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城市熱網SCADA系統解決方案

一、方案概述

目前全國供熱采暖耗能占全社會總能耗的10%,但供熱系統熱損失高達30%。隨著中國城鎮化建設戰略的深入,節能降耗需求也將進一步上升。

方案主要針對不同監控系統的鍋爐房、新舊換熱站、熱電廠等提供統一的生產管理平臺,整合供熱公司生產相關系統,實現數據共享,建立數據中心。實現對所轄熱源廠、換熱站的運行數據統計分析和展示,運用全網平衡控制手段,控制熱源的平衡分配,實時掌握系統的能耗情況,根據能耗統計分析數據得到優化的調控計劃,為供熱企業生產運行、能源管理提供依據,實現節能降耗的目標,最終實現供熱企業的綜合信息化管理。

二、方案亮點

  • 實現從熱源、換熱站、樓控閥、最終用戶的海量數據采集和控制

  • 實現以GIS地圖為基礎的運行數據展示分析

  • 全網平衡,實現全網最優化運行

  • 支持多個第三方系統集成

  • 遠程集中管理和維護 

  • 完整的用戶權限配置方案

  • 水壓圖可訓練算法到最優狀態

  • 負荷預測為節能降耗決策依據

  • 能源管理系統,節能降耗,節省成本

三、系統架構

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平臺分為:現場層、數據采集存儲層和分析展示層。提供多網絡,多設備,多并發量的采集方式,同時支持數據塊采集,支持斷點續傳功能,保證了數據的統一性和完整性。熱源數據、熱網數據、熱力站數據、樓控數據和熱用戶數據匯總到數據中心,實時采集并存儲。

四、系統功能

1、數據采集

亞控科技數據采集方案支持多種網絡,多設備的采集方式,有豐富的設備驅動庫作為支撐,同時支持數據塊采集,具備斷點續傳功能,保證了數據的統一性和完整性。

2、流程監控

實時監控各換熱站工藝監控畫面,展示換熱站的運行參數,畫面中設備能夠以3D方式展示,模擬現實,達身臨其境效果。

工藝畫面還包括首站、一次側工藝畫面,通過首站、一次側工藝畫面,獲取系統的總供熱信息、實時數據和計算參數數據,通過畫面直觀的展示系統的供熱情況。

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圖1、換熱站監控畫面

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圖2、換熱站流程畫面2

3、生產報表

利用報表系統可將生產過程中產生的實時和歷史數據記錄并查詢,以一定格式輸出給用戶。提供內嵌式報表系統,工程人員可以任意設置報表格式,并通過系統提供的報表函數在報表中實現各種運算、數據轉換、統計分析和打印等操作。支持實時報表、歷史報表(日報、月報、年報)。

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圖3、歷史報表

4、趨勢曲線

趨勢曲線控件具有多繪圖區、多數據軸、多時間軸,并且能夠進行實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線在線轉換,支持自定義查詢間隔和篩選條件,可以方便的進行個性化趨勢曲線的查詢、對比以及分析。

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圖4、趨勢曲線查詢

5、報警預警

報警預警功能在第一時間將報警和預警信息,以播放警報提示聲音、客戶端界面彈出提示窗并伴有顏色閃爍、或通過短信、RTX推送的形式,提醒操作人員獲知運行過程中設備故障/保養維護信息,和將要產生的生產事故信息。報警預警設有優先級管理,動態配置報警限值,實現故障自動報警、事故自動預警,并顯示所有報警預警列表及詳細的信息。同時支持自定義查詢條件查詢歷史報警信息(單位、時間間隔、報警類型、是否確認等)。

1)設備故障/保養維護報警:當運行過程中設備一旦發生故障時,或當設備需要保養維護是,相應的區域顯示閃爍同時伴隨報警語音的提示,提醒維護人員及時到達現場對設備進行維修、保養。

2)生產事故預警:當供回水流量、溫度等一旦達到設定的預警值時,就會彈出預警對話框,提醒操作人員及時對生產狀況進行調整,預防事故的發生。

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圖5、實時報警窗口

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圖6、動態配置報警限值

6、事件記錄

可實現記錄系統各類事件,如設備故障、越限報警、設備啟停、控制指令下發、參數調整、用戶登陸等,記錄信息包括相關的數據、條件、事件發生時的用戶、事件發生時間,操作端的IP地址,計算機名稱等,供事故追溯、設備運轉操作分析。

7、設備通訊管理

亞控科技提供專業的設備通訊管理工具,以樹形圖逐級展開方式,展示系統架構內的設備運行狀態和詳細信息,實現對設備通訊的診斷,第一時間進行故障點定位。為管理決策提供有力依據,提高效率。 

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圖7、設備通訊統計

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圖8、設備通訊統計

8、二次網樓控閥監控

突破傳統熱網監控,從換熱站層過渡到樓棟層級,實現對二次網中樓控閥的采集和監控。是行業的發展趨勢,也是我們的優勢之一。

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圖9、樓控閥監控

9、氣象管理模塊

氣象數據是供熱調度的基本依據,系統引入氣象信息,用來指揮調度以及作為衡量熱耗調節的基本依據。氣象管理模塊中提供氣象實況、氣象預報、整點氣象歷史、全天氣象歷史和氣象數據統計分析五個功能模塊。

