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热力站集中供热自动化控制系统研究发布时间：2022-08-26T06:04:17.600Z 来源：《中国科技信息》2022年4月8期作者：马俊丽[导读] 集中供热的优势在于能够提升能源利用率，并且降低环境污染现象，这与我国当前的能源节约型社会建设要求相符。
如何进一步提高能源利用率，保障集中供热效果是当前热力站需要关注的重点问题。
马俊丽61052819841216****摘要：集中供热的优势在于能够提升能源利用率，并且降低环境污染现象，这与我国当前的能源节约型社会建设要求相符。
如何进一步提高能源利用率，保障集中供热效果是当前热力站需要关注的重点问题。
随着科技水平的不断提升，部分热力站已经实现了对供热系统的自动化控制，不仅有助于提升能源利用率，还可根据居民供暖需求对供热系统的运行状态进行有效调节，这在一定程度上提升了热力站供热系统的管理成效。
下文主要围绕热力站集中供热自动化控制系统展开研究，以期能够促进自动化控制技术在供热系统中的应用，充分发挥其技术优势和环保节能优势。
关键词：热力站;集中供热;自动化控制系统引言在我国的大多数热力站中，失水率居高不下、热损耗巨大、渗水、漏水等情况是常见的问题，并且大部分热力站依旧未实现全自动化的控制工作，依旧采取人工调节、人工补水的作业方式，导致热力站的运行效率较低，同时存在较大的安全隐患，并且造成了能源的浪费，因此，针对上述问题，本文主要针对自动化控制系统在热力站中的应用的相关内容展开了探讨。
1热力站供热系统热力站的核心是热量的传递，集中供热系统的热力站是供热网络与热用户的连接场所。
由热源提供的热水通过一次网进入热力站，通过一次供水管道进入换热器，同时二次网的水从反向进入换热器，在换热器中完成热量交换，二次网中的水被加热，由二次供水管道进入各个用热户家中，一次网的水换热后从一次回水管道回到主管网中，循环回热源厂。
在实际应用中，根据热负荷条件计算和确定热交换器的热交换面积，因此控制调节对象是一、二次管网的流量，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。
集中供热远程监控系统方案背景集中供热作为城市化进程中不可避免的重要组成部分，已经成为了城市住宅、商业和工业建筑中广泛使用的供暖方式。
然而，由于供热管线多、分布广，网络覆盖面广，供热监控面临的困难和挑战也愈加明显。
针对这一问题，集中供热远程监控系统应运而生。
什么是集中供热远程监控系统集中供热远程监控系统是指基于传感器、数据采集、云计算等技术，对供热管道、设备等进行远程监测的一套智能化管理系统。
该系统通过远程监控、数据分析和管理决策等方式，增强对供热管线的监控、管理和预警能力，从而提高供热的安全性和供热服务的质量。
优点•提高了供热管线的安全性和可靠性。
通过实时监控和预测，在管道漏水、物质泄漏、设备故障等异常情况下及时发现和解决，减少了安全隐患，提高了运行的可靠性。
•降低了运营成本。
该系统可以实现对供热设备能源的精细化管理和控制，提高了供热系统设计和调整的效率。
另外，通过数据分析和运营管理等方式，提高了供热运营效率，节约了成本。
•提升了服务质量。
监控系统通过提供实时监测、故障预警等服务，提高了对客户服务的响应速度和质量。
同时，系统可以记录每个客户的服务历史，为后续服务提供参考。
系统构成集中供热远程监控系统由传感器、数据采集器、云计算平台、数据库、前端展示等组成。
•传感器：负责采集供热管道、设备等的运行数据。
•数据采集器：接收传感器采集到的数据，并将其上传到云计算平台。
•云计算平台：负责存储、分析和处理采集的数据。
•数据库：存储系统的数据和配置信息。
•前端展示：提供对系统数据的可视化展示和管理。
系统构成图系统构成图系统方案我们的系统方案采用了传感器、数据采集器、云计算平台、数据库和前端展示等已有的技术，需要设计和开发的主要是云计算平台的数据分析和处理能力、前端展示的用户界面和用户体验等。
具体方案如下：1. 传感器和数据采集器的选择传感器和数据采集器是系统核心组成部分，需要选择稳定的、通用的硬件设备。
一般来说，我们可以选择市场上已有的传感器和数据采集器，以保证其系统兼容性和可靠性。
