◆鐘紹松 楊錦松 許世龍 鄧良富 廖叢林 安躍昆 胡自強 周輝坡

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)建設與應用

◆鐘紹松 楊錦松 許世龍 鄧良富 廖叢林 安躍昆 胡自強 周輝坡

（福建華電永安發(fā)電有限公司 福建 366000）

建設和應用以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)和大數(shù)據(jù)等為核心技術的智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)，具有處理速度高效、故障精準定位、信息全面采集、降低能耗損耗、精簡人力財力等多種優(yōu)勢，是有效解決傳統(tǒng)管控方式所帶來矛盾問題的有效途徑，具有廣泛的推廣應用價值。

熱網(wǎng)；智能化；運行系統(tǒng)；管控系統(tǒng)；建設應用

1 引言

隨著國家節(jié)能減排政策不斷推進，地方政府環(huán)境保護意識逐年加強，區(qū)域供熱負荷逐年增加，供熱半徑逐步擴大，熱網(wǎng)覆蓋面積大幅拓展，傳統(tǒng)的供熱方式、運行方式、管控方式凸顯出管控效率低下、供熱不夠均衡、資源浪費嚴重、熱網(wǎng)波動較大等問題，已經難以適應新的熱網(wǎng)運行管控形勢需要。建設和應用以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)和大數(shù)據(jù)等為核心技術，采用全新開發(fā)模式和系統(tǒng)架構，以模塊化、適應性、靈活性、擴展性、通用性為主要特點，實現(xiàn)多類型熱網(wǎng)信息系統(tǒng)的智能管理，對于解決傳統(tǒng)熱網(wǎng)運行管控方式帶來的矛盾問題，提高供熱管理水平和整體經濟效益具有重要的現(xiàn)實和深遠意義。

2 系統(tǒng)功能設計

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)由熱網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、生產調度子系統(tǒng)、優(yōu)化分析子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)、檢修管理子系統(tǒng)、經營收費子系統(tǒng)和業(yè)務服務子系統(tǒng)等7個子系統(tǒng)構建而成，通過技術平臺對于7個子系統(tǒng)進行融合，實現(xiàn)信息的充分流轉與共享。

2.1 熱網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)

熱網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集管理、遠程控制報警和視頻監(jiān)控偵測三項功能。數(shù)據(jù)采集管理功能，主要實現(xiàn)遠程讀取計量儀表實時數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)，遠程儀表參數(shù)信息讀取、配置，將相關信息保存到數(shù)據(jù)庫，用戶可以報表、曲線方式，查看實時、歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要生成各種圖表，導出表格。遠程控制報警功能，主要實現(xiàn)在線監(jiān)測斷電、電池欠壓、門禁等開關報警信號，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫同步存儲、查詢，系統(tǒng)通過推送彈窗、APP、短信、聲音、圖標、等聯(lián)動方式提醒，顯示詳細報警信息內容。視頻監(jiān)控偵測功能，通過安裝智能球型視頻監(jiān)控攝像機，對周邊環(huán)境全天候實時監(jiān)控，自動巡航、守望監(jiān)控區(qū)域，智能分析入侵、越界、移動偵測報警，支持與熱網(wǎng)監(jiān)控報警聯(lián)動，推送報警提醒；攝像機可定時或手動遠程抓拍抄表圖像；攝像機冗余不少于一周存儲、支持斷網(wǎng)續(xù)傳，在監(jiān)控中心存儲不少于一個月，支持存儲擴容；通過系統(tǒng)界面可查看實時畫面、球機控制、歷史數(shù)據(jù)調閱。

2.2 生產調度子系統(tǒng)

