热力管网在线监测系统方案.docx

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热力管网在线监测系统方案

热力系统发展趋势

近年来，政府对集中供热系统建设的投入逐年上升，由2008年的270亿元增至2013年的450亿元。

受政府对基础设施建设投资力度加大及供热需求持续增长的双重影响，集中供热行业取得了快速发展，全国的集中供热面积和供热量得到稳定增长。

2013年，全国的集中供热面积约58亿平方米，当年集中供热总量约30亿吉焦，供热管网长度约18万公里。

按热力消费市场的终端客户划分，热力供应行业可划分为工业市场和居民采暖市场两大类。

目前工业部门是我国热力消费的主要领域，占全国热力消费总量的比重超过70%，但是居民采暖的热力消费增速高于工业领域，占全国热力消费总量约30%且比重不断提高。

房地产业的蓬勃发展和城镇化的提升，受益于原有大中城市供热面积快速增长（新增建筑+旧区改造）和新兴县镇供热市场（超过1100个）逐步开启，预计城市供热市场未来3-5年将保持15%的复合增速。

据中国产业调研网发布的《中国城市供热行业发展监测分析与市场前景预测报告（2015-2020年）》显示，目前，供热行业正处于体制改革、设备更新、技术进步阶段，市政公用行业的市场化进程加快，外资、民营等多种经济成分已进入供热市场，供热市场的竞争日益激烈。

供热市场准入、特许经营、用热商品化、热计量收费等改革将逐步深化，节能高效、多热源、大吨位、联片集中供热、地源供热、科学运行等运营方式将不断推进行业发展。

XX热力集团基本情况

XX热力集团是全国最大的国有集中供热企业，具有五十多年光荣供热历史，隶属于北京能源集团，担负为XX市民和XX政军机关、大型企事业单位的供热保障职责。

XX热力集团集供热生产运营、供热规划设计、供热工程建设、供热技术研发、供热设备制造于一体，拥有供热运营企业X家，为供热运营提供保障的企业X家，员工X多名。

2015年底，集团总资产X亿元，营业收入X多亿元；供热总面积X亿平方米，供热用户X万户；一级供热管线X公里，热力站X座。

供热过程中发现的问题及需求

随着时代的发展，我国各社会阶层对供热的需求也在不断变化。

北京热力集团是我国最大的供热企业，在其近半个世纪的运营过程中，不同时间段社会对其供热的需求也不同。

目前其主要问题及需求表现为：

1.随着社会供热需求的增大，供热面不断增加，随之而来的配套服务压力不断增强，及时处理客户投诉，解决客户各方面的问题，是热力集团面临的重要问题。

2.随着供热区域的增大，供热面积的增加，及时、准确的对热力进行调配，才能避免供热不均造成的浪费及保证用户的正常使用。

3.对各供热管道和区域进行监测，明确各区域的温度、压力等，是保证供热质量的前提条件。

同时对管网进行监测可以尽量减少因为对现场情况不明，误操作导致的压力过大，温度过高或过低等情况，大大减少管道爆裂的危险。

4.随着时代的进步，对热力管理系统不断提出了新的功能需求，管理系统的及时升级，是保证整个供热系统先进性、适用性的必要措施。

5.供热系统运行过程中，会不断出现各种问题，及时准确的处理这些问题，才能保证整个系统的正常运行。

面对这种情况，供热管理系统必须能准确的定位问题的原因，并有一套相应的处理流程，才能保证及时准确的处理好问题，不会出现窝工或者消息不通的情况。

6.随着供热管网的增加，供热系统运行维护的人员必然会相应增长，同时由于人员的增加，会引起管理混乱或政令不通等情况。

对热力管理系统进行升级，引入智能化管理和远程控制系统，能有效的解决上述情况，在减少人工的同时，保证系统更方便高效的运行。

7.X市的热力用户已达百万，对用户进行管理，方便其进行缴费、报修、投诉等，是提升服务品质的重要方式。

热力管理系统必须与用户平台进行兼容，达到信息共享。

8.维修人员经常需要跑现场进行维护，这种情况下，他们无法及时了解设备的运行状况等信息，为了解决相应的问题，必须要有一种方便携带的信息展示平台，能随时随地查看系统状况。

