西安航天自动化股份有限公司　严勇锋



浅谈智慧热网技术的发展需求和架构

西安航天自动化股份有限公司严勇锋

随着国民经济的增长和城市公用事业的发展，传统方式的城市热网建设和管理已难以满足社会的需求，需要城市热网的建设和管理能够结合信息技术，发展成为智慧型热网。本文针对多个专业领域，分析了智慧热网的需求性，并介绍了智慧热网的系统和物理架构。

1　智慧热网的需求性分析

1）发展规划专业业务需求

依据采集的热源、换热站、热用户的参数数据，以及网损分析结果，分析变化趋势，为科学制定热网建设规划和年度用热计划提供依据，并依据实时水压图、温度流量分布图、趋势发展分析为换热站的拓展及规划建设提供依据，从而为进一步优化资源配置，提高热网输送能力，平衡管网水力工况，为热网的安全经济运行奠定基础。

2）财务、金融专业业务需求

通过热计量表数据远传集抄系统和营销系统获得热用户用热信息以及对热源参数及网损等参数的掌握，从而核算出用热成本信息，为实施热计量收费的热价测算与动态评估提供支持，为热计量收费热价政策制定及各种热价调整提供科学依据。通过加强供热系统各过程设备运行规范化管理，可提高热电公司资产管理能力。

3）供热交易专业业务需求

供热交易专业需要掌握各热电厂的各自供热指标信息，为热量结算提供依据，系统应能及时提供各热源供暖期准确每月、每日热量及供暖期总热量，各热源关口压力、温度、流量、各热源补水量等因素等信息，实现热量及补水量的自动结算。

供热交易专业还可根据热用户的需求预测分析，制定科学合理的月-日-时热量、关口压力、温度、流量计划，以实现按需供热的经济、安全运行。

4）安全监察专业业务需求

安全监察专业需掌握现场设备及热网的运行数据，以对事故调查和溯源提供依据。该系统的实施能为安全监察专业提供真实、准确的数据，提高事故分析的准确性。

5）信息化专业业务需求

信息化中心和业务应用需要大量的数据支撑，系统“全覆盖、全采集” 的建设能为其提供及时、完整、准确、唯一的数据，加快推进信息化工程建设进程，为实现数据和业务的集成共享及辅助分析决策奠定基础。

6）有序用热精细化管理需求

通过智慧热网平台的建设，可以得到大量的供热系统各过程数据，从而为生产管理人员进行热用户用热需求分析、热网供热能力分析、多热源联网运行资源优化配置运行分析等提供有利的数据支撑，从而使有序用热精细化管理的实施成为可能。

7）设备运行管理需求

通过智慧热网平台的建设可以根据各设备的运行参数判断设备的运行情况，从而为供热设备的检修、故障处理、预报警节省了时间，从而可以建立完善的设备运行管理制度，保证了供热系统的安全运行。

综上所述，智慧热网平台的建设是必要的，同时也是供热公司的发展趋势。

2　系统架构

为了实现供热系统的节能运行，热网需采用质量并调的运行模式。变流量运行的调节技术比简单系统模式和质调节复杂，人工操作的调节控制难于达到节能目的。

作为节能型集中供热系统的重要组成部分，智慧热网平台由现场控制设备、采集设备、通讯网络、数据服务器、计算机软件等无缝集成，自动化程度高，能够大幅度提高劳动生产率，提高热效率，节约能源，有效降低供热成本。

智慧热网平台由五部分组成：

1）感知层（现场设备层）

现场设备层由热源、换热站、管网关键点的现场需要采集实时运行数据或进行就地控制的设备组成。供热公司应在热网总出口、管网关键点、换热站内、楼栋前等各个重要监测点安装热量表，这样就可以得出热源供热的综合效率以及平均管网输送效率，以便及时的发现供热系统浪费能源的地方，及时的维修和优化改进，促进供热系统的节能运行。

2）采集层

智慧热网平台是分布式计算机网络监控系统，即调度中心与就地采集控制器分工协作进行监控，站内供热量的自动调节决策功能完全“下放”给就地的智能控制器，调度中心只负责全网参数的监视以及总供热量、总循环流量的自动调控。在这种情况下，即使调度中心和站内控制器通信中断，站内控制器依然按照预先设定的控制方式和控制参数进行自动控制（比如一次回温的温度曲线、阀门定值等）。当网络恢复，控制器会将断线期间内的历史数据发送到调度中心。热源总出口和管网关键点采集器的主要任务是采集就地热表和管道压力数据，不具备控制功能。

3）网络层（通讯信道层）

现场设备层与上位智慧热网平台层通过通讯信道层进行数据的双向交换。汽-水换热站可配备监控摄像头设备，视频数据采用ADSL/3G通讯链路与监控中心实现通讯，汽-水换热站运行数据利用ADSL/CDMA/GPRS通讯链路与监控中心实现通讯；水-水换热站可不配备监控摄像头，数据采用ADSL/CDMA/GPRS通讯链路与监控中心实现通讯。通讯信道层由公用通讯服务商提供并维护，可以确保通讯网络的畅通和稳定数据层（接收、存储、发布）。

数据层对接收到的现场运行数据进行筛选与验证，对符合协议的数据进行分类整理，并存储在安全可靠的分布式数据库系统中。发布系统通过严格的身份认证对使用者开放数据的访问权限。

4）访问层（监控分析与经营决策层）

系统使用者通过智慧热网平台完成数据的收集、控制、统计、分析、总结，并根据分析、总结的智慧热网平台数据控制现场设备层各就地设备的运行，从而完成智慧热网平台的各种控制功能。使用者可以通过工程师站、平板电脑、智能手机等设备随时随地访问平台获取所需信息或进行远程控制，同时系统也可将关键数据和画面通过大屏幕及LED屏幕进行显示。

3　物理架构

系统物理架构是指智慧热网平台实际的网络拓扑构成，从物理设备的部署层次和部署位置上给出形象直观的体现。智慧热网平台从物理上可根据部署位置分为调度中心、通讯网络、换热站（管网关键点和热源总出口）三部分，其中调度中心上位系统建议单独组网，与客服系统、办公系统、财务系统、收费系统和其它应用系统等采用防火墙进行安全隔离。

智慧热网平台物理架构如下：

1）调度中心主要由数据库服务器、应用服务器、接收服务器、接口服务器、WEB服务器、视频服务器、操作员站、工程师站、大屏幕、企业级防火墙、智能交换机以及相关的网络设备组成。

2）通讯网络是指调度中心接收服务器与控制采集终端之间的远程通信信道，主要包括GPRS/CDMA/3G无线公网信道，ADSL有线公用信道。

3）换热站除基础设备外，还应包括智能控制器、一次网热量表、二次网分支热量表、室外温度传感器、温度和压力测点、一次侧电动调节阀、二次网循环水泵以及二次网定压补水泵、变频器和视频摄像头等设备组成。

4）管网关键点和热源总出口必须安装热量表和压力测点。

5）由于二次网的最不利点是动态变化的，对于变流量的热计量系统这个特点更明显，所以为了最大程度的消除二次网热力和水力平衡问题，必须在楼前安装楼栋热表，在增加楼栋热表的前提下，再增加自立式压差阀或者远控调节阀，不仅能实时监测流量还能进行调节。

4　结束语

总之，热网的智能化是大的发展趋势，供热企业应当着眼于未来，重视热网技术的发展新动向，尽早建立一套合理、完善的智慧型热网，提高供热效能。希望此次理论研究可以起到抛砖引玉的作用。