【儀表網 儀表產業】對于供熱行業來說，大數據時代的來臨既是機遇也是挑戰。它將改變供熱企業的管理理念和策略制定方式，沒有數據分析支撐的決定將越來越遠離智能。熱企的決策行為已不再像過去那樣憑借經驗來做出，而是通過數據分析來得出科學結論。
 

　　青島金泓熱電熱計量工作近年來在完善各項規章制度、管理機制的基礎上，以遠程抄表系統為基礎，以熱計量收費實踐工作為檢驗標準，不斷整改、完善、提升現有的熱計量管理系統，整合熱計量平臺，建設智慧供熱監控平臺，形成 “智慧計量”的新的管理模式。通過深入整合、挖掘熱計量大數據，對熱網安全運行與節能、精細化調節服務提出新的管理運維理念。
 

　　一、“源-網-站-荷”聯動前置調節
 

　　供熱系統涉及熱源、一次管網、換熱站、二次網、熱用戶等多個環節，各環節之間的供需關系和分配輸送相互影響。因此不能把熱計量作為孤立的系統對待，應當從整網的角度思考熱計量系統如何更好的運行和管理。
 

　　“智慧熱計量”是基于物聯網架構，以供熱系統智能感知與調控設備為基礎、以公網數據傳輸為依托、以大數據挖掘專家系統為核心的供熱智能化運行模式。智慧供熱的特征包括兩個方面：
 

　　一是基于歷史數據挖掘的優化控制策略。熱網范圍內的各小區建筑結構、室內采暖方式(地暖、散熱器)決定的滯后特性及室溫變化規律不同，換熱站的調節控制和優化規律不同。通過歷史數據分析，專家系統給出控制策略。
 

　　二是基于換熱站和二次性的優化控制策略。目標是在節能調控的情況下，保證全網優化控制策略的安全、熱網參數波動控制。就一個換熱站蓋多個居建樓棟來看，每個樓棟的調控，相互影響。必須針對二性和調控要求加以研究。
 

　　區別于傳統的以熱源/熱力站調控為主(氣候補償)、熱網平衡分配的供熱調節模式。“源-網-站-荷”聯動前置調節方式，換熱站以住戶室溫的需求反饋調節供水溫度和供應熱量，熱源根據下屬換熱站所需的溫度和熱量的總和，進行精準生產供給，并通過一次供熱管網合理的輸配至各換熱站，實現按需供熱，既不欠供、也不超供。
 

　　供熱系統監控控制包括熱源、換熱站(標準站和混水站)、熱用戶。熱源、換熱站和熱用戶間的閉環控制邏輯思路為，大數據擬合回歸分析來指導各個換熱站的供熱參數，同時用熱用戶的室溫參數來修正換熱站供熱參數。根據熱源的歷史數據對熱源的供熱參數進行預測，同時室溫也作為熱源供熱效果的評判依據。具體的原理見下圖所示。
 

 

圖1 閉環控制邏輯思路原理
 

　　在實際運行生產過程中，前置調節需要對供熱系統的調節參數進行預測，預測包括“熱源預測”和“換熱站預測”兩部分。
 

　　熱源預測系統
 

　　在全網調控過程中，每個換熱站的調控，相互影響，進而影響熱源。供熱系統平臺根據熱性和控制參數變動，基于熱網運行參數實時動態采集的大數據進行收斂性分析，給出全熱源范圍內的優化控制策略。
 

　　智慧熱網軟件平臺內置專家系統根據熱性和控制參數變動，基于熱網運行參數實時動態采集的大數據進行收斂性分析，給出全熱源范圍內的優化控制策略。基于未來24小時內的室外氣象參數變化建立時間序列上的氣溫變化模型，計算得出未來24小時的能耗及未來7天的熱負荷預測值。并相應提供更直觀的一次網供熱溫度及流量等預測信息，輔助調度人員對熱源擬定生產調度計劃。詳見下圖。
 

 

