人工智能為供熱行業(yè)提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)領(lǐng)域的數(shù)字化

文｜劉丹

1 隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程，集中供熱需求不斷增長(zhǎng)

我國(guó)供熱行業(yè)趨勢(shì)是隨城鎮(zhèn)化進(jìn)程，集中供熱需求不斷增長(zhǎng)，全國(guó)各省進(jìn)度不一。截止2020年底，全國(guó)城市集中供熱面積98.8 億平方米，較上年增長(zhǎng)6.81%。集中供熱是我國(guó)北方區(qū)域冬季采暖的主要方式，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化的高速推進(jìn)使得北方城鎮(zhèn)建筑面積不斷增長(zhǎng)，集中供熱面積亦隨之快速增長(zhǎng)。中國(guó)每年北方冬季供暖占全國(guó)能耗的10%，龐大的能源消耗給我國(guó)能源供給和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定帶來(lái)了巨大壓力，也間接造成了環(huán)境污染加劇等嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。集中供熱是指由集中熱源所產(chǎn)生的蒸汽、熱水，通過(guò)管網(wǎng)供給一個(gè)城市 （鎮(zhèn)）或部分區(qū)域生產(chǎn)、采暖和生活所需的熱量的方式。從能源利用方面講，集中供暖一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，無(wú)論是否需要，暖氣始終全天供熱，因樓層不同而造成溫度不均，若遇到供暖偏熱，居民只有開(kāi)窗降溫，使寶貴的能源白白浪費(fèi)；另一方面，每天氣溫不同，以及同一天不同時(shí)段存在較大溫差，當(dāng)前供暖公司的調(diào)節(jié)系統(tǒng)很難做到及時(shí)調(diào)整閥門(mén)，導(dǎo)致居民滿意度低。

2 傳統(tǒng)供熱企業(yè)面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型，供熱智慧化迫在眉睫

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)供熱行業(yè)也在面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，供熱信息化的發(fā)展也不斷經(jīng)歷了自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)過(guò)程，目前處于智能化發(fā)展的最佳契機(jī)，通過(guò)技術(shù)、業(yè)務(wù)和產(chǎn)業(yè)不斷融合，最終會(huì)走向高效、節(jié)能和以人為本的智慧化終極目標(biāo)。

3 供熱行業(yè)中，政府、熱企和百姓的各方需求和痛點(diǎn)

政府監(jiān)管和服務(wù)需求：優(yōu)化供熱管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，合理減少重復(fù)建設(shè)投資，促進(jìn)各供熱企業(yè)一次管網(wǎng)的互聯(lián)互通，便于合理調(diào)配熱資源的實(shí)施。聚焦數(shù)字政府?dāng)?shù)字民生服務(wù)，提升行業(yè)管理水平，保障城市供熱安全、保證民生服務(wù)及城市供熱質(zhì)量。

供熱企業(yè)提質(zhì)增效需求：督促企業(yè)合理降耗，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)施升級(jí)改造，提高企業(yè)自身的管理能力和服務(wù)水平。實(shí)現(xiàn)供熱運(yùn)行智能優(yōu)化調(diào)控，節(jié)能降耗、節(jié)省人工成本，按需供熱、精準(zhǔn)供熱，最終提升供熱企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

群眾服務(wù)滿意度需求：通過(guò)典型住戶(hù)室溫監(jiān)測(cè)，提升投訴受理、應(yīng)急處置響應(yīng)能力。對(duì)熱用戶(hù)反映的熱點(diǎn)問(wèn)題或難點(diǎn)問(wèn)題予以及時(shí)回饋或解決，對(duì)市民提供的建議或意見(jiàn)及時(shí)收集與采納，從而實(shí)現(xiàn)“從群眾中來(lái)，到群眾中去”的服務(wù)能力。