生產調度子系統(tǒng)主要包括熱網(wǎng)運行監(jiān)控和氣象數(shù)據(jù)分析兩項功能。熱網(wǎng)運行監(jiān)控功能，主要實現(xiàn)實時顯示各熱源、換熱站、熱用戶工況數(shù)據(jù)，供溫、供壓、瞬時熱量等準確數(shù)據(jù)，針對運行設計全屏顯示頁面，便于直觀展示，實時掌握熱網(wǎng)數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)問題。氣象數(shù)據(jù)分析功能，主要實現(xiàn)接入中國氣象局氣象數(shù)據(jù)中心提供的氣象大數(shù)據(jù)，采集歷史和實時數(shù)據(jù)；展示今日、未來三天、未來一周的天氣預報并通過曲線形式展示歷史及未來氣溫走勢；同時對歷史氣象數(shù)據(jù)進行圖形和數(shù)據(jù)兩方面的對比，直觀地反映出預報與實況、歷史與今年之間的等等差別，幫助調度人員調整供熱參數(shù)，以便巡檢人員能夠合理安排維保工作。

2.3 優(yōu)化分析子系統(tǒng)

優(yōu)化分析子系統(tǒng)主要包括管損數(shù)據(jù)分析和報表統(tǒng)計管理兩項功能。管損數(shù)據(jù)分析功能，根據(jù)采集的相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要實現(xiàn)自動計算各管線熱量、質量管損，可按日、月及任意日期段查詢統(tǒng)計，支持打印、導出報表；系統(tǒng)可按用戶設定輔助積算方式，計算熱用戶終端積算儀斷電期間供熱量，為人工修正積算儀表計數(shù)提供參考依據(jù)，提高管網(wǎng)分析及財務結算數(shù)據(jù)準確性。報表統(tǒng)計管理功能，主要實現(xiàn)各種用戶自定義時間段，自定義熱用戶組，供熱相關字段的數(shù)值統(tǒng)計報表，支持打印、導出報表。

2.4 地理信息子系統(tǒng)

地理信息子系統(tǒng)主要包括設施分布設計、管網(wǎng)瀏覽查詢兩項功能。地圖管網(wǎng)設施分布設計功能，主要實現(xiàn)用戶在地理信息平臺地圖上，將熱源、熱網(wǎng)、換熱站、井室、設備等編輯錄入，并關聯(lián)熱網(wǎng)監(jiān)控，管線可定義不同顏色區(qū)分管線、支線。管網(wǎng)瀏覽查詢功能，主要實現(xiàn)地圖上瀏覽管網(wǎng)設施，監(jiān)控點的運行數(shù)據(jù)、用戶信息、預付費等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，都可以在地圖結合具體位置實時展示；監(jiān)控點圖標可聯(lián)動報警，以不同顏色提示報警信號，顯示詳細報警信息內容。

2.5 檢修管理子系統(tǒng)

檢修管理子系統(tǒng)主要包括管線智能巡檢、故障維修管理、設備運行監(jiān)控三項功能。管線智能巡檢功能，通過GPS衛(wèi)星實時定位方式，制定巡檢周期，給巡檢人員分配相應的巡檢任務，包括巡檢人員、巡檢時間、巡檢設備部位、設置統(tǒng)一檢查內容及標準檢查方式；也可針對不同情況臨時規(guī)劃巡檢路線，方便熱網(wǎng)人員靈活安排巡檢工作以及跟蹤巡檢軌跡。故障維修管理功能，能根據(jù)設施的檢修年限和以往的檢修紀錄，來編制年度、月度檢修計劃，下達檢修計劃，檢查檢修計劃進行情況，儲存檢修記錄并生成各種故障以及檢修報表；支持維修工單推送通知，維修人員及時處理；開放系統(tǒng)接口可與其他缺陷檢修系統(tǒng)對接。設備運維監(jiān)控功能，在線監(jiān)測熱網(wǎng)終端、服務中心各種設備的運行工況，故障報警信息，針對檢修設計全屏顯示頁面，便于直觀展示，實時掌握設備工況數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)處理設備故障。

2.6 經營收費子系統(tǒng)

