智能控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在供熱行業(yè)中的運用研究

梁曉龍

（寧夏華電供熱有限公司，寧夏 銀川 750002）

0 引言

寧夏華電供熱有限公司在2018年已完成智能化供熱項目管理信息系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)集成、安裝、數(shù)據(jù)錄入、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)等都可以正常使用。不過隨著科技的進步，一期所建設(shè)的IT架構(gòu)問題逐漸凸顯出來，數(shù)據(jù)中心無法滿足業(yè)務需求，數(shù)據(jù)中心面臨的風險越來越大，需要合理運用智能控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此來解決風險問題。

1 智能控制的概念

1.1 智能控制概念

智能控制具有自動調(diào)節(jié)功能，控制系統(tǒng)在運行時會檢測到各種參數(shù)，并利用控制器來對不同參數(shù)進行分析、判斷、比較和計算，最后得到相應結(jié)果，作出決策，為執(zhí)行器下達指令。這個過程完全是由計算機控制系統(tǒng)獨立進行的，并不需要使用任何人力。從這個角度來看，將智能控制應用到供熱行業(yè)當中，就是利用自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)等各種技術(shù)，將其有機結(jié)合，對供熱系統(tǒng)進行實時、動態(tài)監(jiān)測，優(yōu)化參數(shù)、控制和決策，讓整個供熱系統(tǒng)的參數(shù)可以被成功改善，提升供熱安全性能，實現(xiàn)增強質(zhì)量，降低成本，節(jié)能減排目的。

1.2 智能控制和常規(guī)控制之間區(qū)別

智能和常規(guī)控制兩者都屬于一種自動化控制手段，其中智能控制可以高效實現(xiàn)自主、規(guī)范控制，而常規(guī)管控則是依據(jù)自動運行的規(guī)律來展開管控。簡單而言，就是在控制過程中，智能控制可以快速、自主探索最佳的運行路線，但是常規(guī)控制則只能依據(jù)提前所制定、規(guī)劃的路線展開運行。由此可見，兩者之間差異性問題主要就是常規(guī)控制只能夠依據(jù)精準、規(guī)范、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型來展開運行控制，結(jié)合數(shù)學模型以及體現(xiàn)構(gòu)建的決策和代碼來充分落實自動化管控。智能化控制并不需要依托各類數(shù)學模型，其可以有效識別、探索對象，有著較強的適應性、學習能力、找尋能力、自主協(xié)調(diào)和判斷能力、組織能力等，可針對所控制的對象展開自動化、規(guī)范化識別，自主選取最合理、最規(guī)范的策略，讓自動控制形式和目標得到實現(xiàn)，真正發(fā)揮出“智能化”在供熱行業(yè)中的優(yōu)勢與作用。

2 信息化建設(shè)存在問題

近年來隨著供熱行業(yè)信息化建設(shè)力度的增加，供熱系統(tǒng)建設(shè)越來越完善，各種資源和數(shù)據(jù)被有效統(tǒng)一，并逐漸形成了一個資源高度整合的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)雖然為供熱行業(yè)發(fā)展帶來非常重要的助力，但是由于網(wǎng)絡(luò)各種不穩(wěn)定因素較多，系統(tǒng)漏洞、網(wǎng)絡(luò)竊密、病毒以及黑客攻擊等網(wǎng)絡(luò)違法事件頻繁發(fā)生，導致這些存儲在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)資源安全風險隱患較大，數(shù)據(jù)會受到內(nèi)部和外部等各種因素的威脅，被攻擊和竊取的概率增加。如果數(shù)據(jù)丟失，勢必會造成供熱系統(tǒng)安全受到影響，產(chǎn)生嚴重損失。

以寧夏華電供熱有限公司為例，該公司在建設(shè)信息化過程中，因IT資源正在逐漸從過往分散狀態(tài)變成統(tǒng)一建設(shè)和管理，在這種資源高度集中的背景下，一旦公司信息系統(tǒng)出現(xiàn)問題，對于公司核心業(yè)務會產(chǎn)生嚴重影響，造成業(yè)務中斷，帶來巨大經(jīng)濟損失，且一些重要數(shù)據(jù)如果丟失，將會帶來無法逆轉(zhuǎn)的傷害[1]。