圖2 熱源控制策略預測功能示意圖
 

　　換熱站預測系統
 

　　選取智慧熱網改造范圍內的各小區熱用戶，由于小區建筑結構、室內采暖方式(地暖、散熱器)決定的滯后特性及室溫變化規律不同，換熱站的調節控制和優化規律不同。在綜合考慮室外基準綜合溫度換算、晝夜人體熱舒適度感受需求、室內溫度控制目標要求(恒溫、階段性溫度變化)等因素下，利用回歸計算等數學方法，形成系統的閉環控制流程。得出以滿足預定室內采暖溫度為總體目標、以室內采暖熱舒適度的建筑熱耗為控制計算目標、分時段供水溫度等為控制參數的換熱站優化控制策略。詳見下圖。
 

 

圖3 換熱站控制策略預測功能示意圖
 

　　即滿足：在熱源供熱能力充足的條件下，依據用戶室溫和室外溫度等氣象參數情況預測各熱力站需求耗熱量(熱力站總負荷)以及熱源合理的輸出熱量，根據預測管網中該熱源區域內熱力站總負荷，調度熱源生產(熱源輸出熱量)，確定調整各熱力站控制參數和控制策略，自動進行全網平衡調節，將熱源生產熱量按用戶需求分配到各熱力站。實現“均衡輸送、按需供熱”。且在熱源不足或熱源事故工況下，能將有限的熱量平衡地分配到各熱力站。
 

　　二、“生產、客服、收費”三位一體
 

　　隨著供熱技術不斷發展和居民供熱質量要求的不斷提高，未來熱力應建立覆蓋全網數據的智慧供熱平臺、形成統一的數據傳輸系統，可以更好地進行供熱運行管理、統一技術規范、統一指揮調度。形成企業統一的生產管理運行體系，促進供熱可靠性、安全性，保障供熱需求，節省人力成本，提高勞動效率，實現節能減排。終，集成所有生產數據，經營數據，服務數據，形成專家系統，優化系統運行；對接各子系統，使數據互聯互通。
 

 

圖4 生產、客服、收費信息交互關系圖
 

　　生產、客服、收費信息互通共享
 

　　所有的生產數據、客服服務系統數據、收費管理系統數據通過各自的網絡傳輸至智慧供熱服務器組，形成歷史數據庫，根據各住戶的建筑類型的實際耗熱量、供熱效果以及室內溫度及室外氣象溫度形成供熱專家系統。
 

　　智慧供熱監控平臺為供熱運行、服務、收費管理提供全局化視圖與智能化工具，并搭建信息溝通的橋梁。有效地提升供熱系統之間的優化運行和保障能力，推進熱網主動服務、運行安全和能源的合理應用，實現節能降耗的目標。
 

　　各個系統模塊間的相互數據共享關系為：客服系統中住戶的接單維修記錄，實時同步到生產系統中，在GIS地圖模塊，運行分析模塊進行顯示和統計分析；收費系統中住戶的收費實時數據同步更新到生產系統的GIS地圖模塊，運行分析模塊和運行監控模塊中，方便熱力公司人員了解住戶、小區、熱力站實時的繳費情況，及實現根據繳欠費狀態遠程控制通斷閥；此數據還同步更新到客服系統中，讓客服人員第一時間了解住戶的繳欠費狀態，進而確定是否派單。同時生產系統的智能分析中設備故障分析結果，及住戶疑似竊熱實時的分析結果推送到客服系統客服中心模塊和收費系統稽查模塊，使得熱力公司對管網的控制更有主動性。
 

 

圖5 智慧熱網收費、客服系統建設規劃框架
 

　　與客服系統對接：實現熱用戶投訴、用熱咨詢等問題遠程處理。客服人員在接到用戶投訴或的同時，可以實時查看住戶的室內溫度、供回水溫度、閥門狀態、繳費狀態、否有過維修記錄等等信息，幫助客服人員解決住戶的問題，同時有助于準確的判斷出問題的原因，協助維修人員快速解決住戶采暖問題。數據、重點用戶及繳費數據，實現遠程稽查和遠程管控對接。
 

　　與收費系統對接：收費系統中住戶的收費實時數據同步更新到生產系統的GIS地圖模塊，運行分析模塊和運行監控模塊中，方便熱力公司人員了解住戶、小區、換熱站實時的繳費情況；根據繳/欠費狀態數據交互，實現遠程稽查管理功能；此數據還同步更新到客服系統中，客服系統對接住戶的繳欠費狀態，進而實現主動化催繳費業務。
 

