城市區(qū)域燃?xì)夤嵴咀詣踊刂葡到y(tǒng)研究

崔建平 崔偉

摘要：結(jié)合自動化技術(shù)，對區(qū)域內(nèi)的燃?xì)庑枨筮M(jìn)行任務(wù)分解，通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將這些信息互聯(lián)，進(jìn)而控制鍋爐房以及換熱站。這種方式能夠有效的監(jiān)控?zé)嵩催\行狀況，節(jié)約了運行成本，解決了供熱企業(yè)的管理問題。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤?，自動化，控制，網(wǎng)絡(luò)

城市區(qū)域燃?xì)夤崾且环N以清潔能源燃料的供熱方式，具有清潔、節(jié)能、環(huán)保、安全、高效等特點。近年來，隨著國家相關(guān)政策的出臺，對于環(huán)保城市建筑的采暖方式越來越多的采用區(qū)域燃?xì)夤岬姆绞浇鉀Q。由于城市規(guī)模的不斷擴大，城市區(qū)域燃?xì)夤峋W(wǎng)覆蓋的范圍越來越大，熱源站及換熱站的數(shù)量越來越多，供熱面積越來越大。熱源站、換熱站的數(shù)量從十來個到上百個不等，供熱面積從幾十萬平方米到上千萬平方米不等。因此建立一套科學(xué)有效、自動化水平較高的控制系統(tǒng)系統(tǒng)對于區(qū)域燃?xì)夤崞髽I(yè)勢在必行。

一、結(jié)合供熱工藝的系統(tǒng)自控結(jié)構(gòu)分析

城市區(qū)域供熱網(wǎng)的自控系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分，相比較其它行業(yè)的自控系統(tǒng)而言，城市區(qū)域供熱網(wǎng)的自控系統(tǒng)具有其自身的一些顯著特點，其主要為如下幾點：

（一）熱慣性大，滯后大。熱網(wǎng)系統(tǒng)是一個大滯后的系統(tǒng)，采用常規(guī)的控制方法很難保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)不僅與當(dāng)前的數(shù)據(jù)有關(guān)，而且與歷史的數(shù)據(jù)有關(guān)。

（二）熱力站之間的耦合性強。熱網(wǎng)系統(tǒng)是一閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)各個部分是相互關(guān)聯(lián)的，某一熱力站運行參數(shù)的變化，會引起相鄰熱力站的運行狀況，甚至?xí)鹫麄€系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

（三）城市區(qū)域供熱網(wǎng)涉及的區(qū)域廣，分散性大。

（四）系統(tǒng)的擾動因素多。如熱源運行狀態(tài)的變化、外界環(huán)境的變化（室外溫度、風(fēng)力等）等。

二、供熱自動化控制系統(tǒng)

區(qū)域熱源站及換熱站作為區(qū)域供熱調(diào)度與控制的神經(jīng)樞紐，其自動化控制系統(tǒng)是借助先進(jìn)成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)成集先進(jìn)的自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和高速網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)于一體的信息化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。對于現(xiàn)代供熱企業(yè)，具有節(jié)約人力資源的特點，是凸現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)代化管理的一項標(biāo)志。

（一）系統(tǒng)方案

區(qū)域熱源站及換熱站的自動化控制系統(tǒng)是一項重要工程，系統(tǒng)的建設(shè)和完善有效地對區(qū)域熱源站及換熱站點進(jìn)行監(jiān)視、控制，實時掌握站點內(nèi)的運行數(shù)據(jù)，根據(jù)企業(yè)及用戶需求合理調(diào)配供熱量等供熱資源，而且能夠及時處理操作現(xiàn)場各類應(yīng)急報警和事故，實施控制水泵及閥門的緊急制動，保證安全、經(jīng)濟合理科學(xué)供熱，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實施現(xiàn)場安全防范。

1.系統(tǒng)組成及功能

區(qū)域熱源站及換熱站主要由數(shù)據(jù)監(jiān)控計算機、視頻監(jiān)控計算機系統(tǒng)以及現(xiàn)場操作員站自控裝置（或儀表自控系統(tǒng)控制柜）、現(xiàn)場安全防范裝置（安防控制柜）、配電及變頻控制柜和儀表通信控制系統(tǒng)等部分組成。

2.現(xiàn)場自控及安防裝置

現(xiàn)場操作員站自控裝置根據(jù)自動控制系統(tǒng)預(yù)先編制的邏輯控制程序進(jìn)行熱源（或換熱裝置）運行階段及狀況進(jìn)行通斷切換判斷。當(dāng)需要進(jìn)行切換及切斷時，自動控制系統(tǒng)將向調(diào)度中心提交切換請求，在調(diào)度中心值班人員確認(rèn)該請求后，自動控制系統(tǒng)根據(jù)邏輯控制程序進(jìn)行一步化切換操作。調(diào)度中心值班人員也可根據(jù)需要對遠(yuǎn)控站點的熱源（或換熱裝置）進(jìn)行手動啟/停操作?，F(xiàn)場安全防范裝置在區(qū)域熱源及換熱站內(nèi)可加裝數(shù)字?jǐn)z像機，將調(diào)壓站內(nèi)情況以視頻信號的方式通過專線傳送至調(diào)度中心，以保證供熱站安全生產(chǎn)運行及防止非授權(quán)人員的侵入。

