一、項(xiàng)目概況

威海熱電集團(tuán)負(fù)責(zé)威海市80%供熱面積，目前共有熱力站內(nèi)測(cè)控系統(tǒng)（二級(jí)站200座）、虛擬站（116個(gè)）、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊樓宇控制調(diào)節(jié)閥（18000個(gè)左右），調(diào)度系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)在30萬(wàn)點(diǎn)左右，數(shù)據(jù)采集頻率1秒。

威海熱電集團(tuán)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(cè)、熱網(wǎng)監(jiān)控、客服、收費(fèi)、熱量量遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程室內(nèi)測(cè)溫系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度管理和生產(chǎn)計(jì)劃管理、能源管理、用戶(hù)室內(nèi)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(tái)。以控制為中心，兼顧管理功能，在滿(mǎn)足熱負(fù)荷需求剛性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)科技手段，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。

二、項(xiàng)目特色

• 數(shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備、近30萬(wàn)個(gè)采集點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

• 突破傳統(tǒng)熱網(wǎng)監(jiān)控，從換熱站層過(guò)渡到樓棟層級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)二次網(wǎng)中樓控閥的采集和監(jiān)控。

• 實(shí)現(xiàn)設(shè)備通訊管理功能，系統(tǒng)故障，第一時(shí)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(cè)，熱網(wǎng)平衡控制等功能的實(shí)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(shí)現(xiàn)水力平衡分析。

• 手機(jī)APP/iPad實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公，實(shí)時(shí)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(dú)立，模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在部分系統(tǒng)故障時(shí)其它部分能夠正常運(yùn)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(gè)采集器，分別采用有線(xiàn)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(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析展示層。

1、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)層

主要包括多個(gè)KingIOServer采集器、10臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器KingSCADA和2臺(tái)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器KingHistorian。采用KingIOServer進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，分別部署于kingscada實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器；KingSCADA實(shí)時(shí)獲取各熱力站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，數(shù)據(jù)設(shè)置有報(bào)警限。同時(shí)，另兩臺(tái)kingSCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取樓控控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器部署2套kinghistorian，兩臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器做集群，配置磁盤(pán)陣列。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用于實(shí)時(shí)分析展示，歷史數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)分析、能耗分析等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)控調(diào)度，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有價(jià)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(gè)工程師站、8個(gè)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(dòng)服務(wù)、變量輸入/輸出服務(wù)、變量計(jì)算服務(wù)、實(shí)時(shí)報(bào)警服務(wù)、實(shí)時(shí)趨勢(shì)服務(wù)、實(shí)時(shí)監(jiān)視畫(huà)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(kāi)發(fā)、編輯、修改或更新系統(tǒng)的各種參數(shù)和常數(shù)，對(duì)SCADA服務(wù)器所提供的各項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行組態(tài)、維護(hù)、管理；

3、操作員站

作為MCC操作人員實(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)Web發(fā)布功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽，能隨時(shí)隨地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；

四、系統(tǒng)功能

1、工藝監(jiān)控畫(huà)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(yùn)行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的工藝過(guò)程畫(huà)面進(jìn)行瀏覽，了解生產(chǎn)運(yùn)行的狀況、獲知關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)：設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，如一次回水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)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(huà)面中的設(shè)備可通過(guò)點(diǎn)擊彈出操作面板，具備相關(guān)權(quán)限的操作人員可對(duì)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的在線(xiàn)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(huà)面

2、參數(shù)在線(xiàn)設(shè)置

可實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，能夠和可編程控制器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，如設(shè)備的啟?？刂?，閥門(mén)的開(kāi)度調(diào)節(jié)。

因參數(shù)可以在線(xiàn)修改和設(shè)置，充分考慮系統(tǒng)的安全性，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定較高的權(quán)限等級(jí)，只有具備較高權(quán)限的操作人員能夠進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)熱源數(shù)據(jù)、換熱站數(shù)據(jù)、虛擬站數(shù)據(jù)、樓控?cái)?shù)據(jù)、戶(hù)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集展示和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表格式如下：

圖3、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

4、熱網(wǎng)動(dòng)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(hù)負(fù)荷需求相匹配，是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能及保證末端用戶(hù)熱舒適性的重要手段，也是熱網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

基于實(shí)時(shí)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及熱負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，根據(jù)換熱站及熱用戶(hù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及管網(wǎng)、熱用戶(hù)特性，對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的水力及熱力平衡分析計(jì)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的均衡調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)的平衡運(yùn)行。

圖4、熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)分析

5、負(fù)荷預(yù)測(cè)

預(yù)測(cè)曲線(xiàn)：輸入當(dāng)天的平均溫度，根據(jù)理論計(jì)算得出每個(gè)主管道的需熱量，繪制曲線(xiàn)。實(shí)際曲線(xiàn)：實(shí)際熱源廠的瞬時(shí)熱量在曲線(xiàn)上描點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)與預(yù)測(cè)曲線(xiàn)對(duì)比。

圖5、負(fù)荷預(yù)測(cè)

5、氣象數(shù)據(jù)管理

提供手動(dòng)輸入氣象數(shù)據(jù)和自動(dòng)獲取兩種方式，并存儲(chǔ)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(jì)量統(tǒng)計(jì)功能對(duì)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(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)匯總，支持各級(jí)管理人員準(zhǔn)確和清晰地掌握整個(gè)系統(tǒng)的各區(qū)域的計(jì)量信息。

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

計(jì)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(duì)比，采用柱狀圖的方式實(shí)現(xiàn)；換熱站能耗分析，對(duì)于不同管線(xiàn)的換熱站，進(jìn)行能耗和水耗的對(duì)比，采用柱狀圖的方式實(shí)現(xiàn)；