6生产一线简论集中供热系统监控技术文⊙史宝国高阳（哈尔滨哈投投资股份有限公司供热公司）摘要:提出了热网监控系统体系结构、现场控制器要具备的功能，供热系统的控制关键在于温度和压力控制，提出了温度和压力控制策略，对热网监控系统的通讯方案进行了比较，并结合实例对间接连接和混水连接系统形式的控制方案进行了分析。
一、集中供热监控系统的需求随着城市集中供热规模的不断扩大，以及热力公司对管理效率的日渐重视，尤其是新建大中型热网，在设计阶段监控系统已经是一个不可缺少的部分。
二、热网监控系统概述一个完整的热网监控系统在物理层面上它主要由四部分组成：监控中心、通讯网络、现场监控设备、一次仪表；在软件层面上主要包括三部分：现场控制软件、通讯软件、中央监控调度软件。
热网监控系统采用分布式计算机系统结构。
目前在国内，对于供热系统的计算机监控方式，有两种不同的思路：一种是采用中央集中式监控方法；另一种是采用中央与就地分工协作的监控方法。
从监控系统自身的范围上也可分为三个层次：一、站级：即只对单个换热站进行控制，一般必须做到自动补水、供水温度自动调节等，站级的控制要求做到自动运行，而且应该起到显著的节能效果；二、基本系统级：在多个换热站在站级控制的基础上增加通讯系统实现中央监测或控制，系统可以根据运行状况，进行人工的辅助控制参数调整，保证整个热网运行的高效和节能；三、高级系统级：在基本系统级的基础上，增加系统分析、统计自动优化平衡整个热网的协调运行，同时可以和企业其他管理信息系统进行数据共享。
三、热力站控制功能热力站的控制是由具有测控功能的现场控制器、控制柜、传感器和执行机构以及通讯系统组成。
（一）基本功能热力站控制的基本功能主要是由现场控制器实现，分述如下：１、参数测量主要完成管网现场过程的模拟量（如温度、压力、热量等）、状态量（如泵的状态、温度等）及脉冲量的测量、并完成相应的物理量的上下限比较等功能。
２、数据存储现场控制器能按一定的时间间隔采集被测参数。
基于 DCS 的换热站智慧供热监控系统的研究万学志 周海珠 吴春玲 王照波中国建筑科学研究院有限公司摘 要： 本文介绍了基于分布式控制系统的换热站智慧集中供热监控系统。
该系统能够采集各个换热站中设备状 态和管网监测点的数据， 并通过数据分析控制设备运行， 使用户末端温度维持在最佳状态。
本文从软硬件方面详 细介绍了系统组成， 并且分别从物理架构和层级架构方面分析了该系统的功能， 它具有智能化控制， 无人值守和 管网平衡与供热质量反馈的功能。
通过供热管理平台， 运维人员能够直观地掌握所监测设备和管网的状态。
同时， 该系统具有集中管理、 分级监控、 针对性强、 操作灵活的特点， 能够满足居民小区集中供热的智能化需求， 实现智 慧集中供热， 达到节能降耗的目的。
关键词： 集中供热 分布式控制系统 智能监控技术 供热管理平台 管网平衡Research of Intelligent Heating MonitoringSystem of Heat Exchange Station based on DCSWAN Xuezhi,ZHOU Haizhu,WU Chunling,WANG ZhaoboChina Academy of Building ResearchAbstract: This paper introduces the intelligent central heating monitoring system based on DCS (Distributed Control System).The system collects data of equipment status and pipeline network monitoring points in each heatexchange station.Meanwhile,the system maintains the terminal temperature in the optimal state by controlling operating parameters of equipment through data analysis.This paper introduces the system composition in detail from the