智能化換熱站中物聯網技術的應用

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摘要：換熱站是供熱系統(tǒng)的重要構成部分，其運行效果直接影響整個供熱系統(tǒng)的運行效率。目前，隨著人們對供暖質量要求的不斷提升，傳統(tǒng)的換熱站運行管理模式已經難以適應當下的需求，換熱站迫切需要向智能化、自動化發(fā)展。文章闡述了智能化換熱站的特點，并研究了物聯網技術在線監(jiān)測系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)在智能化換熱站中的應用。

關鍵詞：智能化；物聯網技術；換熱站

智能化換熱站可以實現按需供熱，按照室內外實際溫度調節(jié)供暖系統(tǒng)的供、回水溫度，并且可以實現循環(huán)流量的智能化調節(jié)。目前，隨著物聯網技術的廣泛應用，部分換熱站基于物聯網技術構建了在線監(jiān)測系統(tǒng)以及自動化控制系統(tǒng)，換熱站在運行過程中基本不需要人為干預，并且系統(tǒng)操作簡單快捷，控制精度更高，不僅實現了換熱站的智能化運行，而且極大地提升了換熱站的運行效率，節(jié)能效果顯著。

1智能化換熱站的特點

（1）人力需求減少，工作人員培訓更為簡單，管理更加人性化，通過人機交互即可掌握換熱站運行狀況。（2）可以根據天氣變化與蒸汽壓力，智能化控制蒸汽調節(jié)閥，在滿足用戶采暖需求的基礎上合理控制出水溫度，一定程度上可以實現節(jié)能降耗[1]。（3）可以實現回水溫度的自動化控制，系統(tǒng)可以根據氣溫條件控制循環(huán)泵變頻調節(jié)，進而合理控制回水溫度；（4）系統(tǒng)會自動將回水管網上壓力變送器反饋至與內部設定值進行比較，從而調節(jié)補水泵電機運轉頻率，使出水壓始終與內部設定值保持一致。

2物聯網技術在智能化換熱站中的應用

2.1基于物聯網技術的換熱站在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)概述?；谖锫摼W技術的換熱站在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是在換熱站配電箱、閥門、配電開關、電機、管道、水泵以及大門位置安裝信息采集設備，從而實現實時采集信息，然后由系統(tǒng)對采集的數據信息進行分析，以此實現對換熱站的實時監(jiān)測。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現對換熱站的一鍵巡查，智能監(jiān)測換熱站運行狀況，發(fā)現異常狀況可以及時預警，便于工作人員及時處理。（2）系統(tǒng)設計。①電能監(jiān)測。在換熱站電機、總開以及泵開等位置的關鍵負載線路上安裝電能測控終端，配合高靈敏度的電流互感器，可以實現對線路電壓與電流數據的實時采集與監(jiān)測，可以分析當前線路無功、有功、頻率、視在、電能以及用戶負荷等相關信息[2]。所采集的信息會上傳至系統(tǒng)，作為用電能耗的原始數據予以保存。②管道溫度以及壓力監(jiān)測。管道溫度以及壓力監(jiān)測需要安轉插入式傳感器，通過熱電偶方式監(jiān)測管道溫度狀況，傳感器可以將熱能信號轉化為電能信號，通過熱電勢測量溫度。高溫管道是換熱站的重要設備，管道溫度與內部壓力有直接關系，根據氣體狀態(tài)方程PV=nRT可得，管道溫度越高，則內部壓力越高，必須對高溫管道溫度以及壓力進行實時監(jiān)測。其一，環(huán)境中溫濕度監(jiān)測。換熱站中各種設備在運行過程中，都會受到環(huán)境中溫度以及濕度的影響，如果環(huán)境中溫濕度條件異常，可能會導致設備故障，影響換熱站的正常運行，因此，有必要對環(huán)境中的溫、濕度進行監(jiān)測。通過在換熱站內裝置溫濕度傳感器，實時監(jiān)測站內溫濕度條件，溫濕度傳感器基于WSN技術可以準確、實時采集站內溫、濕度信息，并且可以實現智能化調節(jié)，避免對設備產生影響。其二，大門監(jiān)測。在換熱站大門位置安裝門磁傳感器，可以實時監(jiān)測大門的狀態(tài)，門磁傳感器是采用WSN技術的又一典型設備，可以對大門的狀態(tài)以及開閉次數進行監(jiān)測與記錄，并且對大門正常使用以及外觀不會造成影響。

2.2基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)

（1）自動控制系統(tǒng)運行原理。換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可遠程對熱網的溫度、壓力、流量以及補水箱水位等模擬量信號和循環(huán)泵、補水泵運行狀態(tài)等開關量信號進行采集、控制，針對氣象、供熱管線分布、熱交換效率等多方面因素，在中央控制站的計算單元建立數學模型，計算結果輸出給換熱站的控制單元，進而對供熱過程進行有效的監(jiān)測和控制[3]。物聯網在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實時采集換熱站運行信息，并將信息上傳至自動控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)對數據信息進行分析后發(fā)出指令，最終系統(tǒng)完成相應的控制調節(jié)操作。（2）系統(tǒng)設計。基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)主要由兩部分構成，分別是自動控制系統(tǒng)與物聯網主站平臺。換熱站自動控制系統(tǒng)由多個控制儀表以及測量設備構成，控制單元除了采用S7-200PLC與擴展模塊以外，還增加了SI-NATUMD720-3GPRS通信模塊、SINAUTANT794-4MR天線。此外，還有循環(huán)泵、輸出單元、輸入單元以及變頻器。物聯網主站平臺主要包括計算機、寬帶網絡、組態(tài)軟件以及服務器軟件。物聯網主站平臺設計思路圖1所示。（3）軟件設計。換熱站在運行過程中需要根據用戶的實際需求以及外部氣溫環(huán)境適時調整供熱量，基于物聯網技術的換熱站自動控制系統(tǒng)采用的是質量雙調控的方式，即同時實現對換熱站循環(huán)泵流量以及供水溫度的控制與調節(jié)。同時在系統(tǒng)運行過程中，也能實現對補水泵的控制與調節(jié)。此外，系統(tǒng)長期以工頻運行，循環(huán)泵輸出流量不會受供熱負荷變化的影響。

3結束語

物聯網技術的發(fā)展應用，有效推動了換熱站智能化、自動化發(fā)展?；谖锫摼W的換熱站在線監(jiān)測系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)不僅可以實現對換熱站的智能化控制，而且能有效避免人為操作導致的失誤，控制精度更高。

參考文獻：

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[2]李光明,趙立強,高遠謀.城市供熱監(jiān)控與智能化管理系統(tǒng)的設計與實現[J].信息通信,2016(9):58-60.

[3]尚偉紅.城市供熱系統(tǒng)中熱用戶的行為節(jié)能研究[J].工程技術研究,2018(5):251-252.

作者：王悅 單位：天津市津能雙鶴熱力設備有限公司