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城市热网SCADA系统解决方案

一、方案概述

目前全国供热采暖耗能占全社会总能耗的10%,但供热系统热损失高达30%。随着中国城镇化建设战略的深入,节能降耗需求也将进一步上升。

方案主要针对不同监控系统的锅炉房、新旧换?#26085;盡?#28909;电厂等提供统一的生产管理平台,整合供热公司生产相关系统,实现数据共享,建立数据中心。实现对所辖热源厂、换?#26085;?#30340;运行数据统计分析和展示,运用全网平衡控制手段,控制热源的平衡分配,实时掌握系统的能耗情况,根据能耗统计分析数据得到优化的调控计划,为供热企业生产运行、能源管理提供依据,实现节能降耗的目标,最终实现供热企业的综合信息化管理。

二、方案亮点

  • 实现从热源、换?#26085;盡?#27004;控阀、最终用户的海量数据采集和控制

  • 实现以GIS地图为基础的运行数据展示分析

  • 全网平衡,实现全网最优化运行

  • 支持多个第三方系统集成

  • 远程集中管理和维护 

  • 完整的用户权限配置方案

  • 水压图可训练算法到最优状态

  • 负荷预测为节能降耗决策依据

  • 能源管理系统,节能降耗,节省成本

三、系统架构

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平台分为?#21512;?#22330;层、数据采集存储层和分析展示层。提供多网络,多设备,多并发量的采集方式,同时支持数据块采集,支持?#31995;?#32493;传功能,保证了数据的统一性和完整性。热源数据、热网数据、热力站数据、楼控数据和热用户数据汇总到数据中心,实时采集并存储。

四、系统功能

1、数据采集

亚控科技数据采集方案支持多种网络,多设备的采集方式,有丰富的设备驱动库作为支撑,同时支持数据块采集,具备?#31995;?#32493;传功能,保证了数据的统一性和完整性。

2、流程监控

实时监控各换?#26085;?#24037;艺监控画面,展示换?#26085;?#30340;运行参数,画面中设备能够以3D方式展示,模拟现实,达身临其境效果。

工艺画面还包括首站、一次侧工艺画面,通过首站、一次侧工艺画面,获取系统的总供热信息、实时数据和计算参数数据,通过画面直观的展示系统的供热情况。

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图1、换?#26085;?#30417;控画面

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图2、换?#26085;?#27969;程画面2

3、生产报表

利用报表系统可将生产过程中产生的实时和历史数据记录并查询,以一定格式输出给用户。提供内嵌式报表系统,工程人员可以?#25105;?#35774;置报表格式,并通过系统提供的报表函数在报表中实现各种运算、数据转换、统计分析和打印等操作。支持实?#21271;?#34920;、历史报表(日报、月报、年报)。

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图3、历史报表

4、趋势曲线

趋势曲线控件具有多绘图区、多数据轴、多时间轴,并且能够进行实时趋势曲线和历史趋势曲线在线转换,支持自定义查询间隔和筛选条件,可以方便的进行个性化趋势曲线的查询、对比以及分析。

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图4、趋势曲线查询

5、报警预警

报警预警功能在第一时间将报警和预警信息,以播放警报提?#26087;?#38899;、客户端界面弹出提示?#23433;?#20276;有颜色?#20102;浮?#25110;通过短信、RTX推送的?#38382;劍?#25552;醒操作人员获知运行过程中设备故障/保养维护信息,和将要产生的生产事故信息。报警预警设有优先级管理,动态配置报警限值,实现故障自动报警、事故自动预警,并显示所有报警预警列表及详细的信息。同时支持自定义查询条件查询历史报警信息(单位、时间间隔、报警类型、是否确认等)。

1)设备故障/保养维护报警:当运行过程中设备一旦发生故障时,或当设备需要保养维护是,相应的区域显?#26087;了?#21516;时伴随报警语音的提示,提醒维护人员及时到达现场对设备进行维修、保养。

2)生产事故预警:当供回水流量、温度等一旦达到设定的预警值时,就会弹出预警对话框,提醒操作人员及时对生产状况进行调整,预防事故的发生。

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图5、实?#21271;?#35686;窗口

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图6、动态配置报警限值

6、事件记录

可实现记录系统各类事件,如设备故障、越限报警、设备启停、控制指令下发、参数调整、用户登陆等,记录信息包括相关的数据、条件、事件发生时的用户、事件发生时间,操作端的IP地址,计算机名称等,供事?#39318;?#28335;、设备运转操作分析。

7、设备通讯管理

亚控科技提供专业的设备通讯管理工具,以树形图逐级展开方式,展示系统架构内的设备运行状态和详细信息,实现对设备通讯的诊断,第一时间进行故?#31995;?#23450;位。为管理决策提供有力依据,提高效?#30465;?nbsp;

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图7、设备通讯统计

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图8、设备通讯统计

8、二次网楼控阀监控

突破传统热网监控,从换?#26085;?#23618;过渡到楼?#23433;?#32423;,实现对二次网中楼控阀的采集和监控。是行业的发展趋势,也是我们的优势之一。

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图9、楼控阀监控

9、气象管理模块

气象数据是供热调度的基本依据,系统引入气象信息,用来?#23500;?#35843;度以及作为衡量热耗调节的基本依据。气象管理模块中提供气象实况、气象预报、整点气象历史、全天气象历史和气象数据统计分析五个功能模块。