aspects of software and hardware,and analyses the functions of the system from the aspects of physical architecture and hierarchical architecture.The operators can grasp the status of monitoring equipment and pipeline network,intuitively, through cloud monitoring platform.It possesses the functions of intelligent control,unattended,pipeline network balance and heatsupplying quality feedback,realizing centralized monitor and decentralized control.The system has the characteristics of strong pertinence,hierarchical monitoring and flexible operation.It can meet the intelligent demand of residential district central heating,achieving the purpose of intelligent central heating and consumption reduction.Keywords: centralized heating,DCS,intelligent control technology,heat monitoring and management platform, pipeline network balance收稿日期： 20191216作者简介： 万学志 （1990~）， 男， 硕士， 助工； 中国建筑科学研究院有限公司 （100013）； Email:****************** 基金项目： 国家重点研发计划项目 （2018YFC0704406）0 引言随着我国经济的快速发展和人民生活水平日益 提高， 国家和城乡居民对节约能源和供热质量的要求 越来越高， 需要有更加系统和科学的换热站监控管理系统[12]。
热水锅炉锅炉房集中监控系统一、控制系统概述供热系统由热源、热力网管和热用户等三部分组成，控制中心对各锅炉运行负荷进行统一调配，实现多台锅炉的优化运行控制、供暖温度的气候补偿计算与控制等功能，使锅炉房成为新一代节约型能源中心。
整个控制系统的设计充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念，具有投资性价比高，可靠性好、便于扩展，技术先进等优点。
１、提高系统运行安全性本控制系统的故障报警保护功能完善：循环泵故障停机、电机过载欠压过流保护，各个关键部件互相 的连锁保护对供热系统安全运转提供保障。
２、提高工作效率、降低劳动强度供热系统运行情况可定时、随机、按要求打印生产报表，减少了工作人员的定点抄表工作量。
使监控人员有更多的精力投入到锅炉设备的寻检和管理当中。
3、系统设计标准在进行锅炉集中监控系统设计时，严格遵循以下国家制定的锅炉及相关行业的标准。
4、监控系统适用的锅炉分类燃煤、燃气、燃油热水/蒸汽锅炉；电热锅炉/余热锅炉/真空锅炉/焚烧炉/循环流化床锅炉等等。
二、监控系统主要功能多台热水锅炉并网运行集中监控，主要监控对象包括：锅炉压力、烟气节能器总进出口水温度、执行器状态、锅炉出回水温度、水流量调节、各种故障反馈信号、运行反馈信号等等。
独特的气候补偿控制系统，燃烧机的调节采用模糊+P I D控制算法，自动加减负荷控制出力。
断电后上电的自动重启。
集中监控或锅炉本地人工操作皆可。
三、系统主要组成系统主机是工业控制用计算机（上位机）及其必需外设核心控制模块是中小型ＰＬＣ系统（ＲＴＵ）信号采集用传感器变送器等仪器仪表上位控制系统介绍1．中心控制台是系统的指挥中心，双向通讯线连接每台锅炉控制器，对各锅炉机组适时监控。
实现故障报警、数据监测、历史数据记录、自动生成报表以及数据打印等功能。