　　三、“人工智能分析”代替經驗
 

　　智能分析系統是基于數據挖掘技術對供熱系統各環節的設備故障診斷、能耗診斷、優化控制進行多方位的分析，主要包括一次網換熱站和二次網居建熱計量兩大部分。
 

　　換熱站智能分析
 

　　此模塊熱力工作人員只要在監控中心點擊一個按鍵，就將整個熱網各站設備故障情況、能耗情況，以及運行情況清晰的了解；故障分析是對熱力站內各種設備進行故障診斷，并給出導致此運行異常及故障的原因及解決辦法；能耗診斷是對熱力站耗熱量、耗水量和耗電量進行分析，不單單是給出能耗高低的結果，同時給出導致結果的原因，以及下一步節能的方法；優化控制是對所有機組分析離線機組、就地控制機組、超標機組和未達標機組，可以及時了解管網目前狀態進行針對性的解決。
 

 

圖6 熱站智能分析功能界面圖(一)
 

 

圖7 熱站智能分析功能界面圖(二)
 

　　熱計量智能分析
 

　　熱計量智能分析實現對居建采集器、樓棟熱量表、戶用熱量表、通斷閥、溫控器、樓棟耗熱、樓棟水力平衡、住戶水力平衡、住戶竊熱、機組熱損等自動分析。界面如下圖。
 

 

圖8 熱計量智能分析功能界面圖(一)
 

 

圖9 熱計量智能分析功能界面圖(二)
 

　　智能分析項應包括以下內容：
 

　　采集器在線率。自動排查各小區下屬由于網絡等問題導致無法上線的采集器。供熱力公司了解各小區采集器離線情況，包括數量和總覽，按小區分組方便現場排查。
 

　　住戶熱量表在線率分析。排查每日熱表采集時間不更新的熱表，即當日熱表數據無法正常上傳的熱表。分析結果以小區為單位，并通過柱狀圖、折線圖方式將各小區此類熱表總量、及采集率展示。
 

　　熱表故障分析。根據熱表采集的溫度、流量、熱量等數據，判斷出數據異常的熱表，異常熱量表排查結果通過柱形圖、餅狀圖和表格展示。
 

　　竊熱住戶分析。通過未繳費住戶熱表的瞬時熱量或累計熱量變化，判斷未繳費住戶是否存在竊熱情況。
 

　　水力平衡(樓棟)。通過各樓棟熱力入口熱量表的流量和回水溫度，綜合判斷各樓棟是否存在水力失調，及水力平衡度。
 

　　熱損計算。用同時刻機組下屬虛擬樓棟表瞬時熱量之和與機組PVSS對接瞬時熱量進行對比；或使用當日機組下屬虛擬樓棟表耗熱量與當日機組PVSS對接總耗熱量進行對比，計算得到小區或機組的熱損率。
 

　　四、總結
 

　　隨著云計算、互聯網+、大數據應用等高科技的成熟，智能供熱正在逐漸起步發展。未來的計量，必然是以節能為先導的系統工作，熱企不管使用何種計量器具、何種計量方案，終的目標是降低成本提高效益，同時提升服務水平和居民滿意度。在數據準確和完整的前提條件下，充分利用新時代的新科學、新技術、新理念，通過研究基于大數據、智能化的數據管理系統，讓計量所得數據不再沉睡，通過清晰洞察數據背后的用熱趨勢、規律和需求變動，為供熱企業轉變生產方式、經營管理方式，實現更好的熱平衡、更節約的能源管理提供幫助。
 

　　作者：張康松，現任職于青島金泓熱電有限公司計量專工。2017年5月被能源熱電委員會評為“優秀團員”；2018年4月被能源熱電評為“暖到家杯計量自控崗優秀標兵”。
 

　　青島金泓熱電有限公司成立于2005年，隸屬青島能源熱電有限公司，主要擔負著黑龍江路以東、濱海大道以西、臥狼山以南、棗山路青山路以北區域等企、事業單位和居民供熱任務。
 

　　目前，公司資產總額達到11.08億元，年銷售收入1.57億元，總裝機容量348MW。現已建成一次高溫水主管網181.84余公里，二次管網515余公里，換熱站117座，換熱機組221套，擁有單位用戶50家，居民用戶9.92萬戶，供熱面積1000多萬余平方米(含工業用戶)。