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图10、气象实况

10、地理信息

亚控科技提供绘制在线地理信息管网的工具和方法,能够在全景地图展示一次管网、换?#26085;?#20449;息,自由选择要展示的数据,如热负荷、温度、流量、压力等,全网状态一目了然。


11、全网平衡控制

亚控科技提供相对流量控制法、系数调节法、温度控制法三种方式的全网平衡控制方式,根据热网和换?#26085;?#30340;情况,选择合适的控制方式。当热源供热能力充足时,按照室外温度的变化及时控制供热量保证室内温度达到指标要求;热源供热能力不足时,以最不利环路热力站的供热参数作为依据,不同程度地关小其他各个热力站的电动调节阀,达到均匀供热的效果。?#37096;?#36890;过计划热指标供热,通过控制所有热力站的指标,达到热源的供热量不超标,进而达到控制供热成本的目的。算法控制的同时,调度人员?#37096;扇宋?#21442;与控制。

12、热负荷预测

根据室外温度预测热指标的方式,对未来几天的热量进行预测。供热系统负荷的变化呈现出周期性有规律的变化,同时也具有随机性。影响因素主要为气候、系统管网参数。

以历史数据作为参考,在掌握负荷变化规律的基础上,根据天气预报,调用相近天气和时间段的运行参数,比对各部分参数,得出最佳的控制方案。

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图11、负荷预测

13、实时水压图

换?#26085;?#30340;理论供回水压力,与实际供回水压力以曲线的方式展示,进行仿真数据与实测数据的对?#21462;?#25351;导仿真模型的训练和标定,检验仿真结果达到最?#30740;?#26524;,生成应急预案和改造方案等;另一方面,当偏差较大时预示热网存在故障,通过算法定位故障所在管段,对分析故障诊断提供依据。

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图12、水压图

14、设备运行管理系统

  • 设备运行管理

设备运行管理,包括累计设备运行时间、设备故障诊断、设备健康分析,设备报警提醒,设备OEE(综合效率)分析、设备启停次数监?#21360;?#30005;耗、油耗信息统计等功能,并将分析结果进行存储和展示。

设备运行工况统计:对设备进行分类,统计出正在运行、冷备、热备、故障等状态设备数量?#26696;?#20010;设备的基本数据信息。可统计实时工况和某历史时间工况。


  • 设备运行分析

设备运行分析主要实现多个换?#26085;?#21516;类设备的内部对比分析对比,如设备的使用?#30465;?#25928;?#30465;?#33021;耗等。分析结果主要以柱状图,饼图,曲线结合报表等直观的方式展现。

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图13、设备运行分析

  • 设备故障统计分析

设备故障统计分析是基于设备故障记?#38469;?#25454;库数据,实?#20540;?#19968;设备不同等级的故障次数、故?#19979;?#30340;统计分析,实现同类设备换?#26085;?#20869;部的故障次数、故?#19979;?#30340;统计分析。

15、用户室内测温系统

支持采集并存储用户室内温度数据,以列表、图形多种方式展示,同时进行分析对比,在同时间轴上以柱状图的形态展示,温度数据?#37096;?#20379;其他分析程序使用。

16、能源管理系统

  • 能耗计划指标指定

根据热力公司总体计划能耗指标,系统将水、电、热能耗指标逐级分解,最终分解到换?#26085;盡?#24314;筑年代、供暖方式、管线位置等作为条件参与能耗指标分解。

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图16、计划指标分解

  • 能耗实时追踪

依据已生成的各站水、电、热指标,调度系统执行控制程序,获取实时水、电、热指标结果,与计划指标做对比分析。超标站点做报警提示,画面展示当前站点单耗、总耗,完成百分比等数据。做到实时跟踪指标的执行,节能降耗,控制成本。

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图17、实时追踪

  • 能耗历史追溯

对换?#26085;?#30340;能耗(水耗、电耗、热耗)数据进行统计计算,以报表、图表等?#38382;?#23637;示供热运行过程中成本的消耗情况,?#36234;?#26524;按照能耗排名显示,为管理决策、绩效考核提供重要依据。

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图18、能耗历史排名

17、用户管理系统

用户基本信息管理,包括用户信息录入、?#22659;?#20462;改、查询,设置登录超时。

动态设置用户的用户权限与用户角色。系统为每个角色定义可访问?#23433;?#20316;的内容?#27573;В?#20445;证系统信息的安全。一个用户可对应一个或多个角色。

用户通过合法的用户名、密码登录系统,登录后显示上次登?#38469;?#38388;、地点,禁止异地重复登录。管理员?#21830;?#38500;静态超时用户,操作控制需再次?#29616;ぁ?/span>

18、其他应用系统接口

方案平台为地理信息系统、热抄表系统、收费系统、客服系统、视频监控系统、供热巡更管理系统等第三方应用软件系统,提供丰富的系统接口,获取到这些系统的信息,?#24230;?#21040;平台内,以优质画面无失真展示,实现多应用系统的融合。

五、方案总结

以稳定、可靠性高的软件平台作为支撑,在传统SCADA监控系统基础上提供全网平衡控制、能耗管理、设备通讯管理、水压图、负荷预测、气象管理、用户测温系统等功能,同时提供丰富的接口与第三方软件平台融合,实现供热应用平台的整合。精准的控制算法和可靠的能耗分析,可实现从热源、换?#26085;盡?#27004;控阀、最终用户的海量数据采集和控制,使得全网水力热力达到平衡,做到节能降耗,成本可控,为社会节约资源,为企业创造经济效益。


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