2.数据分析统计处理：锅炉运行效率分析、锅炉工作时间分析、温度曲线分析、压力曲线分析、各锅炉各项技术指标的比较分析（曲线、直方图等形式）。
0概述在供热计量收费后，热网由过去的定流量运行变为变流量运行，如果热网运行不进行相应的技术改造、向计算机监控系统靠拢，则热网为了保障充足的资用压头，只能用高扬程泵运行，造成运行电耗上升、控制系统难以保障正常工作。
因此，供热计量收费后热网运行必须逐渐实现计算机监控。
供热计量收费后计算机监控系统的控制原则及策略，已有文献阐述，本文仅就如何实现这种控制策略、如何搭建控制系统做简单介绍。
为了更清楚地描述，这里以硕人时代STEC2000热网集中监控系统为例进行说明。
该热网集中监控系统是一整套软件和硬件平台。
上位监控中心是热网运行和管理软件HOMS2.0，现场控制设备为嵌入式控制器。
该控制系统能可靠的完成对热源、热网及热力站的数据采集及监控。
该热网监控系统采用分布式计算机系统结构，即分散控制、集中管理。
监控中心与热力站控制相互独立，互相协调。
热力站控制完成现场控制所需的全部功能：包括采集、分析计算、控制输出、报警、显示操作等。
监控中心进行集中监测，重要事件报警处理、调度指令发布，为各热力站的现场控制提供参考。
概括起来也可以叫做：“中央监测，统一调度，现场控制”。
这种控制模式经过多年的实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经非常成熟，是适合中国国情的热网集中监控系统运行模式之一。
在物理层面上它主要由三部分组成：监控中心、通讯网络、现场监控设备；在软件层面上主要包括三部分：现场控制软件、通讯软件和中央监控调度软件。
1监控中心热网的中央监控系统安装在作为监控中心的服务器上，该服务器将采集现场控制器的数据，监测现场控制器的运行情况并指导操作员进行操作。
服务器实时地从现场控制器采集数据以保证其数据库不断更新。
服务器还向现场控制器发送控制和参数设置指令。
操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到热力站运行的数据并向热力站下达指令。
热网监控中心主要由服务器、管理工作站组成。
对于系统规模较大的热力企业来说，如果热力站规模超过20个以上，建议采用专用的数据库服务器、通讯服务器以及网络服务器，运行管理人员主要通过工作站完成各自的工作。
无人值守换热站远程监控系统山东乐航节能科技股份有限公司赵立锋1、概述随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高，社会对环境的要求越来越高。
近年来国家大力提倡城镇集中供热，改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染，由城市外围的一个或者多个热源厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给用户供热。
这样就大大减少了燃煤对城市环境的污染，同时也节省了能源，所以可以说这是一项即造福当代人民又造福后代子孙的伟大工程。
随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用，尤其是在人们对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在必行。
所以，目前各地供热公司新建换热站大多都是无人值守换热站，同时对老的换热站的改造也在向无人值守换热站靠拢。
供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统，供热系统综合节能控制技术，有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个主要环节的信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均及锅炉冷凝水的问题，达到整个系统的节能目的；提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。
