熱力管網(wǎng)溫度壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

1、熱力管網(wǎng)溫度壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案1. 熱力系統(tǒng)發(fā)展趨勢近年來，政府對集中供熱系統(tǒng)建設(shè)的投入逐年上升，由2008年的270億元增至2013年的450億元。受政府對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資力度加大及供熱需求持續(xù)增長的雙重影響，集中供熱行業(yè)取得了快速發(fā)展，全國的集中供熱面積和供熱量得到穩(wěn)定增長。2013年，全國的集中供熱面積約58億平方米，當(dāng)年集中供熱總量約30億吉焦，供熱管網(wǎng)長度約18萬公里。按熱力消費(fèi)市場的終端客戶劃分，熱力供應(yīng)行業(yè)可劃分為工業(yè)市場和居民采暖市場兩大類。目前工業(yè)部門是我國熱力消費(fèi)的主要領(lǐng)域，占全國熱力消費(fèi)總量的比重超過70%，但是居民采暖的熱力消費(fèi)增速高于工業(yè)領(lǐng)域，占全國熱力消費(fèi)總量

2、約30%且比重不斷提高。房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和城鎮(zhèn)化的提升，受益于原有大中城市供熱面積快速增長（新增建筑+舊區(qū)改造）和新興縣鎮(zhèn)供熱市場（超過1100個）逐步開啟，預(yù)計(jì)城市供熱市場未來3-5年將保持15%的復(fù)合增速。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國城市供熱行業(yè)發(fā)展監(jiān)測分析與市場前景預(yù)測報(bào)告（2015-2020年）顯示，目前，供熱行業(yè)正處于體制改革、設(shè)備更新、技術(shù)進(jìn)步階段，市政公用行業(yè)的市場化進(jìn)程加快，外資、民營等多種經(jīng)濟(jì)成分已進(jìn)入供熱市場，供熱市場的競爭日益激烈。供熱市場準(zhǔn)入、特許經(jīng)營、用熱商品化、熱計(jì)量收費(fèi)等改革將逐步深化，節(jié)能高效、多熱源、大噸位、聯(lián)片集中供熱、地源供熱、科學(xué)運(yùn)行等運(yùn)營方式將不斷推進(jìn)

3、行業(yè)發(fā)展。2. XX熱力集團(tuán)基本情況XX熱力集團(tuán)是全國最大的國有集中供熱企業(yè)，具有五十多年光榮供熱歷史，隸屬于北京能源集團(tuán)，擔(dān)負(fù)為XX市民和XX政軍機(jī)關(guān)、大型企事業(yè)單位的供熱保障職責(zé)。XX熱力集團(tuán)集供熱生產(chǎn)運(yùn)營、供熱規(guī)劃設(shè)計(jì)、供熱工程建設(shè)、供熱技術(shù)研發(fā)、供熱設(shè)備制造于一體，擁有供熱運(yùn)營企業(yè)X家，為供熱運(yùn)營提供保障的企業(yè)X家，員工X多名。2015年底，集團(tuán)總資產(chǎn)X億元，營業(yè)收入X多億元；供熱總面積X億平方米，供熱用戶X萬戶；一級供熱管線X公里，熱力站X座。3. 供熱過程中發(fā)現(xiàn)的問題及需求隨著時代的發(fā)展，我國各社會階層對供熱的需求也在不斷變化。北京熱力集團(tuán)是我國最大的供熱企業(yè)，在其近半個世紀(jì)的運(yùn)營

4、過程中，不同時間段社會對其供熱的需求也不同。目前其主要問題及需求表現(xiàn)為：1.隨著社會供熱需求的增大，供熱面不斷增加，隨之而來的配套服務(wù)壓力不斷增強(qiáng)，及時處理客戶投訴，解決客戶各方面的問題，是熱力集團(tuán)面臨的重要問題。2.隨著供熱區(qū)域的增大，供熱面積的增加，及時、準(zhǔn)確的對熱力進(jìn)行調(diào)配，才能避免供熱不均造成的浪費(fèi)及保證用戶的正常使用。3.對各供熱管道和區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，明確各區(qū)域的溫度、壓力等，是保證供熱質(zhì)量的前提條件。同時對管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測可以盡量減少因?yàn)閷ΜF(xiàn)場情況不明，誤操作導(dǎo)致的壓力過大，溫度過高或過低等情況，大大減少管道爆裂的危險。4.隨著時代的進(jìn)步，對熱力管理系統(tǒng)不斷提出了新的功能需求，管理系統(tǒng)的

