【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】對于供熱行業(yè)來說，大數(shù)據(jù)時代的來臨既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。它將改變供熱企業(yè)的管理理念和策略制定方式，沒有數(shù)據(jù)分析支撐的決定將越來越遠(yuǎn)離智能。熱企的決策行為已不再像過去那樣憑借經(jīng)驗來做出，而是通過數(shù)據(jù)分析來得出科學(xué)結(jié)論。
 

　　青島金泓熱電熱計量工作近年來在完善各項規(guī)章制度、管理機(jī)制的基礎(chǔ)上，以遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以熱計量收費(fèi)實踐工作為檢驗標(biāo)準(zhǔn)，不斷整改、完善、提升現(xiàn)有的熱計量管理系統(tǒng)，整合熱計量平臺，建設(shè)智慧供熱監(jiān)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(shù)據(jù)，對熱網(wǎng)安全運(yùn)行與節(jié)能、精細(xì)化調(diào)節(jié)服務(wù)提出新的管理運(yùn)維理念。
 

　　一、“源-網(wǎng)-站-荷”聯(lián)動前置調(diào)節(jié)
 

　　供熱系統(tǒng)涉及熱源、一次管網(wǎng)、換熱站、二次網(wǎng)、熱用戶等多個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)之間的供需關(guān)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(tǒng)對待，應(yīng)當(dāng)從整網(wǎng)的角度思考熱計量系統(tǒng)如何更好的運(yùn)行和管理。
 

　　“智慧熱計量”是基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，以供熱系統(tǒng)智能感知與調(diào)控設(shè)備為基礎(chǔ)、以公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸為依托、以大數(shù)據(jù)挖掘?qū)＜蚁到y(tǒng)為核心的供熱智能化運(yùn)行模式。智慧供熱的特征包括兩個方面：
 

　　一是基于歷史數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)化控制策略。熱網(wǎng)范圍內(nèi)的各小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)、室內(nèi)采暖方式(地暖、散熱器)決定的滯后特性及室溫變化規(guī)律不同，換熱站的調(diào)節(jié)控制和優(yōu)化規(guī)律不同。通過歷史數(shù)據(jù)分析，專家系統(tǒng)給出控制策略。
 

　　二是基于換熱站和二次性的優(yōu)化控制策略。目標(biāo)是在節(jié)能調(diào)控的情況下，保證全網(wǎng)優(yōu)化控制策略的安全、熱網(wǎng)參數(shù)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(diào)控，相互影響。必須針對二性和調(diào)控要求加以研究。
 

　　區(qū)別于傳統(tǒng)的以熱源/熱力站調(diào)控為主(氣候補(bǔ)償)、熱網(wǎng)平衡分配的供熱調(diào)節(jié)模式。“源-網(wǎng)-站-荷”聯(lián)動前置調(diào)節(jié)方式，換熱站以住戶室溫的需求反饋調(diào)節(jié)供水溫度和供應(yīng)熱量，熱源根據(jù)下屬換熱站所需的溫度和熱量的總和，進(jìn)行精準(zhǔn)生產(chǎn)供給，并通過一次供熱管網(wǎng)合理的輸配至各換熱站，實現(xiàn)按需供熱，既不欠供、也不超供。
 

　　供熱系統(tǒng)監(jiān)控控制包括熱源、換熱站(標(biāo)準(zhǔn)站和混水站)、熱用戶。熱源、換熱站和熱用戶間的閉環(huán)控制邏輯思路為，大數(shù)據(jù)擬合回歸分析來指導(dǎo)各個換熱站的供熱參數(shù)，同時用熱用戶的室溫參數(shù)來修正換熱站供熱參數(shù)。根據(jù)熱源的歷史數(shù)據(jù)對熱源的供熱參數(shù)進(jìn)行預(yù)測，同時室溫也作為熱源供熱效果的評判依據(jù)。具體的原理見下圖所示。
 

 

圖1 閉環(huán)控制邏輯思路原理
 

　　在實際運(yùn)行生產(chǎn)過程中，前置調(diào)節(jié)需要對供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測包括“熱源預(yù)測”和“換熱站預(yù)測”兩部分。
 

　　熱源預(yù)測系統(tǒng)
 

　　在全網(wǎng)調(diào)控過程中，每個換熱站的調(diào)控，相互影響，進(jìn)而影響熱源。供熱系統(tǒng)平臺根據(jù)熱性和控制參數(shù)變動，基于熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)實時動態(tài)采集的大數(shù)據(jù)進(jìn)行收斂性分析，給出全熱源范圍內(nèi)的優(yōu)化控制策略。
 