4 智慧供熱理念先行，人工智能優(yōu)勢(shì)盡顯

人工智能是近幾年來(lái)的熱點(diǎn)技術(shù)，供熱作為傳統(tǒng)行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)智慧化是政府和熱企都非常關(guān)心的問(wèn)題。華為提出的“智慧供熱”是在供熱治理現(xiàn)代化方向的一種實(shí)踐和探索，以“供熱智能體”為技術(shù)架構(gòu)，包含智能交互、智能聯(lián)接、智能中樞和智慧應(yīng)用，打造能感知、會(huì)思考、可進(jìn)化、有溫度的一體化智慧供熱系統(tǒng)。讓人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)賦能傳統(tǒng)行業(yè)，推動(dòng)供熱行業(yè)升級(jí)改造，真正走上數(shù)字化轉(zhuǎn)型之道。

當(dāng)人工智能遇上供熱調(diào)控，真正碰撞出火花，我們會(huì)欣喜地發(fā)現(xiàn)：人工智能可以避免我們過(guò)分依賴(lài)調(diào)控人員，避免人的經(jīng)驗(yàn)差距、責(zé)任心、不穩(wěn)定因素；人工智能還比我們想的更加周全，能考慮各種復(fù)雜外部因素，集合多方面因素來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的調(diào)節(jié)；人工智能實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)聯(lián)動(dòng)，全域協(xié)同，從后端熱需求到源頭熱源的供需矛盾，解決獨(dú)立煙囪系統(tǒng)的問(wèn)題；人工智能的環(huán)境適應(yīng)性也很強(qiáng)，能夠自學(xué)習(xí)和自?xún)?yōu)化。

5 大數(shù)據(jù)服務(wù)如影隨形，助力政府監(jiān)管和治理從“人治”到“數(shù)治”的轉(zhuǎn)變

政府可以打造監(jiān)管、服務(wù)、指揮的“三中心”，真正實(shí)現(xiàn)政府監(jiān)管和治理：從“人治”到“數(shù)治”的轉(zhuǎn)變。首先監(jiān)管中心，對(duì)城市熱企全方位監(jiān)管，促進(jìn)企業(yè)不斷提升供熱服務(wù)水平。其次服務(wù)中心，是面向居民投訴，進(jìn)行快速響應(yīng)和跟蹤，創(chuàng)新服務(wù)水平。最后也是指揮中心，守護(hù)城市供熱企業(yè)端到端的安全，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)提前監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。

（1）給領(lǐng)導(dǎo)展現(xiàn)一張全市熱企供熱效果和指標(biāo)評(píng)價(jià)“全景圖”。哪些小區(qū)“達(dá)標(biāo)不供熱”，哪些熱企能“優(yōu)質(zhì)供熱”，領(lǐng)導(dǎo)都能盡收眼底，做到心中有數(shù)。

（2）通過(guò)智能算法能發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，提前預(yù)警，決勝于千里之外。主管部門(mén)根據(jù)未來(lái)7 天的天氣預(yù)報(bào)與華為的AI 算法進(jìn)行評(píng)估，對(duì)熱源廠進(jìn)行負(fù)荷率預(yù)測(cè)，當(dāng)負(fù)荷率超標(biāo)會(huì)及時(shí)“預(yù)警”。

（3）考核排名有數(shù)可依，提升熱力企業(yè)精細(xì)化管理水平。供熱主管部門(mén)可以對(duì)各個(gè)熱企供熱不達(dá)標(biāo)的數(shù)量進(jìn)行排名處罰，以“督辦單”的形式直接發(fā)到熱力企業(yè)，要求熱力企業(yè)限時(shí)處理并反饋。

（4）基于大數(shù)據(jù)挖掘?yàn)闊崞筇峁爸悄荏w檢服務(wù)”。經(jīng)過(guò)后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析和華為AI 算法，對(duì)熱力站是否存在嚴(yán)重水力失調(diào)、是否有供熱不足、是否有能耗過(guò)大等異常問(wèn)題進(jìn)行分析和預(yù)警，為熱企問(wèn)診號(hào)脈。

