一、項目概況

威海熱電集團負(fù)責(zé)威海市80%供熱面積，目前共有熱力站內(nèi)測控系統(tǒng)（二級站200座）、虛擬站（116個）、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊樓宇控制調(diào)節(jié)閥（18000個左右），調(diào)度系統(tǒng)總點數(shù)在30萬點左右，數(shù)據(jù)采集頻率1秒。

威海熱電集團智慧信息化供熱調(diào)度系統(tǒng)，集地理信息、氣象管理、負(fù)荷預(yù)測、熱網(wǎng)監(jiān)控、客服、收費、熱量量遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程室內(nèi)測溫系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度管理和生產(chǎn)計劃管理、能源管理、用戶室內(nèi)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測等各子系統(tǒng)于一體的管控一體綜合性服務(wù)管理信息平臺。以控制為中心，兼顧管理功能，在滿足熱負(fù)荷需求剛性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過科技手段，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，節(jié)省經(jīng)濟成本。

二、項目特色

• 數(shù)萬臺設(shè)備、近30萬個采集點，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

• 突破傳統(tǒng)熱網(wǎng)監(jiān)控，從換熱站層過渡到樓棟層級，實現(xiàn)對二次網(wǎng)中樓控閥的采集和監(jiān)控。

• 實現(xiàn)設(shè)備通訊管理功能，系統(tǒng)故障，第一時間找到故障原因。

• 氣象數(shù)據(jù)管理，能耗分析，負(fù)荷預(yù)測，熱網(wǎng)平衡控制等功能的實現(xiàn)，達(dá)成了節(jié)能降耗、控制成本的目標(biāo)。 

• 關(guān)聯(lián)地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)水力平衡分析。

• 手機APP/iPad實現(xiàn)移動辦公，實時監(jiān)控。

三、系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用CS架構(gòu)，采集與監(jiān)控相互獨立，模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計在部分系統(tǒng)故障時其它部分能夠正常運行，縮小系統(tǒng)受影響的范圍，提高系統(tǒng)的安全性。根據(jù)通訊狀況的不同及數(shù)據(jù)量大小配置多個采集器，分別采用有線網(wǎng)絡(luò)通訊，保證數(shù)據(jù)完整的傳輸。該系統(tǒng)可分為兩層，即數(shù)據(jù)采集存儲層、數(shù)據(jù)分析展示層。

1、數(shù)據(jù)采集存儲層

主要包括多個KingIOServer采集器、10臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器KingSCADA和2臺歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器KingHistorian。采用KingIOServer進行實時數(shù)據(jù)的采集，分別部署于kingscada實時數(shù)據(jù)服務(wù)器；KingSCADA實時獲取各熱力站的運行數(shù)據(jù)，包括工藝運行數(shù)據(jù)和設(shè)備運行參數(shù)，數(shù)據(jù)設(shè)置有報警限。同時，另兩臺kingSCADA實時數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取樓控控制器的運行數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署2套kinghistorian，兩臺歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器做集群，配置磁盤陣列。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器進行實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的儲存，實時數(shù)據(jù)用于實時分析展示，歷史數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計分析、能耗分析等，實現(xiàn)系統(tǒng)的在線監(jiān)控調(diào)度，并將實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有價值的管理信息。

2、數(shù)據(jù)分析展示層

數(shù)據(jù)分析展示層主要包括1個工程師站、8個操作員站、Web發(fā)布服務(wù)器、KM服務(wù)器。

• SCADA服務(wù)器

提供與設(shè)備接口層的通訊驅(qū)動服務(wù)、變量輸入/輸出服務(wù)、變量計算服務(wù)、實時報警服務(wù)、實時趨勢服務(wù)、實時監(jiān)視畫面服務(wù)、操作權(quán)限控制服務(wù)；

• 工程師站

主要供管理人員使用，用于系統(tǒng)開發(fā)、編輯、修改或更新系統(tǒng)的各種參數(shù)和常數(shù)，對SCADA服務(wù)器所提供的各項服務(wù)進行組態(tài)、維護、管理；

3、操作員站

作為MCC操作人員實現(xiàn)能源設(shè)備集中監(jiān)視功能、遠(yuǎn)程操作、參數(shù)下傳等功能的操作終端；

4、web發(fā)布服務(wù)器

實現(xiàn)系統(tǒng)Web發(fā)布功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽，能隨時隨地對現(xiàn)場工藝運行情況進行遠(yuǎn)程監(jiān)控；

四、系統(tǒng)功能

1、工藝監(jiān)控畫面

工藝監(jiān)控可以使得工作人員直觀的了解各換熱站的運行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場的工藝過程畫面進行瀏覽，了解生產(chǎn)運行的狀況、獲知關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)：設(shè)備的實時運行狀態(tài)，如一次回水調(diào)節(jié)閥的開度、PID參數(shù)的設(shè)置、電流、頻率等；一、二次網(wǎng)供回水情況，如溫度、流量、壓力等。畫面中的設(shè)備可通過點擊彈出操作面板，具備相關(guān)權(quán)限的操作人員可對進行設(shè)備運行參數(shù)的在線修改設(shè)置，達(dá)到遠(yuǎn)程調(diào)控的目的。

