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热网监控系统

摘要：随着城市化进程的加快，集中供热的规模越来越大，供热公司一般下设几十，甚至几百个换热站。由于地理位置相对比较分散，且换热站监控自动化水平低，主要依靠人工操作，从而导致值班人员多，电话调度无法对整个热网运行情况全面了解，难以达到供热系统整体最佳状态。本文针对城市热网运行的特点，提出数字化城市热网监控系统的设计方案，并从提高能源利用率的角度出发，论述热网系统运行节能控制策略。

1、引言

供热对于北方的城市来说是重要的基础设施之一，传统的分散供热方式会造成能源浪费、环境污染，已不适应现代社会的发展需要，集中供热能解决这些问题，因此，发展集中供热在快速发展城市化进程中显得非常迫切和非常必要的。

集中供热的热效率较高，有助于节能减排，供热效果好，热源一般采用热电厂的余热蒸汽或热水。随着国家对城市化进程的不断推动，城市热用户不断增加，热用量不断的加大，怎样才能更好、更有效地对整个热网、热用户计量进行管理，怎样才能实现节能减排就成为人们迫切关注的问题。数字化城市热网监控系统是集调度及监控于一体，功能包括人机界面、数据库管理、远程数据采集、远程控制、报警、趋势及报表等，利用各种先进的通讯网络，对整个热网管道、仪表等进行跟踪监控，不仅可以让调度人员全面掌握整个热网管线供热状态，还能快速、准确地反映现场故障报警信息，方便巡检和维护人员及时检修，这样不仅节省大量的人力、物力，而且极大的提高了热网的现代化管理水平。城市热网监控作为数字化城市的一个方面，已显示出越来越显著的作用。

2、系统总体设计

2.1、集中供热系统组成

集中供热系统包括热源、热网和热用户三部分。热源所产生的蒸汽或热水，通过管网向全市或部分地区的用户供应生产和生活用热。换热站是集中供热网络与热用户的接口，是热源与热用户之间的“热交换站”，换热站能否高效运行对改善整个热网的热力不足、提高供热的品质起着重要作用。换热站热力系统由一次网供回水系统、二次网供回水系统、补水系统、热计量系统组成，各部分之间相互关联相互作用。热源经过一次网供水管路进入热交换器，经过充分的热交换后，再由一次网回水管路流回热源。而二次网中的水在热交换器中充分受热后经二次网供水管路进入热用户，用户取得热量后，二次网循环泵将水通过二次网回水管路再进入热交换器，如此循环供热给用户。

2.2设计原则

本设计基于“集中管理，分散控制”的模式以及数字化、信息化环保工程的思想，着眼于企业“管控一体化”信息系统的建设，建立一个先进、可靠、高效、安全的集过程控制、监视和计算机调度管理于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个供热工艺过程及全部生产设备的监测与自动控制，实现“现场无人值守，总站少人值班”的目标。针对这个方针，本文遵循先进、实用、可靠、开放的原则，力求设计出最合理、最先进的计算机监控系统，减少工程投资，降低维护开支，且易于扩容以保护用户的投资，使供热系统能够以最高的效率运行。

2.3系统总体结构

数字化城市热网监控系统由热网监控中心、数据通讯网络、换热站控制系统及检测仪表等构成。现场换热站控制系统的控制器采用和利时LK系列大型PLC，主要完成各换热站一次网及二次网的温度、压力、流量及热量等工艺参数的实时数据采集、各种泵阀实时状态的反馈和控制；通过骨干通讯网络（如无线数传电台、光纤网络、GPRS/CDMA无线网络、ADSL有线网络等）将换热站的运行数据传送到热网调度监控中心，同时各换热站还可接收热网调度监控中心发来的调度控制指令。热网调度监控中心接收到各换热站控制器发来的数据后，对数据进行存储、分析，实现实时监控、历史趋势、报警、报表打印等功能，并根据数据分析结果向各换热站发出调度控制指令。

系统对全网参数进行统一监测和管理，实时、全面监测供热系统的运行工况，监视最不利工况点的压差，协调热源供给，以适应热网负荷的变化；同时安全合理地进行供热系统的调度，并根据运行数据进行供热规划。同时它还是热网安全、可靠、高效运行的保证。

整个数字化监控系统是一个集散控制型的SCADA系统，上级为调度监控中心，下级为若干个换热站现场控制站，通过数据通信网络将各终端站与监控中心相连。各部分协调工作，实现热网监控的各项功能，即基本的控制管理功能由现场控制站来完成，而整体的协调则在监控中心实现。当系统通讯正常时，由监控中心来进行协调管理，换热站控制器能够接收监控中心的要求具体执行并完成必要的监测和安全保护等工作；当通讯故障时换热站控制器能够独立完成控制，不会因为通讯中断导致系统瘫痪。

整个系统按照拓扑结构由四个层次构成，即管理层、通信层、控制层和现场层。将生产过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的网络，有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。

3、供热调度监控中心设计

3.1调度