解决方法及效果

针对上述问题，我们推荐使用企鹅能源数据有限公司的热力管网在线监测系统。

其具体为，在所有的供热管网及其支路上安装温度传感器、压力传感器、流量计、流量调节器等设备，通过采集器对各设备的信息进行采集和控制，然后把采集的数据上传至系统服务器，在服务器中经过分析处理，以各种形式展示出来。

通过供热管网在线监测系统，能解决的问题及表现的功能主要有：

（1）提供完善全面的数据信息

热力管网在线监测系统是典型的大数据系统，建立热力管网在线监测系统可以为管理者提供完整的数据信息，管理者可以通过系统查询到所需时刻、时段的管网状态数据，同时软件所带的各类图标分析功能，为管理者提供了详尽的数据统计信息，便于管理者对管网设备进行后续管理工作。

利用数学模型、预测和预警、数据仓库和数据挖掘等理论方法和技术，对有关数据进行深入的加工处理及分析，以提高监控数据的应用水平。

（2）及时发现热力系统中的故障

某些设备或者管道发生故障时，可能由于深埋地下或者其它的原因，工程人员例行维护和巡检工作往往很难发现这些问题。

通过在线监测，我们可以很轻易的找到这些故障设备或管网状态的异变，进而发现其故障，进行检修，减少了因故障而造成的损失。

（3）故障提前预警

由于管网的距离很长，热力站网店众多，经常会有信息不对称的情况，这样会产生由人为控制引起的压力过大或者温度过高、过低的情况，从而导致的管网爆裂或者设备损坏时有发生。

通过管网在线监测系统，我们可以很直观的看到各处网店的状况，从而避免了由于信息不对称导致的上述状况。

热力管网在线监测系统还加入了故障预警功能，对于超过设置阀值的现场信息，系统会自动预警，提醒管理人员及时进行处理，大大降低了故障发生的概率。

（4）找到最佳的供热配置

热力系统中，热能的输送一般根据片区的实际使用情况进行配送，如果短时间之内，区域热力使用增大，调配不及时，就会导致区域的热力配送跟不上，用户体验就降低，从而引起用户投诉。

通过管网在线监测系统，我们可以从其历史数据中分析出各个区域的不同时间段热力使用情况，提早做好热力输送准备，及时的对相应区域加大或者减小热力的配送，避免因为配送不及时导致的投诉。