5、及時升級，是保證整個供熱系統(tǒng)先進(jìn)性、適用性的必要措施。5.供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會不斷出現(xiàn)各種問題，及時準(zhǔn)確的處理這些問題，才能保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。面對這種情況，供熱管理系統(tǒng)必須能準(zhǔn)確的定位問題的原因，并有一套相應(yīng)的處理流程，才能保證及時準(zhǔn)確的處理好問題，不會出現(xiàn)窩工或者消息不通的情況。6.隨著供熱管網(wǎng)的增加，供熱系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的人員必然會相應(yīng)增長，同時由于人員的增加，會引起管理混亂或政令不通等情況。對熱力管理系統(tǒng)進(jìn)行升級，引入智能化管理和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，能有效的解決上述情況，在減少人工的同時，保證系統(tǒng)更方便高效的運(yùn)行。7.X市的熱力用戶已達(dá)百萬，對用戶進(jìn)行管理，方便其進(jìn)行繳費(fèi)、報(bào)修、投訴等，是

6、提升服務(wù)品質(zhì)的重要方式。熱力管理系統(tǒng)必須與用戶平臺進(jìn)行兼容，達(dá)到信息共享。8.維修人員經(jīng)常需要跑現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)，這種情況下，他們無法及時了解設(shè)備的運(yùn)行狀況等信息，為了解決相應(yīng)的問題，必須要有一種方便攜帶的信息展示平臺，能隨時隨地查看系統(tǒng)狀況。4. 解決方法及效果針對上述問題，我們推薦使用深圳信立科技有限公司的熱力管網(wǎng)溫度壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)。其具體為，在所有的供熱管網(wǎng)及其支路上安裝溫度傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)器等設(shè)備，通過采集器對各設(shè)備的信息進(jìn)行采集和控制，然后把采集的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器，在服務(wù)器中經(jīng)過分析處理，以各種形式展示出來。通過供熱管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，能解決的問題及表現(xiàn)的功能主要

7、有：（1） 提供完善全面的數(shù)據(jù)信息熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)是典型的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，建立熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)可以為管理者提供完整的數(shù)據(jù)信息，管理者可以通過系統(tǒng)查詢到所需時刻、時段的管網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時軟件所帶的各類圖標(biāo)分析功能，為管理者提供了詳盡的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，便于管理者對管網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行后續(xù)管理工作。利用數(shù)學(xué)模型、預(yù)測和預(yù)警、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘等理論方法和技術(shù)，對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的加工處理及分析，以提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的應(yīng)用水平。（2）及時發(fā)現(xiàn)熱力系統(tǒng)中的故障某些設(shè)備或者管道發(fā)生故障時，可能由于深埋地下或者其它的原因，工程人員例行維護(hù)和巡檢工作往往很難發(fā)現(xiàn)這些問題。通過在線監(jiān)測，我們可以很輕易的找到這些故障設(shè)備或管

8、網(wǎng)狀態(tài)的異變，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其故障，進(jìn)行檢修，減少了因故障而造成的損失。（3）故障提前預(yù)警由于管網(wǎng)的距離很長，熱力站網(wǎng)店眾多，經(jīng)常會有信息不對稱的情況，這樣會產(chǎn)生由人為控制引起的壓力過大或者溫度過高、過低的情況，從而導(dǎo)致的管網(wǎng)爆裂或者設(shè)備損壞時有發(fā)生。通過管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，我們可以很直觀的看到各處網(wǎng)店的狀況，從而避免了由于信息不對稱導(dǎo)致的上述狀況。熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)還加入了故障預(yù)警功能，對于超過設(shè)置閥值的現(xiàn)場信息，系統(tǒng)會自動預(yù)警，提醒管理人員及時進(jìn)行處理，大大降低了故障發(fā)生的概率。（4）找到最佳的供熱配置熱力系統(tǒng)中，熱能的輸送一般根據(jù)片區(qū)的實(shí)際使用情況進(jìn)行配送，如果短時間之內(nèi)，區(qū)域熱力使用增大，調(diào)

