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力控eForceCon在智慧供熱管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例
項目概述
凱森集團(tuán)智慧供熱綜合管控平臺將自動化與信息化深度融合,實現(xiàn)集團(tuán)供熱生產(chǎn)調(diào)度的信息化、現(xiàn)代化管理,整合生產(chǎn)相關(guān)信息資源,實現(xiàn)生產(chǎn)運行、調(diào)度優(yōu)化、供熱設(shè)施監(jiān)控及應(yīng)急指揮的一體化管理。通過該系統(tǒng),實現(xiàn)從熱源到管網(wǎng)再到換熱站的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控與管理,便捷、高效地調(diào)整各種參數(shù),合理、有效地分析歷史數(shù)據(jù),及時、準(zhǔn)確地處理供熱事故,從而達(dá)到科學(xué)調(diào)度、節(jié)能增效、提前預(yù)警、減少事故的目標(biāo)。
近幾年來,隨著城市的擴(kuò)容建設(shè),凱森集團(tuán)在天津地區(qū)換熱站已由原來的33座增至64座,原監(jiān)控系統(tǒng)和軟件已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實需要。隨著凱森集團(tuán)供熱管網(wǎng)的改造工程逐步深化,所轄換熱站的數(shù)量越來越多,供熱面積越來越大,集團(tuán)集中供熱系統(tǒng)供熱區(qū)域廣、供熱面積大,使得各區(qū)域的距離遠(yuǎn)近、管網(wǎng)質(zhì)量、供熱設(shè)備等硬環(huán)境參差不齊,也存在著供熱效率低、供熱不平衡、能量浪費、熱網(wǎng)波動嚴(yán)重等諸多問題。傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)多以小區(qū)為單位,缺少集中協(xié)調(diào)和自動化控制;供暖運營水平落后,缺乏自動化和信息化運營,供熱問題難以及時診斷,集團(tuán)急需通過自動化和信息化的手段改造供熱總控中心,實現(xiàn)轄區(qū)所有片區(qū)供熱、或多個熱力供熱站的聯(lián)合調(diào)控。
項目目標(biāo)
完善凱森集團(tuán)供熱管理信息系統(tǒng),優(yōu)化供熱監(jiān)控子系統(tǒng),并將系統(tǒng)建設(shè)成為集團(tuán)智慧供熱管控平臺。凱森智慧供熱管控平臺以智慧供熱管理為主要業(yè)務(wù),包括熱計量溫控節(jié)能、熱力管網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控、熱源廠自動化控制和熱力信息監(jiān)管平臺四個業(yè)務(wù)模塊。
熱計量溫控節(jié)能模塊

提供戶表集抄,室內(nèi)溫控及供熱節(jié)能服務(wù)等。

熱力管網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控模塊

以無人值守?fù)Q熱站建設(shè)和改造為主,提供熱力管網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度。

熱源廠自動化業(yè)務(wù)模塊

主要為傳統(tǒng)鍋爐自控節(jié)能和環(huán)保業(yè)務(wù)。

熱力信息監(jiān)管平臺業(yè)務(wù)模塊

建設(shè)供熱專家系統(tǒng),進(jìn)行熱力信心中心和管理中心建設(shè)。

系統(tǒng)架構(gòu)