3 智能控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在供熱行業(yè)中的運用措施

3.1 在供熱系統(tǒng)中的運用

（1）將模糊控制系統(tǒng)和NDS系統(tǒng)應用到供熱系統(tǒng)當中。為使供熱效率得到提升，可合理應用智能控制，針對所要控制的對象來構(gòu)建一個完全的智能控制規(guī)則，隨時監(jiān)測外部環(huán)境問題，并根據(jù)外部環(huán)境來控制供熱的溫度。例如：在外界環(huán)境溫度較低時，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型可根據(jù)檢測出的結(jié)果來提升鍋爐水溫，在外界溫度升高時，可降低水溫。同時，模糊控制系統(tǒng)可根據(jù)控制對象將小區(qū)供熱系統(tǒng)劃分成為兩個子系統(tǒng)，分別為燃燒熱能子系統(tǒng)和換能子系統(tǒng)，將動態(tài)平衡當作基礎(chǔ)，把供熱系統(tǒng)劃分成為對子系統(tǒng)分別管控，以此來提升供熱系統(tǒng)管理效率。

NDS系統(tǒng)與模糊控制有很大相似處，其能夠?qū)崃ο到y(tǒng)展開管控。供熱系統(tǒng)中溫控閥在日常使用時會被頻繁操作，而有關(guān)操作人員的使用經(jīng)驗和自主性能相對較低，這也就造成溫控閥作用得不到有效發(fā)揮。而NDS系統(tǒng)其能夠適當轉(zhuǎn)變恒溫控制部分，使其成為熱量表控制，有關(guān)管理部門可針對性開展設(shè)計工作，例如：對不同時間段設(shè)置不同的供熱條件，在這一時間到來時，控制系統(tǒng)就會自動調(diào)節(jié)回水的溫度，以此來實現(xiàn)恒定室溫、有效節(jié)約能源目的[2]。

同時，NDS系統(tǒng)也可針對室外氣候變化來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。在供暖季節(jié)，室外溫度和氣候變化相對較大。操作人員很難憑借自身的專業(yè)知識、工作經(jīng)驗來準確、高效判斷室外溫度變化，科學、合理調(diào)節(jié)控溫閥。而NDS系統(tǒng)其可通過物業(yè)中心所輸入的氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)事先規(guī)定的算法來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)當中所有自動控制閥，以此來使室內(nèi)溫度能夠更加合理，增強生活舒適度。

有數(shù)據(jù)表明如果熱力系統(tǒng)可以在平衡狀態(tài)下運行，系統(tǒng)對于能源的消耗將會得到有效管控。如果采用室內(nèi)溫控閥來控制室溫，那么其管網(wǎng)最末端的流量以及壓力就會發(fā)生大幅度變化，并且這種變化無法進行預測，無論使用任何方法都不能有效改變這種被動適應的局面。而NDS系統(tǒng)是因為其能自動化管控溫控閥、系統(tǒng)最末端有熱量表。在末端用戶的供熱狀況發(fā)生變化之前，這一系統(tǒng)就可以將其有效管控，并根據(jù)末端水流和溫度變化速度，來制定和計算出應對方案，利用控制自動閥門、變頻泵等各種手段來使末端水流可以得到平衡，維護供熱系統(tǒng)穩(wěn)定性。這一系統(tǒng)與模糊控制兩者有極大相似處，但是對于控制方式和細節(jié)有一定區(qū)別，可根據(jù)需求來選擇應用[3]。

（2）針對供熱管道建設(shè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，來對供熱范圍內(nèi)的各個熱站點進行統(tǒng)一監(jiān)控，分析和研究供熱的品質(zhì)。這一系統(tǒng)具有成本低、設(shè)置靈活特征，能夠?qū)峁艿肋M行智能管控，精準發(fā)現(xiàn)管道故障點，并對熱網(wǎng)堵塞、泄露等問題進行指導，控制閥門閉合程度，以此來使供熱更加平衡，對整個熱網(wǎng)進行高效維護，避免出現(xiàn)供熱不均勻的情況，讓熱能可以合理被分配。應用這一系統(tǒng)能夠在原有節(jié)能效益基礎(chǔ)上，獲得5-15%的節(jié)能收益。

（3）熱網(wǎng)能源信息管理系統(tǒng)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和公司局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺，來對熱網(wǎng)能源信息進行智能化管理、收集，通過這些能源信息，管理人員可隨時了解熱網(wǎng)運行狀態(tài)以及運行情況。此外，還可以將這些能源信息存儲到數(shù)據(jù)庫當中，進行比對和分析，了解系統(tǒng)設(shè)備能源消耗情況以及使用情況，由此來開展成本分析工作，為管理決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)，提升整個供熱系統(tǒng)的管理質(zhì)量、管理水平。