經營收費子系統(tǒng)主要包括充值收費管理、財務結算報表、計價參數(shù)設置、報警控制聯(lián)動四項功能。充值收費管理功能，可以選擇任意熱用戶啟用預付費管理，按管理權限流程對熱用戶進行充值、二級審核確認，用戶信息顯示表底數(shù)、充值金額、充值時間、可用余額、當前可用汽量、報警狀態(tài)、閥門狀態(tài)等實時信息。財務結算報表功能，主要實現(xiàn)在每月結算日前，對可用汽量可以進行修正，并根據(jù)貿易結算協(xié)定，進行實際結算，并生成新的結算報表。計價參數(shù)設置功能，系統(tǒng)可根據(jù)業(yè)務需要自定義各種固定、浮動、分時等計價方式，各熱用戶可單獨設定個性化結算系數(shù)，主要結算調整系數(shù)因素有煤汽聯(lián)動價、用量梯價、煤價指數(shù)、運費系數(shù)、煤改氣補貼、預付優(yōu)惠、承兌系數(shù)等，系統(tǒng)自動計算扣費并生成自定義結算報表，可查詢歷史結算報表、充值記錄等數(shù)據(jù)，支持打印及導出EXCEL表格，電子表格符合開票系統(tǒng)、財務系統(tǒng)導入格式。根據(jù)采購人提供的銀行或第三方支付接口，開發(fā)預付費系統(tǒng)對接，熱用戶可以自助充值、繳費、查詢。報警控制聯(lián)動功能，系統(tǒng)可以監(jiān)控預付費用戶的電動閥門，顯示開關狀態(tài)、故障報警，支持手動或費用關聯(lián)自動，遠程開關閥門；系統(tǒng)可設置余額低、余額零兩級預警功能，短信通知等方式提醒繳費。

2.7 業(yè)務服務子系統(tǒng)

業(yè)務服務子系統(tǒng)主要包括移動平臺應用、客戶自助服務兩項功能。移動平臺應用功能，開發(fā)熱網(wǎng)管理移動APP平臺，提供移動終端平臺系統(tǒng)，系統(tǒng)用戶使用同一用戶ID和密碼通過手機安全登錄系統(tǒng)，可以打破空間限制、精確傳達精簡信息，可借助手機進行事務處理、數(shù)據(jù)查詢，各項待辦事務的處理?？蛻糇灾展δ埽瑹嵊脩敉ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)移動APP、信息發(fā)布網(wǎng)站等渠道，可自助查詢用熱、費用等情況，終端設備運行情況，障礙報修等功能；報修登記包括時間、地點、故障信息、報修人、聯(lián)系方式、現(xiàn)場照片、錄音留言等；熱網(wǎng)系統(tǒng)平臺上，對客戶投訴、報修流轉處理的工單，可定義推送相關審批處理，支持流程跟蹤、單據(jù)查詢。

3 建設原則

3.1 安全穩(wěn)定性

在管控系統(tǒng)網(wǎng)與公司辦公網(wǎng)之間采取隔離網(wǎng)閘等可靠的技術手段，保證該系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全性，防止實時/歷史數(shù)據(jù)庫服務器受到黑客的攻擊和病毒的侵擾，保證數(shù)據(jù)不被非法讀取和修改，從而保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。同時，系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性是第一要素，供熱企業(yè)的生產過程屬于連續(xù)運轉的生產過程，如果系統(tǒng)沒有可靠穩(wěn)定性作為保證，一旦出現(xiàn)故障將會給企業(yè)帶來無法估量的損失。在系統(tǒng)設計時要從結構設計、產品選擇以及網(wǎng)絡管理上對此做出保證。

3.2 擴展開放性

系統(tǒng)設計應留有擴展接口，以方便熱力企業(yè)內其他供熱控制系統(tǒng)、經營管理系統(tǒng)的接入和后期新建供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的接入，以及提供給公司內ERP、上一級綜合能源管控系統(tǒng)的接口。同時，要兼顧系統(tǒng)的開放性設計，包括開放性網(wǎng)絡、支持多協(xié)議、具有良好的設備兼容性和互通互連能力等幾個方面；并能與第三方軟硬件兼容，實現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫鏈接。