我公司研发的无人值守换热站远程监控系统是集现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的，全面地监测热网的运行参数，控制热网的供热温度，为“按需供热”提供有效技术保障。
2、需求分析及设计目标建立以热网控制中心为核心的一级或多级热网监控系统。
实现换热站的无人值守监控系统和巡检核查登记系统，是本方案所要解决的问题。
宏观掌握供热系统运行状况、运行质量。
保证供热系统的运行参数。
对热网的水力工况和热力工况进行全自动调节，解决各换热站的耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效果。
以节省总供热量为目标，在满足热网用户基本采暖要求的前提下尽量减少总供热量，从而达到提高经济效益的目的。
集中供热监控系统
集中供热监控系统是融合了计算机技术、传感技术、数据通信技术、测控技术和可靠性理论的新型高科技热网监测系统，包括热源的监控、热网的监控和热用户的能量计量管理系统，改变了人工抄表、人工制表、人工结算的管理模式，实现了对热网系统的实时监测和计量的自动化，且能实时掌握蒸汽质量和用汽情况，便于生产调度管理。
目录
1发展背景
2应用功能
3组成部分
4设备配置
5应用方案
1发展背景
随着煤价的不断上涨工业供热的发展和热用户对供热要求的提高，对运行成本的控制已是当前热电企业发展的重中之重，为了确保供热管网安全、稳定、经济运行，提高热网管理效率，成功控制运行成本，实现热网现代化管理水平，对热网进行集中监控和量化管理已是当前的发展趋势。
江苏天能自动化仪表有限公司TN-2000热网计量管理系统是融合了计算机技术、传感技术、数据通信技术、测控技术和可靠性理论的新型高科技热网监测系统。
该系统可实时监控管网供热的全过程，清晰地反映各站点实时运行情况；详细记录管线站点的运行参数；集中显示温度、压力、瞬时流量、累积流量等参数值（记录间隔<2秒）。
对出现的不正常情况（压力及温度不稳定，用户偷气，管漏等）能及时发现并做出相应的处理。
本系统所带的曲线查询、报表打印可以实现工作人员随时查询用户以前的用气情况，只要知道主站地址，任何微机可以通过网络查询用户的用气情况。
从根本上解决了以往工作人员跑来跑去抄表调试，却由于管网的分布面积太大不能及时的采集用户数据而导致的管损过高，监控不力，对运行现场的问题不能及时发现处理和没有有效详细的数据支持供热费用的回收等问题。
2应用功能
1、直接采集各厂站热力仪表的数据，自动、准确、一致可靠安全的采集、传输和存储，在任何情况下保证数据不丢失。
24小时不间断采集数据。
每间隔1~2秒传输一次数据。
2、在线监控热力仪表的运行情况，实时监控瞬时流量温度、压力和累计流量等参数。
为平衡压力，温度提供有力的数据依据。
数据可以备份或转存到其他存储设备（光盘、硬盘等）。
3、可通过历史曲线，以总屏或分屏查看以往数据资料，并打印，汇总报表。
4、软件可运行在WINDOWS98、WINDOWSNT、WINDOWSXP等操作系统。
应用软件免费升级、维护。
5、在内部局域网上的任意一台电脑，都可通过数据备份服务器，监控仪表运行情况。
该系统为企业提供了有效的管理平台，管理部门可查询并显示各参数的历史曲线；实时报警的处理；在性能分析界面上有效地分析管线的管损情况；自动报表和自动结算；用户名登陆和权限设置等功能。
可灵活地为用户提供多种数据通信组网方式，如无线数据通信网、有线数据通信网或有无线组合的数据通信网。
在无线数据通信中又可采用超短波数据通信、GSM/GPRS公网等不同的通信方式。
但不管采用何种通信方式都设计有多项先进的通信技术确保热网系统数据传输的可靠性。
基于事件复制、硬件冗余的双机备份设计、UPS电源和高性能数据通信链确保TN-2000计算机热网计量管理系统运行的安全、可靠及数据的完整性。
3组成部分
1.监控中心和客户机（管理部门）组成的计算机局域网
2.热网用户站测控前端RTU
3.无线、有线或有无线兼容的数据传输链
上述各部分的设备提供，安装调试，技术服务均由江苏倍福特承担。
系统运行过程
热网用户站测控前端RTU设备实时采集用户端的蒸汽压力、蒸汽温度、瞬时流量、累积流量等参数数据。
RTU内的后备电源能确保在断电48小时情况下正常工作。
主控站以轮询方式对全网所有的热网用户站RTU实现点对多点通信。