圖1. 工藝監(jiān)控畫面

2、參數(shù)在線設(shè)置

可實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)主要設(shè)備運行參數(shù)、工藝運行參數(shù)進行設(shè)置，能夠和可編程控制器相結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)自動運行，如設(shè)備的啟停控制，閥門的開度調(diào)節(jié)。

因參數(shù)可以在線修改和設(shè)置，充分考慮系統(tǒng)的安全性，對關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定較高的權(quán)限等級，只有具備較高權(quán)限的操作人員能夠進行修改設(shè)置。

圖2.參數(shù)設(shè)置界面

3、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)對熱源數(shù)據(jù)、換熱站數(shù)據(jù)、虛擬站數(shù)據(jù)、樓控數(shù)據(jù)、戶控數(shù)據(jù)的實時采集展示和歷史數(shù)據(jù)查詢。

實時數(shù)據(jù)報表格式如下：

圖3、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

4、熱網(wǎng)動態(tài)分析模塊

在熱網(wǎng)水力調(diào)試平衡的前提下，調(diào)節(jié)熱源出口與末端用戶負(fù)荷需求相匹配，是系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能及保證末端用戶熱舒適性的重要手段，也是熱網(wǎng)經(jīng)濟安全運行的關(guān)鍵。

基于實時和歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)及熱負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測，根據(jù)換熱站及熱用戶的實時數(shù)據(jù)及管網(wǎng)、熱用戶特性，對全網(wǎng)進行動態(tài)的水力及熱力平衡分析計算，確定當(dāng)前熱源輸出條件下全網(wǎng)最佳的平衡控制方案，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的均衡調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)的平衡運行。

圖4、熱網(wǎng)動態(tài)分析

5、負(fù)荷預(yù)測

預(yù)測曲線：輸入當(dāng)天的平均溫度，根據(jù)理論計算得出每個主管道的需熱量，繪制曲線。實際曲線：實際熱源廠的瞬時熱量在曲線上描點，實現(xiàn)與預(yù)測曲線對比。

圖5、負(fù)荷預(yù)測

5、氣象數(shù)據(jù)管理

提供手動輸入氣象數(shù)據(jù)和自動獲取兩種方式，并存儲每一天的氣象數(shù)據(jù)。應(yīng)包含今日最高氣溫、最低氣溫、風(fēng)向、風(fēng)力、平均氣溫。

6、能耗分析

計量統(tǒng)計功能對熱源系統(tǒng)的投入量、轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換量、熱網(wǎng)輸送分配環(huán)節(jié)的輸送分配量、用能環(huán)節(jié)的最終使用量進行分別統(tǒng)計匯總，支持各級管理人員準(zhǔn)確和清晰地掌握整個系統(tǒng)的各區(qū)域的計量信息。

能耗指標(biāo)統(tǒng)計：總耗熱量、總耗水量、單位面積耗熱量、單位面積耗水量；

計算熱源、換熱站單位面積熱量損耗和水耗，五大主管道熱耗和水耗對比，采用柱狀圖的方式實現(xiàn)；換熱站能耗分析，對于不同管線的換熱站，進行能耗和水耗的對比，采用柱狀圖的方式實現(xiàn)；

圖6、能耗分析對比

圖7. 能耗數(shù)據(jù)對比分析圖

7、統(tǒng)計報表

包括熱源廠、換熱站匯總?cè)請蟆⒃聢蟆⒛陥蠼y(tǒng)計；分支線熱源日報、月報、年報統(tǒng)計。

圖8、日報歷史查詢

8、水壓圖

換熱站的理論供水壓力、回水壓力，實際供水壓力、回水壓力以曲線的方式展示在同一個曲線圖中，直觀展示水壓圖的走向。同時在曲線下方以報表形式顯示換熱站的實時水壓圖數(shù)據(jù)。水壓圖為調(diào)度執(zhí)行提供依據(jù)，輔助決策。

圖9、水壓圖

9、設(shè)備通訊管理

樹形圖逐級展開方式，真是系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)的設(shè)備運行狀態(tài)和詳細(xì)信息，實現(xiàn)對設(shè)備的通訊診斷，第一時間進行故障點定位。為管理決策提供有力依據(jù)，提高效率。 

圖10、設(shè)備通訊統(tǒng)計

圖11、設(shè)備通訊統(tǒng)計

10、Web發(fā)布功能

通過Web發(fā)布服務(wù)器實現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，可通過IE瀏覽器進行工藝畫面的瀏覽，可隨時隨地進行工藝畫面的監(jiān)控。KingSCADA的Internet應(yīng)用，實現(xiàn)了對客戶信息服務(wù)的動態(tài)性、實時性和交互性，在Web畫面中用戶能夠?qū)ingSCADA中的數(shù)據(jù)進行瀏覽，包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)以及事件數(shù)據(jù)，對于具有操作權(quán)限的用戶還可以進行相關(guān)操作。