（4）依據(jù)供熱系統(tǒng)的實際源頭來落實自動化管控。供熱系統(tǒng)的各個源頭主要就是指熱能的實際動能來源，既供熱的鍋爐房。依據(jù)我國國情來有效研究自動化系統(tǒng)有著較強的可靠、安全和經(jīng)濟管控特征，這一系統(tǒng)主要就是結(jié)合供熱行業(yè)內(nèi)部中小鍋爐內(nèi)各類回路，有效采取模糊控制、專業(yè)控制系統(tǒng)以及自動PID等各種算法、管控算法，可讓實際節(jié)煤效率更加優(yōu)異。同時，這一源頭系統(tǒng)能夠充分把過往風機水泵這一控制模式有效轉(zhuǎn)變成為變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，這樣能夠讓執(zhí)行單位內(nèi)實際控制成效得到改進，提高節(jié)煤燃燒系統(tǒng)對于煤料控制效率，可以產(chǎn)生至少25%左右的電量節(jié)能效益。

（5）依據(jù)變頻技術(shù)來集中管控熱網(wǎng)。當前國內(nèi)外智能化變頻技術(shù)和能力越來越成熟和先進，變頻智能技術(shù)在熱網(wǎng)當中使用強度、可靠性也逐步升高，利用強度也逐步降低，這也致使變頻技術(shù)在供熱行業(yè)當中風機、水泵使用過程中獲取非常優(yōu)異的節(jié)電、節(jié)能效益。當前，最常見、簡單地自動、智能供熱管控模式，主要就是由計算網(wǎng)絡(luò)來與變頻技術(shù)相結(jié)合形成的一種管控形式，這種形式可在過往、傳統(tǒng)控制模式幫助下，有效保留常規(guī)、傳統(tǒng)監(jiān)視儀器，在保留過往變頻技術(shù)工程基礎(chǔ)上，充分、有效將變頻器利用各種通信線路來合理規(guī)范在工業(yè)計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中連接，以此便可讓熱網(wǎng)得到集中化管控，讓熱網(wǎng)自動管控能夠較為簡便。并且在變頻技術(shù)影響下能夠讓熱網(wǎng)獲得邏輯保護，基于變頻器高效設(shè)置就地操作、遠方操作，可讓熱網(wǎng)控制即時性能夠增強。此外，在控制熱網(wǎng)數(shù)據(jù)控制、采集模塊時，利用這一技術(shù)方案可保證熱網(wǎng)工程得到全面監(jiān)控，實時、動態(tài)針對供熱工程進行顯示，計算與總結(jié)熱流量數(shù)據(jù)。

（6）智能手機在供熱系統(tǒng)中的應用。供熱企業(yè)當中智能化、自動化管理重點就是智能手機，可依據(jù)智能手機來有效開發(fā)管理系統(tǒng)，讓管理人依據(jù)手機來審批、顯示圖像與書籍，并落實收費、調(diào)度、巡檢以及評價等移動操作目標。未來智能手機在供熱行業(yè)中使用也可保證天氣、位置測量以及聲音、光度等各種探測功能得到實現(xiàn)，這也是智能管控行業(yè)非常關(guān)鍵和重要一部分。

3.2 在企業(yè)管理中的運用

（1）合理利用數(shù)據(jù)集成技術(shù)和應用層協(xié)議棧技術(shù)。供熱企業(yè)在開展信息化運營和建設(shè)過程中積累有大量的數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)在集中化管理過程中，安全風險較高，管理難度較大，可使用元數(shù)據(jù)集成技術(shù)來對這些數(shù)據(jù)信息、服務信息、業(yè)務信息進行采集，自動查找企業(yè)內(nèi)部所有元數(shù)據(jù)[4]。并且利用元數(shù)據(jù)集成技術(shù)可將不同格式、不同來源的數(shù)據(jù)信息在邏輯上進行集中，以此來提升數(shù)據(jù)信息管理力度。同時，可使用應用層協(xié)議棧技術(shù)，將數(shù)據(jù)放置到應用層當中，并將虛擬路由和交換機進行分布式設(shè)計，確保設(shè)備能夠長期使用，在出現(xiàn)故障問題之后能夠迅速切換，以此來提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲的可靠性能。