主控站上位工控机发送呼叫命令，经RTU内的通信设备接收后传送至流量积算仪，与呼叫命令中的地址信息相符的流量积算仪响应上位工控机，立即建立通信链路，将其所采集的数据回发至主控站。
主控站的上位工控机实施对RTU数据的处理、分析、存储。
热电厂或供热所可将热网主控站服务器与经理、厂长和各管理部门的客户计算机构筑成厂区内的计算机局域网，所有的客户机可以远程Web方式调阅热网数据表格、数据分析图形，实现数据共享。
4设备配置
监控中心
监控中心以高可靠性的服务器、工控计算机，采用WindowsNT系统平台和组态软件（KINGVIEW、FIX、力控等），编制各数据分析处理软件模块建立完整的监控平台。
硬件配置
监控中心和客户机（管理部门）组成的计算机局域网配置有下列设备：
服务器
即放在主控室运行的SCADA节点，主要负责热网管理系统的管理和监控，作为WebServer向本地客户节点或远端客户节点提供经IE或NetscapeNavigator浏览的实时运行信息。
完成对工控机上实时运行的主要数据（瞬时流量、累积流量、工作温度、工作压力、停汽时间、停汽时间日累积、设备工况、异常报警等）的历史备份。
客户机可通过Delphi6.0编写的客户端程序对文件服务器上的热网历史数据进行浏览、曲线显示和报表打印等。
工控机
负责热网系统的实时监控、通信管理。
实时用户数据曲线和报表的生成，实时用户数据的管理。
通信设备数传电台、天馈线和避雷器（按无线通信配置）
其他设备打印机、、网卡、HUB、UPS电源及辅助件等。
据库管理软件
安装在服务器上，管理整个热网系统的数据库，以保障整个热网系统
数据的安全性。
同时，该软件还提供各种数据报表。
可根据要求、查询、打印各历史报表数据。
数据库管理系统安装在服务器上，整个热网的设备运行的数据、从RTU用户站采集的各种数据，在数据管理系统的管理下，通过局域网保存在服务器的数据库里。
该数据库里的数据，作为最原始的数据长期保存。
以保证整个热网系统数据的可靠性与安全性。
客户端监控管理软件：
安装在客户机上为使用者提供一个远程监控、远程管理的功能。
通过内部的局域网络，在服务器端运行WEBSERVER程序后，厂级局域网上的任一台计算机都可通过微软IE浏览器浏览现场真实的监控界面，查询能源数据，了解整个热网系统中的各用户情况，调用相关的参数、报表等。
测控前端设备（RTU）无线数传电台组网RTU配置：
流量积算仪数传电台、组合电源AC/DC电源后备电源（含电瓶）
电源切换控制与充电单元（以上设备集成于一机柜内）天馈。
避雷系统RTU对电源的设计做了充分考虑。
1、设计有后备电源。
在用户断电时，自动切换到后备电源以确保RTU正常工作，不丢失流量数据的采集。
后备电源的设计容量为确保48小时（根据用户要求）供电。
2.RTU随时将供电状况以及断电信息传送到监控中心。
3.流量积算仪表与数据通信设备采用二组电源，防止干扰，确保仪表数据采集的准确性。
在无线数据通信方式中，本系统采用的数传电台，是由智能MODEM和进口电台组成，采用先进的数字信号处理技术（DSP）和数据纠错技术实现可靠的数据通信与组网。
5应用方案
热源监控－锅炉燃烧模糊控制系统
“锅炉燃烧模糊控制系统”是由国家攀登B项目子课题燃煤电站的模糊控制理论研究的高科技成果，由国家重点实验室清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室完成。
模糊控制是针对系统的精确性和复杂性的矛盾提出来的。
对于一个复杂的系统，在建立数学模型的过程中要利用大量的理论和实际经验方面的信息。
锅炉正是这样一个系统。
利用模糊理论和模糊控制方法，可以将操作人员的操作经验加以总结，运用模糊逻辑推理方法，构成一套模糊控制策略。
在工况变化较大的情况下，该系统具有快速跟踪能力，使锅炉快速趋向稳定，达到良好的控制品质。
并且进行自寻优化控制，在线调节风煤比，使得锅炉的运行不断接近并达到最优工况。
采用锅炉燃烧模糊控制系统，不仅可以保证锅炉燃烧自动运行，而且具有显著的经济效益和社会效益。
（1）锅炉在配上燃烧计算机监控系统后，通过节煤，全部投资在运行2年左右收回。
（2）大大增加锅炉运行的可靠性。
（3）大大减轻运行人员的劳动强度。
（4）有利于实现全厂自动化和优化管理。
（5）减少污染。
