集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用探究

曹永會(huì)

（蘭州新區(qū)熱力工程建設(shè)管理有限公司，甘肅蘭州 730060）

現(xiàn)今大氣污染問(wèn)題的逐漸惡化，然而越來(lái)越多的城市正在加快城市集中供熱的發(fā)展。通常在集中供熱中，缺乏較為精細(xì)化、智能化的監(jiān)控及管理手段。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代逐漸到來(lái)，通過(guò)利用集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)，將滿足城市集中供熱安全、節(jié)能等各個(gè)方面的要求。

1 我國(guó)集中供熱系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

隨著環(huán)保的打響，小鍋爐被取締，城市集中供熱逐漸成為一種流行趨勢(shì)。然而，在目前發(fā)展過(guò)程中，集中供熱系統(tǒng)通常存在一定的規(guī)劃與建設(shè)問(wèn)題，其中的規(guī)劃線路變更、實(shí)際管道與需求不匹配、管道附近供暖增加或減少等問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。這些各種問(wèn)題的發(fā)生在一定程度上造成管道排布較為復(fù)雜、區(qū)域分布較為廣泛同時(shí)存在敷設(shè)距離相對(duì)長(zhǎng)，集中供熱系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 集中供熱系統(tǒng)

1.1 各環(huán)節(jié)相關(guān)性差

城市供熱管網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)前主要是由各類不同的熱源點(diǎn)、蜘蛛網(wǎng)狀的供熱管網(wǎng)以及不同的供熱用戶共同運(yùn)行而成的。這些部分之間存在一定的聯(lián)系，同時(shí)是不可分離的。在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的各部分管網(wǎng)、設(shè)備之間的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要一定的的信息交互，否則會(huì)存在信息傳遞的不及時(shí)，當(dāng)前可以通過(guò)供熱系統(tǒng)進(jìn)行傳遞優(yōu)化，從而能夠不斷提高信息傳遞的準(zhǔn)確性。

1.2 供熱協(xié)調(diào)控制難點(diǎn)

在供暖系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)通常不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系的。通過(guò)集中供熱管網(wǎng)各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)動(dòng)，從而能夠更好地實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)平衡。通常由于傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)中缺乏監(jiān)測(cè)點(diǎn)等關(guān)鍵信息，使得傳統(tǒng)供熱只能根據(jù)熱負(fù)荷需求來(lái)調(diào)整供熱。管網(wǎng)的不確定性難以實(shí)現(xiàn)，且難以與管網(wǎng)的不確定性相耦合。

1.3 作業(yè)中存在一定的安全隱患

通常由于集中供熱管網(wǎng)相對(duì)復(fù)雜，敷設(shè)距離相對(duì)較長(zhǎng)，通常會(huì)存在有架空敷設(shè)，也存在埋地敷設(shè)，會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)的安全運(yùn)行困難。當(dāng)前的對(duì)管道安全運(yùn)行的監(jiān)控常常需要定期檢查，否則將無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而無(wú)法積極主動(dòng)預(yù)防。

1.4 硬件設(shè)施落后

許多主要設(shè)施，如冷卻減壓裝置、排水閥等，都存在一定的老化，而且較多地方存在一定的腐蝕，硬件設(shè)施落后，從而無(wú)法對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)控。由于硬件設(shè)備的落后常常需要一定的人力資源進(jìn)行信息記錄，否則沒(méi)有辦法對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的歸檔和記錄。

2 集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

2.1 集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)組成

在相應(yīng)的硬件的各個(gè)方面，相應(yīng)的節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)主要由流量、壓力、位移等各種信息采集裝置以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)、智能調(diào)節(jié)閥、各類不同的無(wú)線通信設(shè)備等不同設(shè)備共同組成節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，才能為系統(tǒng)的不斷協(xié)調(diào)優(yōu)化提供各種不同的可能。同時(shí)在相應(yīng)的軟件的各個(gè)方面，節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)主要包括地理信息系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、安全管理、用戶管理、設(shè)備管理、負(fù)荷預(yù)測(cè)協(xié)調(diào)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)、電能損耗監(jiān)測(cè)等各種監(jiān)控系統(tǒng)以及相應(yīng)的子系統(tǒng)。通過(guò)使用這些各種各樣的子系統(tǒng)的信息能夠使得互聯(lián)網(wǎng)與整個(gè)集中熱網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不斷為整個(gè)熱網(wǎng)的運(yùn)行提供一定的數(shù)據(jù)支持。

2.2 節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

城市供熱節(jié)能調(diào)度系統(tǒng)的建當(dāng)前主要以各類不同的信息系統(tǒng)與相應(yīng)的物理系統(tǒng)的進(jìn)行深度集成。它的主要特點(diǎn)是具有一定的自我感知能力，能夠不斷地為人們?cè)诠嵯到y(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的思維和決策提供支持，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享和讀取，對(duì)供熱系統(tǒng)的各個(gè)方面都有全面深入的了解。根據(jù)管網(wǎng)的熱容量、用熱用戶的供熱需求、晝夜變化的用電量、環(huán)境溫度的變化等因素，在計(jì)算機(jī)上能夠模擬用戶的用熱需求，控制熱源的供熱量。采用此系統(tǒng)能夠?yàn)榘踩O(jiān)控，并對(duì)用戶管理、設(shè)備管理提供一定的幫助。當(dāng)前節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)主要包含以下幾個(gè)部分。