　　智慧熱網(wǎng)軟件平臺內(nèi)置專家系統(tǒng)根據(jù)熱性和控制參數(shù)變動，基于熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)實時動態(tài)采集的大數(shù)據(jù)進(jìn)行收斂性分析，給出全熱源范圍內(nèi)的優(yōu)化控制策略?；谖磥?4小時內(nèi)的室外氣象參數(shù)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(fù)荷預(yù)測值。并相應(yīng)提供更直觀的一次網(wǎng)供熱溫度及流量等預(yù)測信息，輔助調(diào)度人員對熱源擬定生產(chǎn)調(diào)度計劃。詳見下圖。
 

 

圖2 熱源控制策略預(yù)測功能示意圖
 

　　換熱站預(yù)測系統(tǒng)
 

　　選取智慧熱網(wǎng)改造范圍內(nèi)的各小區(qū)熱用戶，由于小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)、室內(nèi)采暖方式(地暖、散熱器)決定的滯后特性及室溫變化規(guī)律不同，換熱站的調(diào)節(jié)控制和優(yōu)化規(guī)律不同。在綜合考慮室外基準(zhǔn)綜合溫度換算、晝夜人體熱舒適度感受需求、室內(nèi)溫度控制目標(biāo)要求(恒溫、階段性溫度變化)等因素下，利用回歸計算等數(shù)學(xué)方法，形成系統(tǒng)的閉環(huán)控制流程。得出以滿足預(yù)定室內(nèi)采暖溫度為總體目標(biāo)、以室內(nèi)采暖熱舒適度的建筑熱耗為控制計算目標(biāo)、分時段供水溫度等為控制參數(shù)的換熱站優(yōu)化控制策略。詳見下圖。
 

 

圖3 換熱站控制策略預(yù)測功能示意圖
 

　　即滿足：在熱源供熱能力充足的條件下，依據(jù)用戶室溫和室外溫度等氣象參數(shù)情況預(yù)測各熱力站需求耗熱量(熱力站總負(fù)荷)以及熱源合理的輸出熱量，根據(jù)預(yù)測管網(wǎng)中該熱源區(qū)域內(nèi)熱力站總負(fù)荷，調(diào)度熱源生產(chǎn)(熱源輸出熱量)，確定調(diào)整各熱力站控制參數(shù)和控制策略，自動進(jìn)行全網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)，將熱源生產(chǎn)熱量按用戶需求分配到各熱力站。實現(xiàn)“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(chǎn)、客服、收費(fèi)”三位一體
 

　　隨著供熱技術(shù)不斷發(fā)展和居民供熱質(zhì)量要求的不斷提高，未來熱力應(yīng)建立覆蓋全網(wǎng)數(shù)據(jù)的智慧供熱平臺、形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可以更好地進(jìn)行供熱運(yùn)行管理、統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范、統(tǒng)一指揮調(diào)度。形成企業(yè)統(tǒng)一的生產(chǎn)管理運(yùn)行體系，促進(jìn)供熱可靠性、安全性，保障供熱需求，節(jié)省人力成本，提高勞動效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。終，集成所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)營數(shù)據(jù)，服務(wù)數(shù)據(jù)，形成專家系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行；對接各子系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。
 

 

圖4 生產(chǎn)、客服、收費(fèi)信息交互關(guān)系圖
 

　　生產(chǎn)、客服、收費(fèi)信息互通共享
 

　　所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、客服服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、收費(fèi)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過各自的網(wǎng)絡(luò)傳輸至智慧供熱服務(wù)器組，形成歷史數(shù)據(jù)庫，根據(jù)各住戶的建筑類型的實際耗熱量、供熱效果以及室內(nèi)溫度及室外氣象溫度形成供熱專家系統(tǒng)。
 

　　智慧供熱監(jiān)控平臺為供熱運(yùn)行、服務(wù)、收費(fèi)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(tǒng)之間的優(yōu)化運(yùn)行和保障能力，推進(jìn)熱網(wǎng)主動服務(wù)、運(yùn)行安全和能源的合理應(yīng)用，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。
 

　　各個系統(tǒng)模塊間的相互數(shù)據(jù)共享關(guān)系為：客服系統(tǒng)中住戶的接單維修記錄，實時同步到生產(chǎn)系統(tǒng)中，在GIS地圖模塊，運(yùn)行分析模塊進(jìn)行顯示和統(tǒng)計分析；收費(fèi)系統(tǒng)中住戶的收費(fèi)實時數(shù)據(jù)同步更新到生產(chǎn)系統(tǒng)的GIS地圖模塊，運(yùn)行分析模塊和運(yùn)行監(jiān)控模塊中，方便熱力公司人員了解住戶、小區(qū)、熱力站實時的繳費(fèi)情況，及實現(xiàn)根據(jù)繳欠費(fèi)狀態(tài)遠(yuǎn)程控制通斷閥；此數(shù)據(jù)還同步更新到客服系統(tǒng)中，讓客服人員第一時間了解住戶的繳欠費(fèi)狀態(tài)，進(jìn)而確定是否派單。同時生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析中設(shè)備故障分析結(jié)果，及住戶疑似竊熱實時的分析結(jié)果推送到客服系統(tǒng)客服中心模塊和收費(fèi)系統(tǒng)稽查模塊，使得熱力公司對管網(wǎng)的控制更有主動性。
 

