電鍋爐的運行狀態(tài)，控制設備的啟停，設置供回水溫度。

2.數據監(jiān)測實現。系統監(jiān)測數據包括設備運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、供回水溫度、環(huán)境溫度、能耗數據。循環(huán)泵運行和故障利用PLC 通過檢測接觸器狀態(tài)即可實現，空氣源熱泵和電鍋爐運行狀態(tài)、故障狀態(tài)通過MODBUS 協議讀取參數可實現。供回水溫度通過讀取管路上的4-20mA 溫度變送器實現。環(huán)境溫度通過讀空氣源熱泵室外溫度參數來獲取。能耗數據通過讀取具有尖峰平谷功能的電表實現，電表采用DL/T 645—07 協議，需要通過PLC 自由口實現，數據格式設置為：波特率2400，偶校驗。PLC獲取電表耗電量數據后，進行數據解析得到總電量、峰平谷電量，實現能耗監(jiān)測。

（三）遠程管理系統設計

系統通過PLC 實現設備的本地控制和數據監(jiān)測，選取4G DTU 實現遠程數據監(jiān)測，并將數據存儲到云服務器，通過在云服務器部署WEB GUI，實現移動端、PC端的設備管理，為了便于直觀地對系統運行狀態(tài)和數據進行監(jiān)測，設計了遠程管理系統界面，包括系統運行狀態(tài)、節(jié)能設置、數據監(jiān)測界面。

總結：通過對上述的內容進行分析研究之后能夠得出，總之本文設計了分散式供暖遠程管理系統，實現了系統狀態(tài)遠程監(jiān)測、實時數據監(jiān)測、遠程管理功能，確保了供暖系統能夠高效穩(wěn)定運行。通過能耗數據分析，驗證了供暖管理系統可以有效地降低系統運行費用。