【儀表網 儀表產業(yè)】對于供熱行業(yè)來說，大數(shù)據時代的來臨既是機遇也是挑戰(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(shù)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(guī)章制度、管理機制的基礎上，以遠程抄表系統(tǒng)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(xiàn)有的熱計量管理系統(tǒng)，整合熱計量平臺，建設智慧供熱監(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，對熱網安全運行與節(jié)能、精細化調節(jié)服務提出新的管理運維理念。
 

　　一、“源-網-站-荷”聯(lián)動前置調節(jié)
 

　　供熱系統(tǒng)涉及熱源、一次管網、換熱站、二次網、熱用戶等多個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)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(tǒng)對待，應當從整網的角度思考熱計量系統(tǒng)如何更好的運行和管理。
 

　　“智慧熱計量”是基于物聯(lián)網架構，以供熱系統(tǒng)智能感知與調控設備為基礎、以公網數(shù)據傳輸為依托、以大數(shù)據挖掘專家系統(tǒng)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(shù)據挖掘的優(yōu)化控制策略。熱網范圍內的各小區(qū)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(guī)律不同，換熱站的調節(jié)控制和優(yōu)化規(guī)律不同。通過歷史數(shù)據分析，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。目標是在節(jié)能調控的情況下，保證全網優(yōu)化控制策略的安全、熱網參數(shù)波動控制。就一個換熱站蓋多個居建樓棟來看，每個樓棟的調控，相互影響。必須針對二性和調控要求加以研究。
 

　　區(qū)別于傳統(tǒng)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(jié)模式。“源-網-站-荷”聯(lián)動前置調節(jié)方式，換熱站以住戶室溫的需求反饋調節(jié)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(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(標準站和混水站)、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)據擬合回歸分析來指導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)。根據熱源的歷史數(shù)據對熱源的供熱參數(shù)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(huán)控制邏輯思路原理
 

　　在實際運行生產過程中，前置調節(jié)需要對供熱系統(tǒng)的調節(jié)參數(shù)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(tǒng)
 

　　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(tǒng)平臺根據熱性和控制參數(shù)變動，基于熱網運行參數(shù)實時動態(tài)采集的大數(shù)據進行收斂性分析，給出全熱源范圍內的優(yōu)化控制策略。
 

　　智慧熱網軟件平臺內置專家系統(tǒng)根據熱性和控制參數(shù)變動，基于熱網運行參數(shù)實時動態(tài)采集的大數(shù)據進行收斂性分析，給出全熱源范圍內的優(yōu)化控制策略?；谖磥?4小時內的室外氣象參數(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(tǒng)
 

　　選取智慧熱網改造范圍內的各小區(qū)熱用戶，由于小區(qū)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(guī)律不同，換熱站的調節(jié)控制和優(yōu)化規(guī)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(shù)學方法，形成系統(tǒng)的閉環(huán)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(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(shù)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(qū)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(shù)和控制策略，自動進行全網平衡調節(jié)，將熱源生產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、客服、收費”三位一體
 

　　隨著供熱技術不斷發(fā)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(shù)據的智慧供熱平臺、形成統(tǒng)一的數(shù)據傳輸系統(tǒng)，可以更好地進行供熱運行管理、統(tǒng)一技術規(guī)范、統(tǒng)一指揮調度。形成企業(yè)統(tǒng)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(jié)省人力成本，提高勞動效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。終，集成所有生產數(shù)據，經營數(shù)據，服務數(shù)據，形成專家系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)運行；對接各子系統(tǒng)，使數(shù)據互聯(lián)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(shù)據、客服服務系統(tǒng)數(shù)據、收費管理系統(tǒng)數(shù)據通過各自的網絡傳輸至智慧供熱服務器組，形成歷史數(shù)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(tǒng)。
 

　　智慧供熱監(jiān)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(tǒng)之間的優(yōu)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(xiàn)節(jié)能降耗的目標。
 

　　各個系統(tǒng)模塊間的相互數(shù)據共享關系為：客服系統(tǒng)中住戶的接單維修記錄，實時同步到生產系統(tǒng)中，在GIS地圖模塊，運行分析模塊進行顯示和統(tǒng)計分析；收費系統(tǒng)中住戶的收費實時數(shù)據同步更新到生產系統(tǒng)的GIS地圖模塊，運行分析模塊和運行監(jiān)控模塊中，方便熱力公司人員了解住戶、小區(qū)、熱力站實時的繳費情況，及實現(xiàn)根據繳欠費狀態(tài)遠程控制通斷閥；此數(shù)據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狀態(tài)，進而確定是否派單。同時生產系統(tǒng)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(tǒng)客服中心模塊和收費系統(tǒng)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(tǒng)建設規(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溫度、供回水溫度、閥門狀態(tài)、繳費狀態(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、重點用戶及繳費數(shù)據，實現(xiàn)遠程稽查和遠程管控對接。
 

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

　　三、“人工智能分析”代替經驗
 

　　智能分析系統(tǒng)是基于數(shù)據挖掘技術對供熱系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設備故障診斷、能耗診斷、優(yōu)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(jiān)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(jié)能的方法；優(yōu)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(tài)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(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(qū)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(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，即當日熱表數(shù)據無法正常上傳的熱表。分析結果以小區(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。根據熱表采集的溫度、流量、熱量等數(shù)據，判斷出數(shù)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(qū)或機組的熱損率。
 

　　四、總結
 

　　隨著云計算、互聯(lián)網+、大數(shù)據應用等高科技的成熟，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(shù)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(shù)據、智能化的數(shù)據管理系統(tǒng)，讓計量所得數(shù)據不再沉睡，通過清晰洞察數(shù)據背后的用熱趨勢、規(guī)律和需求變動，為供熱企業(yè)轉變生產方式、經營管理方式，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(qū)域等企、事業(yè)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?，F(xiàn)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(yè)用戶)。