（5）通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)直接采集數(shù)據(jù)，保障評(píng)價(jià)權(quán)威可信，問(wèn)題無(wú)法抵賴(lài)。督導(dǎo)熱企按照標(biāo)準(zhǔn)接口上傳供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時(shí)在用戶(hù)家中安裝物聯(lián)網(wǎng)測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比對(duì)，保證不造假。

6 人工智能貼身服務(wù)，為供熱企業(yè)構(gòu)建最強(qiáng)“智能中樞”

企業(yè)的供熱智慧化是需要建立在現(xiàn)有的自動(dòng)化控制設(shè)施和技術(shù)的升級(jí)改造之上的，打好基礎(chǔ)之后，再利用華為供熱智能體提供的人工智能算法服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物與物的互聯(lián)互感，實(shí)現(xiàn)從“智能中樞”(人工智能)與“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”(終端設(shè)備)的智慧化碰撞，完成供熱“源，網(wǎng)，站，戶(hù)”端到端全流程對(duì)接，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)供熱管理效率：從“人控”到“智控”。

（1）通過(guò)智能精準(zhǔn)調(diào)控，真正有效節(jié)能減排，為熱企降本增效。充分融合室溫?cái)?shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)等多種信息，通過(guò)智能中樞評(píng)估出真正的供熱需求，有效指導(dǎo)熱源按需定產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)居民平穩(wěn)供熱的同時(shí)降低能耗。同時(shí)智能中樞會(huì)綜合考慮多個(gè)換熱站的不同需求和不同狀態(tài)，找到最佳的平衡點(diǎn)，避免不必要浪費(fèi)。

（2）熱需負(fù)荷預(yù)測(cè)，指導(dǎo)熱源合理生產(chǎn)，后端合理消耗。智能中樞會(huì)結(jié)合熱源的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，利用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，真正算出熱源生產(chǎn)的預(yù)測(cè)值。

（3）保證單元/戶(hù)之間供熱均衡，老百姓不再忽冷忽熱，抱怨連天。

（4）智能化分析預(yù)警能力，為供熱企業(yè)的安全保駕護(hù)航。熱力企業(yè)通過(guò)智能化升級(jí)，可以對(duì)超期服役的設(shè)備（包括管網(wǎng)、閥門(mén)、伸縮節(jié)、儀器儀表等）進(jìn)行及時(shí)排查和維護(hù)，異常設(shè)備及時(shí)報(bào)警，故障設(shè)備跟蹤維修進(jìn)度，全面解決熱企運(yùn)行安全問(wèn)題。

7 實(shí)際案例-哈爾濱智慧供熱最佳實(shí)踐

哈爾濱是北方公認(rèn)的嚴(yán)寒地區(qū)，我們選擇作為智慧供熱的試點(diǎn)項(xiàng)目具有很好的示范意義。哈爾濱太平供熱公司，換熱站基礎(chǔ)自動(dòng)化水平較好，管理水平較好，歷史供熱能耗0.38 吉焦/m2，在6 個(gè)月供熱期的嚴(yán)寒地區(qū)屬于能耗非常低的供熱企業(yè)。哈爾濱太平供熱有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)供熱的道外區(qū)，服務(wù)約1433萬(wàn)m2供熱面積，13 萬(wàn)戶(hù)居民。

試點(diǎn)分為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，一次網(wǎng)包括太平供熱公司88 個(gè)換熱站和太平房產(chǎn)34 個(gè)換熱站，共122 個(gè)換熱站，對(duì)一網(wǎng)換熱站實(shí)現(xiàn)熱站人工智能負(fù)荷預(yù)測(cè)及智能控制，對(duì)熱源實(shí)現(xiàn)熱源人工智能負(fù)荷預(yù)測(cè)；二次網(wǎng)包括2 個(gè)小區(qū)11棟樓（新小區(qū)恒大御峰668 戶(hù)和老小區(qū)地鐵AC家園1274 戶(hù)），其中4 棟樓（恒大御峰2 棟樓494 戶(hù)和地鐵AC 小區(qū)2 棟樓284 戶(hù)）做用戶(hù)自主調(diào)節(jié)溫度試點(diǎn)，安裝戶(hù)間平衡閥，AI 按需調(diào)控，其余7 棟樓安裝單元平衡閥，實(shí)現(xiàn)單元平衡。