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圖10、氣象實況

10、地理信息

亞控科技提供繪制在線地理信息管網的工具和方法,能夠在全景地圖展示一次管網、換熱站信息,自由選擇要展示的數據,如熱負荷、溫度、流量、壓力等,全網狀態一目了然。


11、全網平衡控制

亞控科技提供相對流量控制法、系數調節法、溫度控制法三種方式的全網平衡控制方式,根據熱網和換熱站的情況,選擇合適的控制方式。當熱源供熱能力充足時,按照室外溫度的變化及時控制供熱量保證室內溫度達到指標要求;熱源供熱能力不足時,以最不利環路熱力站的供熱參數作為依據,不同程度地關小其他各個熱力站的電動調節閥,達到均勻供熱的效果。也可通過計劃熱指標供熱,通過控制所有熱力站的指標,達到熱源的供熱量不超標,進而達到控制供熱成本的目的。算法控制的同時,調度人員也可人為參與控制。

12、熱負荷預測

根據室外溫度預測熱指標的方式,對未來幾天的熱量進行預測。供熱系統負荷的變化呈現出周期性有規律的變化,同時也具有隨機性。影響因素主要為氣候、系統管網參數。

以歷史數據作為參考,在掌握負荷變化規律的基礎上,根據天氣預報,調用相近天氣和時間段的運行參數,比對各部分參數,得出最佳的控制方案。

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圖11、負荷預測

13、實時水壓圖

換熱站的理論供回水壓力,與實際供回水壓力以曲線的方式展示,進行仿真數據與實測數據的對比。指導仿真模型的訓練和標定,檢驗仿真結果達到最佳效果,生成應急預案和改造方案等;另一方面,當偏差較大時預示熱網存在故障,通過算法定位故障所在管段,對分析故障診斷提供依據。

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圖12、水壓圖

14、設備運行管理系統

  • 設備運行管理

設備運行管理,包括累計設備運行時間、設備故障診斷、設備健康分析,設備報警提醒,設備OEE(綜合效率)分析、設備啟停次數監視、電耗、油耗信息統計等功能,并將分析結果進行存儲和展示。

設備運行工況統計:對設備進行分類,統計出正在運行、冷備、熱備、故障等狀態設備數量及各個設備的基本數據信息??山y計實時工況和某歷史時間工況。


  • 設備運行分析

設備運行分析主要實現多個換熱站同類設備的內部對比分析對比,如設備的使用率、效率、能耗等。分析結果主要以柱狀圖,餅圖,曲線結合報表等直觀的方式展現。

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圖13、設備運行分析

  • 設備故障統計分析

設備故障統計分析是基于設備故障記錄數據庫數據,實現單一設備不同等級的故障次數、故障率的統計分析,實現同類設備換熱站內部的故障次數、故障率的統計分析。

15、用戶室內測溫系統

支持采集并存儲用戶室內溫度數據,以列表、圖形多種方式展示,同時進行分析對比,在同時間軸上以柱狀圖的形態展示,溫度數據也可供其他分析程序使用。

16、能源管理系統

  • 能耗計劃指標指定

根據熱力公司總體計劃能耗指標,系統將水、電、熱能耗指標逐級分解,最終分解到換熱站。建筑年代、供暖方式、管線位置等作為條件參與能耗指標分解。

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圖16、計劃指標分解

  • 能耗實時追蹤

依據已生成的各站水、電、熱指標,調度系統執行控制程序,獲取實時水、電、熱指標結果,與計劃指標做對比分析。超標站點做報警提示,畫面展示當前站點單耗、總耗,完成百分比等數據。做到實時跟蹤指標的執行,節能降耗,控制成本。

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圖17、實時追蹤

  • 能耗歷史追溯

對換熱站的能耗(水耗、電耗、熱耗)數據進行統計計算,以報表、圖表等形式展示供熱運行過程中成本的消耗情況,對結果按照能耗排名顯示,為管理決策、績效考核提供重要依據。

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圖18、能耗歷史排名

17、用戶管理系統

用戶基本信息管理,包括用戶信息錄入、刪除、修改、查詢,設置登錄超時。

動態設置用戶的用戶權限與用戶角色。系統為每個角色定義可訪問及操作的內容范圍,保證系統信息的安全。一個用戶可對應一個或多個角色。

用戶通過合法的用戶名、密碼登錄系統,登錄后顯示上次登錄時間、地點,禁止異地重復登錄。管理員可剔除靜態超時用戶,操作控制需再次認證。

18、其他應用系統接口

方案平臺為地理信息系統、熱抄表系統、收費系統、客服系統、視頻監控系統、供熱巡更管理系統等第三方應用軟件系統,提供豐富的系統接口,獲取到這些系統的信息,嵌入到平臺內,以優質畫面無失真展示,實現多應用系統的融合。

五、方案總結

以穩定、可靠性高的軟件平臺作為支撐,在傳統SCADA監控系統基礎上提供全網平衡控制、能耗管理、設備通訊管理、水壓圖、負荷預測、氣象管理、用戶測溫系統等功能,同時提供豐富的接口與第三方軟件平臺融合,實現供熱應用平臺的整合。精準的控制算法和可靠的能耗分析,可實現從熱源、換熱站、樓控閥、最終用戶的海量數據采集和控制,使得全網水力熱力達到平衡,做到節能降耗,成本可控,為社會節約資源,為企業創造經濟效益。


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