（5）对管网进行及时实时的管控

管网在线监测系统引入了实时控制功能，管理者可以在远离现场的控制端实时的对现场设备进行单个或者批量控制。

远程控制功能，减少了现场操作产生的大量人工，避免了现场操作失误导致的人身伤亡事故。

（6）节省大量人力物力

要保证热力管网的正常运行，需要派大量的人员进行管理，对管网线路、站点、设备进行不间断的巡检。

在需要对管网进行控制时，常常需要人员跑到现场进行手动的控制。

热力管网在线监测系统，能有效的降低相应的人工。

系统采用实时的数据采集，所有管网状态系统上一目了然，无需人员现场巡检，对于需要控制的设备，可以远程实时控制，减少了人员现场控制花费在路上的时间和财力。

（7）收费控制

热力管网在线监测系统可以加入预付费功能，安装预付费表计至用户家里。

当用户欠费时，系统自动关闭该户送热管道，以催促用户及时交费，避免拖欠。

同时，由于管道的控制是由系统自动控制，所有缴费信息系统中都可以直接查询，避免了因为人情关系产生的多送热、不收钱等现象，避免了公司的损失。

（8）用户查询及互动

热力管网在线监测系统可以开放相应的用户APP，用户可以直接在手机上进行状态查询、余额查询、报修、投诉等功能。

同时用户APP加入互动功能，用户之间、用户与管理人员之间、社区居民之间可以进行直接交流。

同时，热力集团管网维护时的停热通知等，也可以通过APP推送的形式发送至用户手机。

（9）基于用户的功能扩展

由于热力用户较多，群体比较固定，热力集团可以在相应的APP上增加其他功能，或者开展其他有偿服务，如广告等，以增加收入。

热力管网在线监测系统介绍

整体构架

图3-1热力管网在线监测系统整体架构

本系统由数据采集、传输层，和服务器分析层及应用展示层组成。

数据采集层包括温度传感器、压力传感器、电磁阀、流量计等传感器或控制终端以及采集器。

传感器和控制器负责采集管道数据和控制管道流量，采集器负责向传感器发送命令并对信息进行加密然后上传至系统服务器。

服务器分析层将现场采集来的数据进行解析，通过实时运算计算出汇总数据，分项数据等。

应用展示层是面向用户的终端，它由web端和app端构成，用户根据条件和需要，可自由选择平台登录系统，查看现场采集到的数据、分项计量数据等信息。

数据采集器

本系统的数据采集器，使用的是企鹅能源自己生产的数据采集器。

采集器参数如下：

●输入电压：

9—30V输出电压：

5V

●采集频率：

1min/轮

●通信接口：

RS485接口、DTL645接口、T188接口、LAN接口、GPRS模块和WIFI模块可选配

●采集模块：

ARM的Cortex-M4内核

●功能：

身份验证、数据加密、断线重连、动态域名解析等

监测系统界面及功能

1.1.WEB系统界面

登陆界面

如下图所示，在右侧的登录框中输入用户名与密码，即可登录系统：

导航界面

导航界面如下图所示，在导航条中点击“实时监控”，并在展开的菜单中点击“设备管理”即可进入设备管理模块。

设备管理

进入设备管理后，该界面如下图所示

设备选择

在设备管理界面的左侧，可选择需要管理的设备，通过‘品牌’，‘城市’，‘门店’，‘设备’逐层筛选，如图所示。

以图中为例，依次选择品牌为‘热力供应’，城市为‘北京’，门店为‘第一公司’，设备选择‘换热站1#’。

即可完成对某个设备的选择，切换设备的操作也相同。

选择完成后，点击“确定”即可生效，右侧的图标区域会自动刷新。

热力站信息

选择设备为‘换热站’后，右侧数据将呈现该换热站的实时监控信息，下拉页面，还可看到历史数据图表。

实时监控信息包括一次水系统，二次水系统，子设备。

一次水系统如左图所示，分别展示该换热站一次水的压力，温度，流量，热量及阀门开度。

二次水系统如图所示，主要信息与一次水相同，由于二次水系统涉及分支选择，在该模块的标题后可以选择分支。

点击第一个选框，选择‘供暖分支’或‘生活分支’；第二个选框选择具体的支路，如‘1＃楼供暖’，即可完成支路选择，页面自动刷新。

子设备模块为该换热站下所有的实体设备的配电监控信息，主要包含设备运行状态，实时功率，日累积能耗信息。

历史图表

历史数据图表为监控参数的历史纪录值，以每小时为基数点，可查询任意时间点的数据，以折线图或柱状图展示，时间维度可在‘年，月，日’切换。

图表如下图所示：

图表的数据源可由用户任意切换，在上方监控信息中，点击相应数据，可将该数据加入图表中，最多允许同时查看两种数据，若加入第三种数据，将会代替第一种数据，使数据保持在两种。

