中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：智慧供熱管理系統(tǒng)是建設(shè)智慧供熱項(xiàng)目的大腦中樞，我們最終眼見的都只是一個(gè)大屏幕上展示出的系統(tǒng)畫面，但其內(nèi)在的技術(shù)架構(gòu)又是什么樣的呢？
我們以邯鄲魏縣中心城區(qū)清潔供熱智慧熱力項(xiàng)目為例，對(duì)一個(gè)常規(guī)的智慧供熱管理系統(tǒng)作簡(jiǎn)要分析。
供熱設(shè)備層、監(jiān)測(cè)控制層、智能決策層共同構(gòu)成智慧供熱系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行總體技術(shù)架構(gòu)。
▲智慧供熱系統(tǒng)架構(gòu)
其運(yùn)行的基本邏輯是，監(jiān)測(cè)控制層采用SCADA或DCS系統(tǒng)對(duì)供熱設(shè)備層的熱源、熱網(wǎng)、換熱站、二級(jí)網(wǎng)、建筑物等狀態(tài)數(shù)據(jù)（溫度、壓力、流量、開度、熱量等）進(jìn)行感知和測(cè)量，以用于反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)或作為系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)。
智慧決策層基于監(jiān)測(cè)控制層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)清洗、機(jī)理建模、數(shù)據(jù)建模、仿真分析、算法優(yōu)化等算法，對(duì)能源系統(tǒng)全過(guò)程建立仿真模型、數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的全部狀態(tài)的軟監(jiān)測(cè)，進(jìn)而基于新一代信息技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)感知及仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析、挖掘、診斷，量化分析系統(tǒng)運(yùn)行情況、設(shè)備性能、管路特性等，形成仿真測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、優(yōu)化調(diào)度方案、參數(shù)優(yōu)化方案、預(yù)測(cè)調(diào)控方案、預(yù)測(cè)維護(hù)方案等數(shù)據(jù)，向下將數(shù)據(jù)寫入監(jiān)測(cè)控制層或?qū)?yōu)化方案提供給運(yùn)行人員，再通過(guò)監(jiān)測(cè)控制層將指令下發(fā)到供熱設(shè)備層。
供熱設(shè)備層
供熱設(shè)備層包含物聯(lián)網(wǎng)智能閥、智能熱量表、典型室溫測(cè)控終端、能耗監(jiān)測(cè)儀器等等。其中物聯(lián)網(wǎng)智能閥是調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡的主要設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)智能閥設(shè)備本身是一款集溫度采集、溫度設(shè)定、供回壓力采集、熱表數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制為一體的高端水力平衡裝置。主要組成部分包括調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和溫度測(cè)量與傳感裝置。
供熱系統(tǒng)智能化改造方案最終目的在于保證熱用戶之間均衡的供暖效果，即最終目標(biāo)體現(xiàn)在各熱用戶的室內(nèi)溫度無(wú)明顯差別。傳統(tǒng)供熱模式中的管網(wǎng)調(diào)節(jié)通常利用人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)自身管路的動(dòng)態(tài)閥門（自力式智能閥或手動(dòng)智能閥），人工調(diào)節(jié)只能達(dá)到粗放式調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、調(diào)節(jié)難度大、調(diào)節(jié)效果不佳無(wú)法達(dá)到充分節(jié)能的目的。如果各熱用戶的室內(nèi)溫度可以測(cè)量，那么使各熱用戶的室內(nèi)溫度彼此相同即為智能化的調(diào)節(jié)目標(biāo)。大范圍測(cè)量各用戶室內(nèi)溫度存在較大難度難以實(shí)現(xiàn)，因此可尋找反映室內(nèi)溫度的測(cè)量參數(shù)作為控制目標(biāo)替代室內(nèi)溫度這一參數(shù)。
在一定室外溫度下，室內(nèi)溫度只與供、回水平均溫度有關(guān)，由于某一時(shí)間內(nèi)供水溫度不變且系統(tǒng)各戶供水溫度相同，調(diào)節(jié)各用戶回水溫度值在一定范圍內(nèi)也就保證了供、回水平均溫度值在一定范圍內(nèi)。因此以各樓棟、各單元、各戶的二級(jí)網(wǎng)回水溫度彼此一致作為調(diào)節(jié)目標(biāo)，對(duì)各樓棟及單元二級(jí)網(wǎng)回水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以保證各樓棟間的均勻供熱。故本項(xiàng)目物聯(lián)網(wǎng)智能閥為回水平衡閥，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能閥按照回水溫度相對(duì)一致調(diào)節(jié)原理以調(diào)節(jié)回水溫度目標(biāo)值來(lái)實(shí)現(xiàn)熱用戶之間均衡的供暖效果。
用戶只需設(shè)定被控溫度，無(wú)需自力式平衡閥和靜態(tài)平衡閥使用中所需要的繁瑣的手動(dòng)調(diào)試過(guò)程，物聯(lián)網(wǎng)智能閥可將用戶回水溫度上傳控制中心，使調(diào)網(wǎng)人員更快速、更直觀了解換熱站全部用戶的回水溫度并通過(guò)云平臺(tái)直接調(diào)節(jié)，大大減少供熱系統(tǒng)運(yùn)行需要的管理人員數(shù)量，同時(shí)降低管理人員的工作強(qiáng)度。
監(jiān)測(cè)控制層
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能閥外置NB-IoT無(wú)線進(jìn)行信息傳輸，NB-IoT通訊方式具有廣覆蓋、高容量、低成本、低功耗、低時(shí)延的特點(diǎn)，不需重新布建網(wǎng)絡(luò)，只需更新軟件就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的4G電信基地臺(tái)和相關(guān)設(shè)備，在通訊支路和信息安全性方面都擁有高度的保障。結(jié)合后臺(tái)云端服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)溫度恒定，從而實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)和熱用戶的水力平衡，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
智能決策層
以物聯(lián)網(wǎng)智能閥為例：物聯(lián)網(wǎng)智能閥安裝在熱用戶入口的回水管道上，可將回水溫度遠(yuǎn)程反饋至后臺(tái)云端服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)對(duì)該換熱站所有回水溫度反饋信息，自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前理論平均回水溫度，服務(wù)器端會(huì)自動(dòng)根據(jù)每個(gè)單元或者每個(gè)用戶的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計(jì)算出該單元閥門開度的變化量，服務(wù)器同時(shí)下發(fā)小區(qū)內(nèi)所有單元或者用戶的閥門開度變化量指令，實(shí)現(xiàn)水力平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡。每次自動(dòng)的調(diào)節(jié)周期可人工設(shè)定為30分鐘或1小時(shí)，經(jīng)過(guò)多次的自動(dòng)平衡，可以在24小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)的回水溫度自動(dòng)調(diào)平，一旦調(diào)試平衡后，可以鎖定并記憶當(dāng)前閥門開度，保持回水溫度的穩(wěn)定均衡，從而實(shí)現(xiàn)樓內(nèi)室內(nèi)溫度的均衡和穩(wěn)定，最終達(dá)到二次網(wǎng)水力工況和熱力工況的自動(dòng)平衡。