 

圖5 智慧熱網(wǎng)收費(fèi)、客服系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃框架
 

　　與客服系統(tǒng)對接：實現(xiàn)熱用戶投訴、用熱咨詢等問題遠(yuǎn)程處理?？头藛T在接到用戶投訴或的同時，可以實時查看住戶的室內(nèi)溫度、供回水溫度、閥門狀態(tài)、繳費(fèi)狀態(tài)、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(zhǔn)確的判斷出問題的原因，協(xié)助維修人員快速解決住戶采暖問題。數(shù)據(jù)、重點(diǎn)用戶及繳費(fèi)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程稽查和遠(yuǎn)程管控對接。
 

　　與收費(fèi)系統(tǒng)對接：收費(fèi)系統(tǒng)中住戶的收費(fèi)實時數(shù)據(jù)同步更新到生產(chǎn)系統(tǒng)的GIS地圖模塊，運(yùn)行分析模塊和運(yùn)行監(jiān)控模塊中，方便熱力公司人員了解住戶、小區(qū)、換熱站實時的繳費(fèi)情況；根據(jù)繳/欠費(fèi)狀態(tài)數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)遠(yuǎn)程稽查管理功能；此數(shù)據(jù)還同步更新到客服系統(tǒng)中，客服系統(tǒng)對接住戶的繳欠費(fèi)狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)主動化催繳費(fèi)業(yè)務(wù)。
 

　　三、“人工智能分析”代替經(jīng)驗
 

　　智能分析系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對供熱系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)備故障診斷、能耗診斷、優(yōu)化控制進(jìn)行多方位的分析，主要包括一次網(wǎng)換熱站和二次網(wǎng)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(jiān)控中心點(diǎn)擊一個按鍵，就將整個熱網(wǎng)各站設(shè)備故障情況、能耗情況，以及運(yùn)行情況清晰的了解；故障分析是對熱力站內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行故障診斷，并給出導(dǎo)致此運(yùn)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(jìn)行分析，不單單是給出能耗高低的結(jié)果，同時給出導(dǎo)致結(jié)果的原因，以及下一步節(jié)能的方法；優(yōu)化控制是對所有機(jī)組分析離線機(jī)組、就地控制機(jī)組、超標(biāo)機(jī)組和未達(dá)標(biāo)機(jī)組，可以及時了解管網(wǎng)目前狀態(tài)進(jìn)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(xiàn)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(jī)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(yīng)包括以下內(nèi)容：
 

　　采集器在線率。自動排查各小區(qū)下屬由于網(wǎng)絡(luò)等問題導(dǎo)致無法上線的采集器。供熱力公司了解各小區(qū)采集器離線情況，包括數(shù)量和總覽，按小區(qū)分組方便現(xiàn)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(dāng)日熱表數(shù)據(jù)無法正常上傳的熱表。分析結(jié)果以小區(qū)為單位，并通過柱狀圖、折線圖方式將各小區(qū)此類熱表總量、及采集率展示。
 

　　熱表故障分析。根據(jù)熱表采集的溫度、流量、熱量等數(shù)據(jù)，判斷出數(shù)據(jù)異常的熱表，異常熱量表排查結(jié)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(fèi)住戶熱表的瞬時熱量或累計熱量變化，判斷未繳費(fèi)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(diào)，及水力平衡度。
 

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

　　四、總結(jié)
 

　　隨著云計算、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等高科技的成熟，智能供熱正在逐漸起步發(fā)展。未來的計量，必然是以節(jié)能為先導(dǎo)的系統(tǒng)工作，熱企不管使用何種計量器具、何種計量方案，終的目標(biāo)是降低成本提高效益，同時提升服務(wù)水平和居民滿意度。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和完整的前提條件下，充分利用新時代的新科學(xué)、新技術(shù)、新理念，通過研究基于大數(shù)據(jù)、智能化的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，讓計量所得數(shù)據(jù)不再沉睡，通過清晰洞察數(shù)據(jù)背后的用熱趨勢、規(guī)律和需求變動，為供熱企業(yè)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、經(jīng)營管理方式，實現(xiàn)更好的熱平衡、更節(jié)約的能源管理提供幫助。
 

　　作者：張康松，現(xiàn)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(yōu)秀團(tuán)員”；2018年4月被能源熱電評為“暖到家杯計量自控崗優(yōu)秀標(biāo)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(dān)負(fù)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(qū)域等企、事業(yè)單位和居民供熱任務(wù)。
 

　　目前，公司資產(chǎn)總額達(dá)到11.08億元，年銷售收入1.57億元，總裝機(jī)容量348MW?，F(xiàn)已建成一次高溫水主管網(wǎng)181.84余公里，二次管網(wǎng)515余公里，換熱站117座，換熱機(jī)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(yè)用戶)。