3.系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

系統(tǒng)實施的目標(biāo)為在滿足系統(tǒng)功能需求的前提下，將系統(tǒng)運行的可靠性、可擴展性放在首要位置，一方面使系統(tǒng)后期運行維護工作量降到最低，將系統(tǒng)維護所需的專業(yè)技術(shù)要求降到最低;另一方面系統(tǒng)既可以當(dāng)前只滿足采集監(jiān)測功能的最小配置最經(jīng)濟的構(gòu)成系統(tǒng)運行，同時留有充分的擴展余地為系統(tǒng)擴容做好準(zhǔn)備。同時應(yīng)充分考慮系統(tǒng)整體的先進(jìn)性，為系統(tǒng)選用滿足國際主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)產(chǎn)品，保護用戶投資的長期有效性，體現(xiàn)系統(tǒng)整體的功能水平，為企業(yè)樹立良好的市場形象。

（二）系統(tǒng)設(shè)計原則

可靠性及可用性：在系統(tǒng)設(shè)計上，重要部位利用冗余技術(shù)來達(dá)到系統(tǒng)的可靠且在工業(yè)環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定運行，并具有抗各種干擾的能力，滿足電磁兼容性和安全性的要求。系統(tǒng)平均無故障間隔時間滿足MTBF≥8760小時的要求;系統(tǒng)可用率滿足≥99.8%的要求。數(shù)據(jù)的正確性：數(shù)據(jù)完整率>98%，滿足系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)在原位置與目標(biāo)位置的一致性的技術(shù)要求。易用性：系統(tǒng)的管理界面友善，管理手段豐富，易于理解和操作，便于管理維護，這樣可降低對管理人員的要求，同時也為系統(tǒng)的良好運行建立了一個扎實的基礎(chǔ)。先進(jìn)性：所采用的技術(shù)遵循開放式標(biāo)準(zhǔn)，采用開放式的設(shè)計結(jié)構(gòu)，支持信息網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，硬件設(shè)備選和系統(tǒng)軟件選型上均選擇當(dāng)前具有最先進(jìn)性的，能都容易擴展、升級的產(chǎn)品?？删S護性：所提供系統(tǒng)及系統(tǒng)產(chǎn)品維護簡易、快捷，I/O模塊及服務(wù)器硬盤應(yīng)具有熱插拔能力，接線方便可靠。調(diào)度系統(tǒng)滿足平均恢復(fù)時間<12小時的技術(shù)要求，且系統(tǒng)局部的故障不會影響系統(tǒng)整體的運行。系統(tǒng)的其他指標(biāo)：

1.調(diào)度系統(tǒng)綜合誤差≤1.0%;

2.具備遠(yuǎn)程事件報警功能，報警響應(yīng)時間≤3秒;

3.實時數(shù)據(jù)更新時間≤3分鐘;

4.熱備系統(tǒng)的切換時間≤30秒。

5.計算機響應(yīng)時間（確定性）≤50ms

6.以太網(wǎng)通訊協(xié)議：IPX、TCP/IP（符合IEC-61850標(biāo)準(zhǔn)）

7.數(shù)據(jù)通訊速率：100Mbps

（四）系統(tǒng)通信與視頻監(jiān)視系統(tǒng)

系統(tǒng)通過在其站點內(nèi)部安裝有一套高可靠性的自動控制裝置和無線網(wǎng)絡(luò)圖像監(jiān)控裝置。各站點的數(shù)據(jù)是通過其站內(nèi)的監(jiān)控主機和調(diào)度中心的前置機之間通過ADSL方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過GPRS作為其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫溆猛ǖ馈D像監(jiān)控系統(tǒng)通過ADSL專線網(wǎng)絡(luò)連接方式和調(diào)度中心進(jìn)行連接。在調(diào)度中心操作員終端調(diào)度人員即可根據(jù)授權(quán)簡單直觀的對現(xiàn)場站點進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時將采集到的數(shù)據(jù)存儲到調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中心。通過調(diào)度中心圖像采集監(jiān)控軟件來實現(xiàn)現(xiàn)場安全防范監(jiān)控。

三、結(jié)語

自動化技術(shù)對于改善現(xiàn)有的區(qū)域燃?xì)夤崮Ｊ?，能夠使得企業(yè)節(jié)約成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。這種方式下，為環(huán)境的保護作出了貢獻(xiàn)，同時也為企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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（作者單位：呼和浩特中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司）