圖6、能耗分析對(duì)比

圖7. 能耗數(shù)據(jù)對(duì)比分析圖

7、統(tǒng)計(jì)報(bào)表

包括熱源廠、換熱站匯總?cè)請(qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)統(tǒng)計(jì)；分支線(xiàn)熱源日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)統(tǒng)計(jì)。

圖8、日?qǐng)?bào)歷史查詢(xún)

8、水壓圖

換熱站的理論供水壓力、回水壓力，實(shí)際供水壓力、回水壓力以曲線(xiàn)的方式展示在同一個(gè)曲線(xiàn)圖中，直觀展示水壓圖的走向。同時(shí)在曲線(xiàn)下方以報(bào)表形式顯示換熱站的實(shí)時(shí)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(shù)形圖逐級(jí)展開(kāi)方式，真是系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的通訊診斷，第一時(shí)間進(jìn)行故障點(diǎn)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(jì)

圖11、設(shè)備通訊統(tǒng)計(jì)

10、Web發(fā)布功能

通過(guò)Web發(fā)布服務(wù)器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，可通過(guò)IE瀏覽器進(jìn)行工藝畫(huà)面的瀏覽，可隨時(shí)隨地進(jìn)行工藝畫(huà)面的監(jiān)控。KingSCADA的Internet應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)客戶(hù)信息服務(wù)的動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和交互性，在Web畫(huà)面中用戶(hù)能夠?qū)ingSCADA中的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)以及事件數(shù)據(jù)，對(duì)于具有操作權(quán)限的用戶(hù)還可以進(jìn)行相關(guān)操作。

11、報(bào)警預(yù)警

報(bào)警預(yù)警可使操作人員第一時(shí)間內(nèi)獲知運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備故障/保養(yǎng)維護(hù)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(hù)報(bào)警：當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備一旦發(fā)生故障時(shí)，或當(dāng)設(shè)備需要保養(yǎng)維護(hù)是，相應(yīng)的區(qū)域顯示閃爍同時(shí)伴隨報(bào)警語(yǔ)音的提示，提醒維護(hù)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)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(shí)，就會(huì)彈出預(yù)警對(duì)話(huà)框，提醒操作人員及時(shí)對(duì)生產(chǎn)狀況進(jìn)行調(diào)整，預(yù)防事故的發(fā)生。

報(bào)警預(yù)警設(shè)有優(yōu)先級(jí)管理，各類(lèi)報(bào)警預(yù)警進(jìn)行精確判斷，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警、事故自動(dòng)預(yù)警，并顯示所有報(bào)警預(yù)警列表及詳細(xì)的報(bào)警預(yù)警信息。支持多種報(bào)警方式，如語(yǔ)音報(bào)警、短信報(bào)警燈，滿(mǎn)足用戶(hù)的視聽(tīng)需求。

圖12.歷史報(bào)警查詢(xún)

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(shí)會(huì)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(kù)，以供事故追溯、設(shè)備運(yùn)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(bào)警、大型設(shè)備的啟停等情況，或操作人員對(duì)設(shè)備的操作、參數(shù)的調(diào)整，可通過(guò)事件記錄功能記錄下這些情況和操作過(guò)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(shí)的用戶(hù)、事件發(fā)生的時(shí)間等。

13、系統(tǒng)安全管理

根據(jù)組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以設(shè)置不同的用戶(hù)權(quán)限，如管理者、工程師、現(xiàn)場(chǎng)值班人員。每個(gè)用戶(hù)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)角色也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)角色，用戶(hù)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(gè)角色定義可訪(fǎng)問(wèn)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(yùn)行管理的核心數(shù)據(jù)安全。

每個(gè)用戶(hù)通過(guò)合法的用戶(hù)名密碼可以登錄系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)其負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)范圍的數(shù)據(jù)信息。登錄的用戶(hù)一旦登錄其他人員不能進(jìn)行在異地登錄，登錄人員可以設(shè)置登錄超時(shí)，超過(guò)設(shè)置時(shí)間系統(tǒng)將自動(dòng)退出，用戶(hù)登錄要顯示上次登錄的時(shí)間、地點(diǎn)等信息。

圖13.用戶(hù)管理

14、手機(jī)/ipad客戶(hù)端

為方便管理者及系統(tǒng)使用、維護(hù)人員實(shí)時(shí)了解熱網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度中心運(yùn)行情況，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，在能訪(fǎng)問(wèn)到互聯(lián)網(wǎng)的任何地方，只要有權(quán)限的管理者、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、維護(hù)人員可以隨時(shí)通過(guò)電腦、手機(jī)、iPad瀏覽熱網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，曲線(xiàn)，換熱站運(yùn)行情況、一二次管網(wǎng)運(yùn)行情況等。

我方系統(tǒng)支持手機(jī)訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)跨平臺(tái)瀏覽曲線(xiàn)、報(bào)表和報(bào)警等數(shù)據(jù)，支持安卓、ios系統(tǒng)的手機(jī)客戶(hù)端展示，方便領(lǐng)導(dǎo)、維護(hù)人員、巡檢人員等實(shí)時(shí)了解自己負(fù)責(zé)區(qū)域供熱情況。

圖14、手機(jī)客戶(hù)端

圖15、網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端

14、用戶(hù)測(cè)溫系統(tǒng)

用戶(hù)室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，通過(guò)連接該數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)用戶(hù)室內(nèi)溫度以單獨(dú)的列表顯示。

五、項(xiàng)目總結(jié)

智慧信息化供熱調(diào)度系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)用后，年節(jié)約標(biāo)煤8.5萬(wàn)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(lái)的5 升/小時(shí)，降至2.5-3.5升，每平方米節(jié)電1.5-2度；一個(gè)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(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。

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