9、配不及時，就會導(dǎo)致區(qū)域的熱力配送跟不上，用戶體驗(yàn)就降低，從而引起用戶投訴。通過管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，我們可以從其歷史數(shù)據(jù)中分析出各個區(qū)域的不同時間段熱力使用情況，提早做好熱力輸送準(zhǔn)備，及時的對相應(yīng)區(qū)域加大或者減小熱力的配送，避免因?yàn)榕渌筒患皶r導(dǎo)致的投訴。（5）對管網(wǎng)進(jìn)行及時實(shí)時的管控管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)引入了實(shí)時控制功能，管理者可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制端實(shí)時的對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行單個或者批量控制。遠(yuǎn)程控制功能，減少了現(xiàn)場操作產(chǎn)生的大量人工，避免了現(xiàn)場操作失誤導(dǎo)致的人身傷亡事故。（6）節(jié)省大量人力物力要保證熱力管網(wǎng)的正常運(yùn)行，需要派大量的人員進(jìn)行管理，對管網(wǎng)線路、站點(diǎn)、設(shè)備進(jìn)行不間斷的巡檢。在需要對管網(wǎng)進(jìn)行控制時

10、，常常需要人員跑到現(xiàn)場進(jìn)行手動的控制。熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，能有效的降低相應(yīng)的人工。系統(tǒng)采用實(shí)時的數(shù)據(jù)采集，所有管網(wǎng)狀態(tài)系統(tǒng)上一目了然，無需人員現(xiàn)場巡檢，對于需要控制的設(shè)備，可以遠(yuǎn)程實(shí)時控制，減少了人員現(xiàn)場控制花費(fèi)在路上的時間和財(cái)力。（7）收費(fèi)控制熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)可以加入預(yù)付費(fèi)功能，安裝預(yù)付費(fèi)表計(jì)至用戶家里。當(dāng)用戶欠費(fèi)時，系統(tǒng)自動關(guān)閉該戶送熱管道，以催促用戶及時交費(fèi)，避免拖欠。同時，由于管道的控制是由系統(tǒng)自動控制，所有繳費(fèi)信息系統(tǒng)中都可以直接查詢，避免了因?yàn)槿饲殛P(guān)系產(chǎn)生的多送熱、不收錢等現(xiàn)象，避免了公司的損失。（8）用戶查詢及互動熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)可以開放相應(yīng)的用戶APP，用戶可以直接在

11、手機(jī)上進(jìn)行狀態(tài)查詢、余額查詢、報(bào)修、投訴等功能。同時用戶APP加入互動功能，用戶之間、用戶與管理人員之間、社區(qū)居民之間可以進(jìn)行直接交流。同時，熱力集團(tuán)管網(wǎng)維護(hù)時的停熱通知等，也可以通過APP推送的形式發(fā)送至用戶手機(jī)。（9）基于用戶的功能擴(kuò)展由于熱力用戶較多，群體比較固定，熱力集團(tuán)可以在相應(yīng)的APP上增加其他功能，或者開展其他有償服務(wù)，如廣告等，以增加收入。5. 熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹5.1. 整體構(gòu)架圖3-1 熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、傳輸層，和服務(wù)器分析層及應(yīng)用展示層組成。數(shù)據(jù)采集層包括溫度傳感器、壓力傳感器、電磁閥、流量計(jì)等傳感器或控制終端以及采集器。傳感器和控制器負(fù)

12、責(zé)采集管道數(shù)據(jù)和控制管道流量，采集器負(fù)責(zé)向傳感器發(fā)送命令并對信息進(jìn)行加密然后上傳至系統(tǒng)服務(wù)器。服務(wù)器分析層將現(xiàn)場采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，通過實(shí)時運(yùn)算計(jì)算出匯總數(shù)據(jù)，分項(xiàng)數(shù)據(jù)等。應(yīng)用展示層是面向用戶的終端，它由 web 端和 app 端構(gòu)成，用戶根據(jù)條件和需要，可自由選擇平臺登錄系統(tǒng)，查看現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)、分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)等信息。5.2. 數(shù)據(jù)采集器本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，使用的是企鵝能源自己生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集器。采集器參數(shù)如下：l 輸入電壓：930V 輸出電壓：5Vl 采集頻率：1min/輪l 通信接口：RS485 接口、DTL645 接口、T188接口、LAN 接口、GPRS模塊和WIFI模塊可選配l 采