数据选择的操作如下：

当鼠标移动到支持历史数据查询的参数上，鼠标会变成手的状态，同时该参数字体颜色会变成蓝色；此时点击该数据，会将该参数加入历史图表中。

1.2.App移动端

首页

如下图所示，为设备管理中热力站界面：

在该界面下，上方蓝色区域包含设备名称，环境参数，流量与热量数据，今日能耗等信息。

点击“1#换热站”可切换至其他设备。

当有设备报警信息时，会在顶部弹出消息条，点击可查看详细报警内容：

下方依次列出一次水系统与二次水系统模块，一次水系统直接列出实时数据。

二次水系统需要用户选择‘生活支路’或‘供暖支路’，并在弹出的列表内选择具体支路，如：

‘1＃楼生活供水’，即可进入下一级二次水分支信息界面。

二次水分支界面

二次水系统的分支界面如左图：

二次水分支界面主要信息与一次水系统主界面相似。

该界面与上层主界面的区别在于底部增加该分支的子设备列表：

列表展示了所有子设备的实时功率，日能耗，运行状态等，点击设备名，可进入下一层级子设备详情。

子设备详情

子设备详情列出所选子设备的运行状态，当日累计能耗，当月累计能耗。

下方给出设备监控到的配电参数，包含单相及三相的电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数等。

如下图所示：

功能介绍

热力管网在线监测系统是我公司根据现代热力系统的实际需求研发的一款综合管理系统，其主要功能有：

实时数据查看，历史数据查看，数据对比，数据报表，数据导出，故障报警，远程控制，报修处理，天气预报等。

实时数据查看：

系统在无人值守的情况下运行时，采取15分钟一次乃至更高的频率实时读取所有采集终端的状态信息，并上传存储至服务器中。

当有人远程查看相应设备或支路时，系统会立即进行相应设备或支路的数据采集，以保证展示出来的数据的实时性。

历史数据查看：

系统所采集的所有数据，均保存在服务器中，管理者可以在任何时间点查找任意设备在任何时间段的历史数据。

数据对比：

系统每隔一段时间，会统计最近一段时间设备正常运行时的数据，并把实时采集的数据和历史正常时间段的平均数据作对比，并展示出来，管理者可以直观的了解各子系统的运行状态是否偏离正常值。

数据报表：

系统所有实时采集数据、历史采集及分析统计的数据，均可以以报表的形式展示出来，可以同时在报表中查看多个站点多个管网的数据及状态，方便管理人员进行分析。

数据导出：

为了便于数据管理，增强扩展性。

本系统在所有报表界面下都提供有导出报表服务，能够导出当前页面下展示的内容。

导出的报表以表格的形式存在，可以随意转存或打印。

故障报警：

系统采集回来的数据，会在第一时间进行对比或运算，一旦超出阀值，系统即会产生报警信息，并推送至软件和手机客户端，督促管理人员及时处理。

报警信息会在首页展示出来，管理人员可以根据报警信息定位到相应的故障位置并找出故障原因，以便处理。

远程控制：

热力站在线监测系统中，各管网或线路，均设计安装有控制设备，管理人员可以根据需要，直接在系统中远程控制现场设备的开启或调节，而不需要跑到现场手动进行。

所有的操作信息，都保存在系统中，可以随时查看操作者及其操作。

报修处理：

为了方便管理人员和维护人员之间的联系并催促相关人员及时对故障进行处理，我们的热力站在线监测系统增加了报修处理功能。

系统在检测到故障后，会把相应的故障信息展示在系统的首页。

管理人员在看到报警信息后，可以点击报警信息，并点击相应的负责人，生成报修单。

保修单生成后，会在手机APP和电脑上以推送消息或弹窗消息的形式展示给相应的维修人员。

维修人员点取该消息接单，并进行故障处理。

处理完成后，维修人员点取相应的报修单，并上报处理结果，然后管理人员查看结果并确认，即完成了整个故障的报修处理。

天气预报：

热力站的使用，主要跟天气有关，因此，我们的系统中引入了天气预报功能。

系统相关页面关联了气象信息系统，管理人员可以在天气预报系统中查看近几天的天气情况，以方便对热力站设备进行相应的设置。

运行保障系统

技术保障

我公司售后服务技术小组由拥有专业的技术知识以及丰富的项目实施和维护经验的软/硬件研发工程师和弱电专业技术人员组成，提供整个项目实施后的系统维护、故障问题解决等售后服务，以保障能耗监测系统的正常运行。

免费培训

能耗监测系统安装完成后，组织工作人员了解能源在线监测系统的基本原理并且掌握该系统的操作、日常测试、简单故障排除；使非专业人员掌握系统的使用、操作及简单维护；技术人员正确使用所提供的系统专业检测、维修设备及工具。

培训后针对系统建成后系统中出现的问题，用户可以做出合理的分析与判断，并把这些问题准确地反馈给技术小组，有利于对系统的维护，为系统的正常运行提供了良好的保障，实现了系统维护工作的互动。

通过培训，使用户具备对系统功能的简单扩展能力，这样有利于系统的有效利用和进一步扩展。