淺析供熱計量系統(tǒng)管控平臺的設計與實現(xiàn)

王 晨

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000)

隨著智慧城市的推進，智慧供熱也在快速發(fā)展。太原市熱力集團有限責任公司計量系統(tǒng)管控平臺基于物聯(lián)網、云計算等信息技術以及供熱運行的大數(shù)據、綜合集成法、虛擬技術等工具和方法的應用，依托互聯(lián)網實現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息共享，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)全面透徹的信息化管理，實現(xiàn)了數(shù)據傳輸、遠程監(jiān)控、計量一體化，并通過數(shù)據中心機房對所有數(shù)據進行集成、交換、存儲，實現(xiàn)數(shù)據的統(tǒng)一、可靠及安全性，使供熱系統(tǒng)更加安全、智能和綠色。

1 集中供熱發(fā)展狀況

太原市熱力集團有限責任公司供熱計量工作于2012年正式起步，當年新建建筑項目安裝熱計量裝置面積606.74萬m2，樓棟表安裝數(shù)量490塊，戶表安裝數(shù)量55 158塊，實施熱計量收費59.8萬m2。

截止到2018年采暖季，既有建筑節(jié)能改造項目安裝熱計量裝置900萬m2，樓棟表安裝數(shù)量1 540塊；新建建筑項目安裝熱計量裝置3 795萬m2，樓棟表安裝數(shù)量4 865塊，戶表安裝數(shù)量33.4萬塊。其中，已推廣實施計量收費面積1 730多萬平方米，住宅面積1 600萬m2，公建面積130萬m2。

2 管控平臺總體架構與實現(xiàn)

2.1 管控平臺總體架構

熱計量管控平臺共享數(shù)據庫的選型和結構設計十分重要，它既要滿足各個業(yè)務流程本身的復雜邏輯，又要解決不同業(yè)務之間的交叉調用；它既要對大數(shù)據的查詢進行快速響應，又要易于進行平行擴展來適應供熱企業(yè)的快速發(fā)展。

管控平臺的搭建結合了集團公司目前實際情況，并規(guī)劃未來接入供熱計量遠傳控制系統(tǒng)的用戶數(shù)量為50萬戶，考慮到后期對二次側用戶進行溫控調節(jié)、室溫采集、站樓戶二次網信息采集的要求，管控平臺采用先進合理的B/S架構，利用互聯(lián)網、GPRS/3G/CDMA、現(xiàn)場M-BUS總線作為通訊鏈路，數(shù)據中心通過DTU、集中器、采集器與現(xiàn)場的熱量表、測溫裝置、遠控閥等設備進行數(shù)據通訊；使用C++,JAVA語言， TCP/IP協(xié)議，ORACLE數(shù)據庫，實現(xiàn)遠程抄表、數(shù)據存儲、歷史數(shù)據分析、異常報警、遠程控制、能耗分析與管控、設備運維管理及掌上供熱APP等功能。整個系統(tǒng)具備較高的性能且安全可靠，并具備未來強大的擴展性和設備可管理性，支持與收費系統(tǒng)等其他業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據接口；通過登錄管理機制對不同的訪問者進行權限，訪問者通過管理員分配的權限進入系統(tǒng)進行數(shù)據采集、分析和管理工作。實現(xiàn)對熱用戶及熱網運行進行全天候實時監(jiān)控。該管控平臺網絡拓撲圖如圖1所示。

2.2 網絡通訊系統(tǒng)

網絡通訊系統(tǒng)的選擇，必須考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、方便維護，運行費用低。小區(qū)內無線傳輸抄表系統(tǒng)由集中器、抄表器、現(xiàn)場熱表、遠控閥等設備及管控平臺組成。該計量系統(tǒng)管控平臺的數(shù)據采集單元安裝于計量現(xiàn)場，在現(xiàn)場層，抄表器通過M-BUS總線方式與現(xiàn)場儀表相連，讀取計量儀表的數(shù)據。抄表器的上位設備為集中器，集中器構成以樓棟單元為單位的局域網絡，定時對抄表器發(fā)送抄表指令采集數(shù)據；在管理層，集中器與主控中心的服務器建立通信鏈接，將采集到的熱計量數(shù)據通過網絡實時的、穩(wěn)定的、安全的傳送到抄表系統(tǒng)服務器的同時，在主控中心的系統(tǒng)平臺負責對接收的數(shù)據進行存儲，為后續(xù)的管理、控制、能耗分析等提供相應的基礎數(shù)據。目前，在主控中心的抄表系統(tǒng)服務器上實測網絡帶寬在100 M左右，能夠滿足供暖季對現(xiàn)場數(shù)據的采集和發(fā)送控制命令。該管控平臺遠傳抄表通訊系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2.3 管控平臺主要性能指標要求

1)系統(tǒng)應至少支持百萬規(guī)模表具的數(shù)據采集和存儲，并支持10個采暖季的數(shù)據存儲及查看。

管控平臺系統(tǒng)采用實時數(shù)據與歷史數(shù)據分區(qū)進行數(shù)據存儲，并可以靈活進行分布式集群化部署，大大提升了系統(tǒng)響應速度與數(shù)據存儲限制，并且能支持10個采暖季的歷史運行數(shù)據存儲，以供日后的查詢及統(tǒng)計分析。

2)系統(tǒng)應最少支持200位客戶端用戶的并發(fā)訪問和操作。

管控平臺系統(tǒng)采用最新的前端開發(fā)技術與最成熟的后端開發(fā)框架，保證了系統(tǒng)跨平臺、跨終端的訪問能力。具備訪問權限的用戶可在任何時間、任何地點、任意終端無障礙訪問。

3)設備接入無限制。

遵循國際工業(yè)標準通信協(xié)議(Modbus)并能夠提供存儲點表的現(xiàn)場設備，都能接入管控平臺；對于未遵循Modbus通信協(xié)議，但可提供相應通信協(xié)議書的設備，也可順利接入。

4)系統(tǒng)響應迅速。

系統(tǒng)被動接收表具數(shù)據時吞吐量≥300 000支表/h,系統(tǒng)主動接收表具數(shù)據時吞吐量≥500 000支表/h。

3 結語

熱計量管控平臺自投運以來，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，實時性高，能實時監(jiān)控站、樓、戶熱計量設備的運行狀況，從而使運維人員能及時發(fā)現(xiàn)及報警異常運行情況并有針對性的去提早處理一些異常狀況，管控平臺通過對數(shù)據信息的采集及能耗數(shù)據的分析，為供熱企業(yè)生產運行調節(jié)提供了充分的保障，大大提高了企業(yè)的能源管理和節(jié)能降耗水平。