13、集模塊：ARM的Cortex-M4內(nèi)核l 功能：身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密、斷線重連、動態(tài)域名解析等六、監(jiān)測系統(tǒng)界面及功能5.3. WEB系統(tǒng)界面登陸界面 如下圖所示，在右側(cè)的登錄框中輸入用戶名與密碼，即可登錄系統(tǒng)：導(dǎo)航界面 導(dǎo)航界面如下圖所示，在導(dǎo)航條中點(diǎn)擊“實(shí)時監(jiān)控”，并在展開的菜單中點(diǎn)擊“設(shè)備管理”即可進(jìn)入設(shè)備管理模塊。設(shè)備管理 進(jìn)入設(shè)備管理后，該界面如下圖所示設(shè)備選擇 在設(shè)備管理界面的左側(cè)，可選擇需要管理的設(shè)備，通過品牌，城市，門店，設(shè)備逐層篩選，如圖所示。 以圖中為例，依次選擇品牌為熱力供應(yīng)，城市為北京，門店為第一公司，設(shè)備選擇換熱站1#。即可完成對某個設(shè)備的選擇，切換設(shè)備的操作也相同。選擇

14、完成后，點(diǎn)擊“確定”即可生效，右側(cè)的圖標(biāo)區(qū)域會自動刷新。熱力站信息 選擇設(shè)備為換熱站后，右側(cè)數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)該換熱站的實(shí)時監(jiān)控信息，下拉頁面，還可看到歷史數(shù)據(jù)圖表。 實(shí)時監(jiān)控信息包括一次水系統(tǒng)，二次水系統(tǒng)，子設(shè)備。 一次水系統(tǒng)如左圖所示，分別展示該換熱站一次水的壓力，溫度，流量，熱量及閥門開度。 二次水系統(tǒng)如圖所示，主要信息與一次水相同，由于二次水系統(tǒng)涉及分支選擇，在該模塊的標(biāo)題后可以選擇分支。 點(diǎn)擊第一個選框，選擇供暖分支或生活分支；第二個選框選擇具體的支路，如1樓供暖，即可完成支路選擇，頁面自動刷新。 子設(shè)備模塊為該換熱站下所有的實(shí)體設(shè)備的配電監(jiān)控信息，主要包含設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時功率，日累積能耗

15、信息。歷史圖表 歷史數(shù)據(jù)圖表為監(jiān)控參數(shù)的歷史紀(jì)錄值，以每小時為基數(shù)點(diǎn)，可查詢?nèi)我鈺r間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以折線圖或柱狀圖展示，時間維度可在年，月，日切換。圖表如下圖所示： 圖表的數(shù)據(jù)源可由用戶任意切換，在上方監(jiān)控信息中，點(diǎn)擊相應(yīng)數(shù)據(jù)，可將該數(shù)據(jù)加入圖表中，最多允許同時查看兩種數(shù)據(jù)，若加入第三種數(shù)據(jù)，將會代替第一種數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)保持在兩種。數(shù)據(jù)選擇的操作如下： 當(dāng)鼠標(biāo)移動到支持歷史數(shù)據(jù)查詢的參數(shù)上，鼠標(biāo)會變成手的狀態(tài)，同時該參數(shù)字體顏色會變成藍(lán)色；此時點(diǎn)擊該數(shù)據(jù)，會將該參數(shù)加入歷史圖表中。5.4. App移動端首頁如下圖所示，為設(shè)備管理中熱力站界面： 在該界面下，上方藍(lán)色區(qū)域包含設(shè)備名稱，環(huán)境參數(shù)，流量與熱

16、量數(shù)據(jù)，今日能耗等信息。點(diǎn)擊“1#換熱站”可切換至其他設(shè)備。 當(dāng)有設(shè)備報(bào)警信息時，會在頂部彈出消息條，點(diǎn)擊可查看詳細(xì)報(bào)警內(nèi)容： 下方依次列出一次水系統(tǒng)與二次水系統(tǒng)模塊，一次水系統(tǒng)直接列出實(shí)時數(shù)據(jù)。 二次水系統(tǒng)需要用戶選擇生活支路或供暖支路，并在彈出的列表內(nèi)選擇具體支路，如：1樓生活供水，即可進(jìn)入下一級二次水分支信息界面。二次水分支界面 二次水系統(tǒng)的分支界面如左圖： 二次水分支界面主要信息與一次水系統(tǒng)主界面相似。該界面與上層主界面的區(qū)別在于底部增加該分支的子設(shè)備列表： 列表展示了所有子設(shè)備的實(shí)時功率，日能耗，運(yùn)行狀態(tài)等，點(diǎn)擊設(shè)備名，可進(jìn)入下一層級子設(shè)備詳情。子設(shè)備詳情 子設(shè)備詳情列出所選子設(shè)備的