3.3 通用實用性

采用成熟、通用、符合國際標準的軟件產品和開發(fā)技術，保證經過該系統(tǒng)分析處理的數(shù)據(jù)能夠被上層管理系統(tǒng)所用；允許用戶或第三方依據(jù)現(xiàn)有的實時數(shù)據(jù)庫平臺靈活地進行二次定制開發(fā)。同時，系統(tǒng)功能的實用性是衡量任何一個系統(tǒng)設計成功與否的基本標準，在系統(tǒng)功能設計上，首先必須能夠滿足企業(yè)的當前需求，同時兼顧企業(yè)的長遠發(fā)展；系統(tǒng)設計完成后，能夠讓企業(yè)以較低的維護投入獲得較大的效益回報。

3.4 科學先進性

建設設計采用新思想和新技術，在系統(tǒng)結構和功能設計方面嚴格考慮數(shù)據(jù)質量及科學、清晰的數(shù)據(jù)結構與組織，力求系統(tǒng)的科學性。同時，在滿足當前系統(tǒng)功能需要的前提下，本著高定位、高起點的指導思想，采用先進的軟件設計方法、軟件實現(xiàn)技術，包括系統(tǒng)應用平臺、數(shù)據(jù)庫技術、開發(fā)管理工具等；系統(tǒng)只有順應先進的技術發(fā)展潮流，才可能具有較強的生命力。

3.5 經濟可維性

系統(tǒng)在滿足功能要求的基礎上，盡可能降低造價，做到系統(tǒng)性價比高。同時，系統(tǒng)設計要降低熱力企業(yè)一般的技術人員的工作難度，保證其不需具備機器語言或編程的知識即可完成系統(tǒng)的組態(tài)及流程；系統(tǒng)應具有完備的網(wǎng)絡控制、診斷、測試功能和在線故障恢復能力，最終要使用戶維護起來方便，維護成本低。

4 實踐應用

通過對智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)的深化應用，實現(xiàn)了集中供熱系統(tǒng)與信息技術相結合，有效地保證了集中供熱系統(tǒng)的質量、提升整體運行效率，控制運行成本，降低不必要的成本浪費。

4.1 降低損耗節(jié)約能耗效果顯著

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)的應用，能夠智能分析熱網(wǎng)管線及各分支管線運行數(shù)據(jù)，優(yōu)化管線運行方式，減少熱量損失及其管損，平衡供熱負荷達到節(jié)能減排的效益；探尋熱力系統(tǒng)自診斷模式，掌握熱網(wǎng)管道運行和設備健康情況，不斷優(yōu)化提高設備健康水平，降低運營成本，提高供熱企業(yè)經濟效益效果顯著。

4.2 精確管控快速決策效果顯著

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)的應用，通過對用戶供熱故障排查、異常分析、實時數(shù)據(jù)分析等，形成故障警示提示、數(shù)據(jù)圖表展示、曲線展示等，整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)一目了然，為運行管理人員快速制定控制策略提供輔助決策和依據(jù)；通過數(shù)據(jù)推送，實現(xiàn)客服系統(tǒng)、收費系統(tǒng)業(yè)務人員的迅速決策及反饋。

4.3 問題導向智能調度效果顯著

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)的應用，根據(jù)熱源的成本計算結果，選擇經濟的運行方式，在突發(fā)情況下，也能合理調配各個用戶之間的能量供應，盡量避免各熱力站之間的“爭食”現(xiàn)象，保證供熱質量；在用戶負荷增大的情況下，調度該區(qū)域內的熱源點，盡量減少受影響的范圍，即使在緊急狀況下也能夠全面協(xié)調熱量的合理分配，保證用戶的用熱品質，有效地解決了管控效率低下、供熱不夠均衡、資源浪費嚴重、熱網(wǎng)波動較大等問題。

5 結束語

智能化熱網(wǎng)運行管控系統(tǒng)的建設與應用，通過大數(shù)據(jù)分析來智能化管控熱網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行，從而實現(xiàn)精確控制、能耗監(jiān)控、故障監(jiān)控，達到節(jié)能降耗和安全供熱的目的。同時通過加強服務功能，塑造企業(yè)形象、形成品牌效應，是真正實現(xiàn)安全供熱、價值供熱、智能供熱、和諧供熱的有效途徑，具有較高的推廣應用價值。

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