能夠?qū)⒏黝悷嵩础峋W(wǎng)和不同的用戶之間有效結(jié)合起來(lái)，并能夠進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控以及調(diào)度控制，監(jiān)控系統(tǒng)是進(jìn)行一定的“宏觀調(diào)控”，能夠?qū)Ω黝惒煌瑢哟蔚哪芎倪M(jìn)行較為詳細(xì)的分析從而達(dá)到降低各類能源消耗成本的目的。通過(guò)使用云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱系統(tǒng)之間的負(fù)荷預(yù)算、能源消耗以及相關(guān)熱源的產(chǎn)生進(jìn)行一定的模擬，同時(shí)還可以不斷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)加熱爐、智能調(diào)節(jié)閥裝置、冷卻減壓裝置等的調(diào)度控制，進(jìn)行一定的智能調(diào)節(jié)，從而達(dá)到熱力系統(tǒng)之間的供需平衡。

使用節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以不斷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時(shí)，使用信息終端能夠不斷的讀取相應(yīng)的報(bào)警信息，通過(guò)對(duì)信息的分析，提供發(fā)生異常問(wèn)題時(shí)的解決方法，并根據(jù)安全可靠的要求切換或淘汰部分設(shè)備，保證供熱系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

智能供熱網(wǎng)絡(luò)的管理者可以通過(guò)手機(jī)等接入集中供熱系統(tǒng)，讀取工作記錄、用戶能耗等。當(dāng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)可以向有關(guān)部門發(fā)送異常運(yùn)行記錄。無(wú)人值守巡檢機(jī)器人、智能監(jiān)控?cái)z像機(jī)、遙控閥門等部件的不斷發(fā)展，漸漸打破傳統(tǒng)供熱管網(wǎng)的存在不足，加快實(shí)現(xiàn)供熱方式由粗到精的轉(zhuǎn)變，提高供熱系統(tǒng)的管理和控制水平。

3 節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)（見(jiàn)圖2）

圖2 城市集中供熱節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 供熱管網(wǎng)

在地下管道的關(guān)鍵方面，如排水管道、管道兩端、人口聚集處等各類重點(diǎn)部位進(jìn)行有效的監(jiān)控，不斷的采集溫度、管道振動(dòng)等各類數(shù)據(jù)，同時(shí)可以設(shè)置智能監(jiān)控?cái)z像機(jī)，防止蒸汽泄漏和危害行為人身安全，排水管道異常等問(wèn)題將實(shí)時(shí)報(bào)警。

利用GIS與檢測(cè)系統(tǒng)，不斷的對(duì)人員進(jìn)行路徑規(guī)劃?rùn)z測(cè)，及時(shí)將集中供熱中發(fā)生的異常信息及時(shí)有效的錄入系統(tǒng)，形成相應(yīng)的檢修計(jì)劃和故障統(tǒng)計(jì)，同時(shí)借助于故障診斷分析技術(shù)，可以不斷的為供熱管網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行護(hù)航。

3.2 熱源

在各供熱機(jī)組以及供熱管網(wǎng)出口處逐漸的安裝各類不同的計(jì)量設(shè)備，從而達(dá)到準(zhǔn)確獲取供熱管網(wǎng)各個(gè)位置的熱源的信息動(dòng)態(tài)。對(duì)熱源的采集可以采用的技術(shù)路線是基于模型的預(yù)測(cè)大數(shù)據(jù)分析對(duì)熱源進(jìn)行分析。通常以中樞神經(jīng)模型為相應(yīng)預(yù)測(cè)模型，定期協(xié)調(diào)集中供熱系統(tǒng)，協(xié)調(diào)控制，解決強(qiáng)耦合、大滯后的控制問(wèn)題。優(yōu)化后的數(shù)據(jù)設(shè)置了供熱出口和熱源單元，不斷的分析供熱系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的能量損失率，積極有效的優(yōu)化了熱源供熱市場(chǎng)供需關(guān)系。

3.3 熱用戶

在現(xiàn)有的集中供熱管道當(dāng)中，其中的末端計(jì)量裝置通常用于測(cè)量供熱用戶、接入管道的熱水流量和供熱溫度等各類不同的狀態(tài)參數(shù)，通常熱網(wǎng)信息處理中心能夠?qū)⑹占降母黝愋畔⑴c目標(biāo)值比較，確定當(dāng)前加熱是否真正的需要調(diào)整。當(dāng)用戶終端出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)能夠積極的分析故障原因并可以進(jìn)行一定的自動(dòng)報(bào)警。

在用戶管理方面，可以通過(guò)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)中搭建移動(dòng)支付平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)靈活定價(jià)方式。同時(shí)能夠整合各類供熱用戶以及相應(yīng)的供熱公司的資源，提高使用效率。在熱用戶中可以通過(guò)不斷的建立一定的控制器，可以實(shí)時(shí)在線調(diào)整控制閥的開(kāi)閉度，供熱流量用戶可以調(diào)節(jié)欠費(fèi)或低信用，降低資金風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下，集中供熱系統(tǒng)也需要不斷的改進(jìn)，從而能夠滿足高質(zhì)量發(fā)展的要求。采用相應(yīng)的的節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效的解決傳統(tǒng)供熱過(guò)程當(dāng)中的能耗高等問(wèn)題，能夠進(jìn)行有效的節(jié)能控制。本文簡(jiǎn)單的分析了當(dāng)前我國(guó)在集中供熱過(guò)程中存在的各項(xiàng)問(wèn)題，同時(shí)分析集中供熱過(guò)程中節(jié)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的各種特點(diǎn)以及應(yīng)用等方面，希望能為集中供熱系統(tǒng)的建設(shè)提供一定的幫助。