13 萬(wàn)戶(hù)居民安裝6600 個(gè)室溫采集設(shè)備，可視化呈現(xiàn)1433 萬(wàn)m2供熱范圍內(nèi)供熱效果。部署二次網(wǎng)單元遠(yuǎn)程調(diào)控設(shè)備50 套，二次網(wǎng)熱用戶(hù)遠(yuǎn)程調(diào)控設(shè)備800 套，室溫采集設(shè)備6600 套等。

一個(gè)供暖季下來(lái)，整體效果顯著：

（1）供熱質(zhì)量可視化，供熱“有數(shù)可依”，保障居民舒適性，也為后續(xù)供熱行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供基礎(chǔ)，為政府監(jiān)管提供依據(jù)。

（2）源、網(wǎng)、站、戶(hù)聯(lián)動(dòng)的按需定產(chǎn)和平衡供熱，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能減排。熱源預(yù)測(cè)指導(dǎo)生產(chǎn)，隨著數(shù)據(jù)不斷積累，2020-2021年平均匹配率達(dá)到98.2%；換熱站平衡調(diào)節(jié)，調(diào)控準(zhǔn)確性逐年提高，室溫分布效果更優(yōu)，站間的室溫平衡度更高；單元平衡調(diào)節(jié)，各試點(diǎn)單元的二回溫目標(biāo)達(dá)成率均達(dá)到98%以上；戶(hù)平衡調(diào)節(jié)，在統(tǒng)一室溫模式下，實(shí)現(xiàn)了均衡供熱。戶(hù)控用戶(hù)室溫分布集中在22-25℃范圍內(nèi)，且平均占比達(dá)到95%以上；整體節(jié)能水平，2019～2020年和2020～2021年的連續(xù)兩個(gè)采暖季的一網(wǎng)累積節(jié)能10%以上；新增二網(wǎng)設(shè)備的小區(qū)，整體節(jié)能10%+；由于智慧供熱投運(yùn)，全網(wǎng)平衡度較好，電耗同比降低8.47%。

（3）安全供熱，AI 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)自動(dòng)診斷，在熱源或換熱站故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)急模式，保障整網(wǎng)供熱安全。

8 面向智慧供熱的城市治理與服務(wù)提升一直在路上

智慧供熱的改革創(chuàng)新不是一蹴而就的，需要政府領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和關(guān)注，也需要熱企緊密配合。城市的智慧供熱項(xiàng)目是面向政府城市治理的核心民生工程，只有通過(guò)地方政府的高度重視和統(tǒng)一決策，才能較好的推動(dòng)項(xiàng)目立項(xiàng)和保障項(xiàng)目最終落地。同時(shí)熱企需要具備一定信息化水平和自我變革的決心，才能積極主動(dòng)的進(jìn)行供熱技術(shù)的升級(jí)改造和保障長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)。最后還需要建立起好的商業(yè)模式，特別是利用政府專(zhuān)項(xiàng)債和成立城市智慧供熱平臺(tái)運(yùn)營(yíng)公司等。

目前為止，華為已經(jīng)聯(lián)手多個(gè)優(yōu)質(zhì)的合作伙伴，助力眾多城市，幫助政府客戶(hù)構(gòu)建多級(jí)供熱監(jiān)管平臺(tái)和推動(dòng)城市智慧供熱標(biāo)準(zhǔn)制定，攜手供熱企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造和智能化升級(jí)。