此外，結(jié)合數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建集成數(shù)據(jù)的平臺，可充分避免供熱企業(yè)海量數(shù)據(jù)出現(xiàn)“信息孤島”的問題，為企業(yè)形成一個較為優(yōu)異和完善的信息視圖。且在數(shù)據(jù)集成技術(shù)繼續(xù)發(fā)展中，其將會成為連接數(shù)據(jù)、業(yè)務以及服務等企業(yè)核心內(nèi)容重點，依據(jù)數(shù)據(jù)集成存在結(jié)構(gòu)擴展數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，將會保證數(shù)據(jù)產(chǎn)生更加全面的應用價值[5]。依據(jù)多元化數(shù)據(jù)業(yè)務、智能來構(gòu)建一個較為集中、綜合管控平臺，可保證數(shù)據(jù)之間無阻進行運算與轉(zhuǎn)換，清洗和提取各個供熱環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)當中產(chǎn)生的不同數(shù)據(jù)，致使數(shù)據(jù)能夠充分成為服務智能熱網(wǎng)決策目標的資源，全面發(fā)揮出智能熱網(wǎng)具有的自動化價值。

同時，依據(jù)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，可全面、針對性對熱網(wǎng)運轉(zhuǎn)趨勢進行研究，分析能耗、熱量平衡、流量以及溫度變化等各類數(shù)據(jù)，能夠精準判斷熱網(wǎng)運轉(zhuǎn)情況，對于供熱企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)有著十分巨大價值。并且熱網(wǎng)爆管作為影響供熱的重點問題，爆管其是由眾多不利因素引發(fā)的，利用海量供熱數(shù)據(jù)來分析與爆管有關(guān)數(shù)據(jù)，可保證管理系統(tǒng)提前預警爆管，增強供熱企業(yè)對于各種突發(fā)、危害性大的事件管控、組織和處置能力，促使供熱企業(yè)能夠開發(fā)一個較為優(yōu)異的供熱系統(tǒng)預警搶修智能系統(tǒng)。

（2）建設(shè)操作培訓系統(tǒng)。操作培訓系統(tǒng)建設(shè)是整個智能控制系統(tǒng)中不可缺少的重要步驟，因為信息化、智能化的應用和建設(shè)與操作人員有著密不可分聯(lián)系，只有操作人員擁有良好工作水平，才能提升系統(tǒng)運用效率，這也使得模擬操作培訓系統(tǒng)建設(shè)具有非常重要實用價值[6]。其主要利用網(wǎng)絡(luò)平臺、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并將管理控制系統(tǒng)當作基礎(chǔ)，在當中增加仿真模塊，利用軟控制以及軟切換，或者故障設(shè)備、科目調(diào)整等各種方式，來對操作人員進行培訓與考核，該系統(tǒng)具有高效、安全、建設(shè)成本低等特征。

（3）云管理系統(tǒng)平臺。可利用流程化、智能化等方式，來構(gòu)建第三方虛擬化平臺資源池，以及全資源池，并將其交付給業(yè)務部門，使平臺能夠自動化運維。對于平臺的管理可利用分布式結(jié)構(gòu)這種設(shè)計方式，在企業(yè)所構(gòu)建的云架構(gòu)集群當中，所有節(jié)點都能夠提供服務，這樣就避免因為節(jié)點故障而造成平臺運行管理出現(xiàn)問題，使平臺運行更加高效[7]。并且平臺可以根據(jù)不同用戶，來將管理權(quán)限進行分配，使各個用戶能夠使用和管理平臺所給予的資源，使IT資源能被多個用戶同時使用，讓資源靈活性發(fā)揮出來。以寧夏華電供熱有限公司為例，該企業(yè)針對一期信息化建設(shè)中的不足之處，構(gòu)建了深信服企業(yè)云管理平臺，并將其與公有云平臺進行合理高效的對接，利用云管理平臺，來對數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管控，積極開展多平臺集群模式部署，滿足企業(yè)不同業(yè)務需求。并利用這一管理平臺，為企業(yè)客戶提供各種服務，最大程度保護企業(yè)經(jīng)濟效益，滿足用戶對于平臺管理的需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，受到科技和經(jīng)濟發(fā)展影響，供熱行業(yè)已成功實現(xiàn)自動控制和智能化控制供熱系統(tǒng)，經(jīng)營成本也得到有效降低，城市供熱的集中調(diào)控和管理方式正在穩(wěn)定提升，并逐漸與現(xiàn)代化信息技術(shù)和智能控制技術(shù)進行有機結(jié)合，供熱信息化得到全面普及，供熱行業(yè)正在蓬勃發(fā)展。不過在人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)快速發(fā)展影響下，智能管理和智能控制的運用仍舊存在很大完善空間，需要企業(yè)合理利用各種先進技術(shù)，不斷增強供熱系統(tǒng)的節(jié)能化、智能化能力，在企業(yè)內(nèi)部構(gòu)建完善云計算平臺，為供熱行業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。