11、報警預(yù)警

報警預(yù)警可使操作人員第一時間內(nèi)獲知運行過程中設(shè)備故障/保養(yǎng)維護信息和將要產(chǎn)生的生產(chǎn)事故信息。設(shè)備故障/保養(yǎng)維護報警：當(dāng)運行過程中設(shè)備一旦發(fā)生故障時，或當(dāng)設(shè)備需要保養(yǎng)維護是，相應(yīng)的區(qū)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(dá)現(xiàn)場對設(shè)備進行維修、保養(yǎng)。生產(chǎn)事故預(yù)警：當(dāng)供回水流量、溫度等一旦達(dá)到設(shè)定的預(yù)警值時，就會彈出預(yù)警對話框，提醒操作人員及時對生產(chǎn)狀況進行調(diào)整，預(yù)防事故的發(fā)生。

報警預(yù)警設(shè)有優(yōu)先級管理，各類報警預(yù)警進行精確判斷，實現(xiàn)故障自動報警、事故自動預(yù)警，并顯示所有報警預(yù)警列表及詳細(xì)的報警預(yù)警信息。支持多種報警方式，如語音報警、短信報警燈，滿足用戶的視聽需求。

圖12.歷史報警查詢

12、事件記錄

系統(tǒng)事件記錄不只單純的記錄事件數(shù)據(jù)的信息，同時會把所有與該事件相關(guān)的數(shù)據(jù)、條件記錄到數(shù)據(jù)庫，以供事故追溯、設(shè)備運轉(zhuǎn)操作分析。

系統(tǒng)發(fā)生的較大情況，如設(shè)備故障、越限報警、大型設(shè)備的啟停等情況，或操作人員對設(shè)備的操作、參數(shù)的調(diào)整，可通過事件記錄功能記錄下這些情況和操作過程作為今后分析事故的基礎(chǔ)資料。事件記錄的內(nèi)容包括各種事件信息、事件發(fā)生時的用戶、事件發(fā)生的時間等。

13、系統(tǒng)安全管理

根據(jù)組織結(jié)構(gòu)特點可以設(shè)置不同的用戶權(quán)限，如管理者、工程師、現(xiàn)場值班人員。每個用戶可以對應(yīng)一個角色也可以對應(yīng)多個角色，用戶角色的變化直接影響到其在系統(tǒng)里的操作權(quán)限。系統(tǒng)為每個角色定義可訪問及操作的內(nèi)容范圍，保證系統(tǒng)信息的安全，尤其是生產(chǎn)運行管理的核心數(shù)據(jù)安全。

每個用戶通過合法的用戶名密碼可以登錄系統(tǒng)訪問其負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)范圍的數(shù)據(jù)信息。登錄的用戶一旦登錄其他人員不能進行在異地登錄，登錄人員可以設(shè)置登錄超時，超過設(shè)置時間系統(tǒng)將自動退出，用戶登錄要顯示上次登錄的時間、地點等信息。

圖13.用戶管理

14、手機/ipad客戶端

為方便管理者及系統(tǒng)使用、維護人員實時了解熱網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度中心運行情況，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，在能訪問到互聯(lián)網(wǎng)的任何地方，只要有權(quán)限的管理者、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、維護人員可以隨時通過電腦、手機、iPad瀏覽熱網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心實時數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，曲線，換熱站運行情況、一二次管網(wǎng)運行情況等。

我方系統(tǒng)支持手機訪問，實現(xiàn)手機跨平臺瀏覽曲線、報表和報警等數(shù)據(jù)，支持安卓、ios系統(tǒng)的手機客戶端展示，方便領(lǐng)導(dǎo)、維護人員、巡檢人員等實時了解自己負(fù)責(zé)區(qū)域供熱情況。

圖14、手機客戶端

圖15、網(wǎng)頁客戶端

14、用戶測溫系統(tǒng)

用戶室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)存儲在抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過連接該數(shù)據(jù)庫獲取到溫度數(shù)值，并且在相應(yīng)的樓控閥界面上顯示，同時用戶室內(nèi)溫度以單獨的列表顯示。

五、項目總結(jié)

智慧信息化供熱調(diào)度系統(tǒng)實施應(yīng)用后，年節(jié)約標(biāo)煤8.5萬噸,平均供熱單耗由34.9瓦降至28.9瓦，每平方米耗熱量由0.438吉焦降至0.362吉焦，節(jié)能17.4%；每平方米循環(huán)水量由原來的5 升/小時，降至2.5-3.5升，每平方米節(jié)電1.5-2度；一個采暖期節(jié)約熱量252兆瓦，減少投資1.2億元，減排二氧化硫1992噸、氮氧化物581噸、煙塵1660噸，取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。

2015年1月9日，國家住建部既有建筑節(jié)能改造項目部主任梁傳志同志參觀和調(diào)研了威海熱電集團，梁傳志主任一行對威海熱電集團公司的工作給予了充分肯定，威海熱電集團公司的智慧供熱技術(shù)走在了全國前列，值得熱電行業(yè)學(xué)習(xí)與借鑒。