17、運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)日累計(jì)能耗，當(dāng)月累計(jì)能耗。 下方給出設(shè)備監(jiān)控到的配電參數(shù)，包含單相及三相的電壓，電流，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等。如下圖所示：6. 功能介紹熱力管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)是我公司根據(jù)現(xiàn)代熱力系統(tǒng)的實(shí)際需求研發(fā)的一款綜合管理系統(tǒng)，其主要功能有：實(shí)時數(shù)據(jù)查看，歷史數(shù)據(jù)查看，數(shù)據(jù)對比，數(shù)據(jù)報(bào)表，數(shù)據(jù)導(dǎo)出，故障報(bào)警，遠(yuǎn)程控制，報(bào)修處理，天氣預(yù)報(bào)等。實(shí)時數(shù)據(jù)查看：系統(tǒng)在無人值守的情況下運(yùn)行時，采取15分鐘一次乃至更高的頻率實(shí)時讀取所有采集終端的狀態(tài)信息，并上傳存儲至服務(wù)器中。當(dāng)有人遠(yuǎn)程查看相應(yīng)設(shè)備或支路時，系統(tǒng)會立即進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備或支路的數(shù)據(jù)采集，以保證展示出來的數(shù)據(jù)的實(shí)時性。歷史數(shù)據(jù)查看：系統(tǒng)所采

18、集的所有數(shù)據(jù)，均保存在服務(wù)器中，管理者可以在任何時間點(diǎn)查找任意設(shè)備在任何時間段的歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)對比：系統(tǒng)每隔一段時間，會統(tǒng)計(jì)最近一段時間設(shè)備正常運(yùn)行時的數(shù)據(jù)，并把實(shí)時采集的數(shù)據(jù)和歷史正常時間段的平均數(shù)據(jù)作對比，并展示出來，管理者可以直觀的了解各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否偏離正常值。數(shù)據(jù)報(bào)表：系統(tǒng)所有實(shí)時采集數(shù)據(jù)、歷史采集及分析統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，均可以以報(bào)表的形式展示出來，可以同時在報(bào)表中查看多個站點(diǎn)多個管網(wǎng)的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，方便管理人員進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)導(dǎo)出：為了便于數(shù)據(jù)管理，增強(qiáng)擴(kuò)展性。本系統(tǒng)在所有報(bào)表界面下都提供有導(dǎo)出報(bào)表服務(wù)，能夠?qū)С霎?dāng)前頁面下展示的內(nèi)容。導(dǎo)出的報(bào)表以表格的形式存在，可以隨意轉(zhuǎn)存或打印。故障

19、報(bào)警：系統(tǒng)采集回來的數(shù)據(jù)，會在第一時間進(jìn)行對比或運(yùn)算，一旦超出閥值，系統(tǒng)即會產(chǎn)生報(bào)警信息，并推送至軟件和手機(jī)客戶端，督促管理人員及時處理。報(bào)警信息會在首頁展示出來，管理人員可以根據(jù)報(bào)警信息定位到相應(yīng)的故障位置并找出故障原因，以便處理。遠(yuǎn)程控制：熱力站在線監(jiān)測系統(tǒng)中，各管網(wǎng)或線路，均設(shè)計(jì)安裝有控制設(shè)備，管理人員可以根據(jù)需要，直接在系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備的開啟或調(diào)節(jié)，而不需要跑到現(xiàn)場手動進(jìn)行。所有的操作信息，都保存在系統(tǒng)中，可以隨時查看操作者及其操作。報(bào)修處理：為了方便管理人員和維護(hù)人員之間的聯(lián)系并催促相關(guān)人員及時對故障進(jìn)行處理，我們的熱力站在線監(jiān)測系統(tǒng)增加了報(bào)修處理功能。系統(tǒng)在檢測到故障后，會把相