凱森智慧供熱綜合管控平臺主要由三層組成:供熱站或換熱站、通訊網(wǎng)路和調(diào)度中心。

1. 換熱站等硬件設(shè)備
用于供熱過程數(shù)據(jù)的采集、控制和調(diào)節(jié);底層是熱力站,是集團(tuán)供熱流程的基本單元。
2. 通訊網(wǎng)絡(luò)平臺
通過有線或無線等方式,將換熱站、鍋爐、電廠熱源等狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度中心,同時接收調(diào)度中心發(fā)來的調(diào)度控制指令。
3. 調(diào)度中心
負(fù)責(zé)接收各現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、報警、報表打印、向各現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出調(diào)度控制指令,為供熱過程如熱源負(fù)荷分配、熱網(wǎng)平衡與分析等提供決策依據(jù)。 智慧供熱管控平臺主要由實時服務(wù)器、歷史服務(wù)器、工程師站、操作員站、Web服務(wù)器、供熱計量服務(wù)器、客服系統(tǒng)服務(wù)器等部分組成。調(diào)度控制中心的計算機(jī)系統(tǒng)按客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)設(shè)置;局域網(wǎng)采用高速以太網(wǎng);為了提高系統(tǒng)的可靠性,服務(wù)器采用雙機(jī)熱備、局域網(wǎng)冗余配置;操作員工作站、工程師工作站等均作為局域網(wǎng)上的一個節(jié)點,共享服務(wù)器的資源;服務(wù)器采用分布式結(jié)構(gòu),按功能將它們分開設(shè)置,以降低單臺服務(wù)器的負(fù)荷,提高系統(tǒng)的處理能力和可靠性,并便于管理。
4. 實時服務(wù)器
采用力控eForceCon產(chǎn)品,主要負(fù)責(zé)采集換熱站和熱源采集傳送來的現(xiàn)場過程數(shù)據(jù),來完成實時數(shù)據(jù)的處理、存儲、統(tǒng)計、管理等功能,可以通過以太網(wǎng)與換熱站和熱源現(xiàn)場的控制器進(jìn)行通訊,將操作員站的控制指令發(fā)送到換熱站和熱源現(xiàn)場控制器,實現(xiàn)控制要求。并為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供相關(guān)實時數(shù)據(jù)。
5. 歷史服務(wù)器
采用力控pSpace產(chǎn)品,作為智慧供熱管理平臺系統(tǒng)的核心,歷史服務(wù)器是分析展示軟件的數(shù)據(jù)來源,它可以實時記錄采集的各個換熱站和熱源的數(shù)據(jù),長期保存,為今后生產(chǎn)運營提供數(shù)據(jù)支持,并為網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)器和工作站提供數(shù)據(jù)服務(wù),能自動恢復(fù)通信中斷期間的數(shù)據(jù)。為了保證歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全性,配置兩臺服務(wù)器,以磁盤陣列的方式進(jìn)行雙機(jī)熱備冗余。
6. 工程師站
進(jìn)行工程開發(fā)的平臺,經(jīng)過授權(quán)的維護(hù)人員(維護(hù)工程師),通過工程師站可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),包括控制網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)設(shè)置(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的增減、通訊速率的設(shè)置等)、人機(jī)界面(HMI)畫面的修改、現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)采樣點和被控點的增減等。工程師站具有操作員站的全部功能,需要時可以作為操作員站使用。
7. 操作員站
總部調(diào)度室的操作員,在操作員站對各個換熱站和熱源進(jìn)行監(jiān)視、控制、產(chǎn)生報表和曲線。操作員站作為人機(jī)界面(HMI),通過多媒體手段(畫面、聲音等),為操作人員提供各個換熱站和熱源形象直觀的現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)、過程報警、事件報警等;操作員可以通過輸入設(shè)備(鼠標(biāo)、鍵盤等),向各個換熱站和熱源發(fā)送調(diào)控指令。
8. Web服務(wù)器
是實時監(jiān)控系統(tǒng)與管理應(yīng)用系統(tǒng)之間銜接的服務(wù)器。實時監(jiān)控系統(tǒng)將有關(guān)信息寫入Web服務(wù)器,并對其實時更新。Web服務(wù)器在管理信息網(wǎng)絡(luò)中以網(wǎng)站的形式出現(xiàn),它既為管理系統(tǒng)提供生產(chǎn)信息,又避免了與生產(chǎn)實時監(jiān)控系統(tǒng)等無直接關(guān)系的計算機(jī)直接訪問實時監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。以方便快捷的方式為領(lǐng)導(dǎo)和管理者展示企業(yè)信息,從WEB提供的數(shù)據(jù)分析及專業(yè)應(yīng)用工具中了解企業(yè)的運作。
9. 三維可視化平臺服務(wù)器
將換熱站和熱源、管網(wǎng)節(jié)點等設(shè)備以三維形式進(jìn)行展現(xiàn),操作人員可在三維場景中進(jìn)行監(jiān)控;三維可視化平臺可與供熱管控平臺無縫集成,在供熱管控平臺中可以隨時以二維、三維場景進(jìn)行展示,也可以在異常情況發(fā)生時,隨時切換到相關(guān)的監(jiān)測點,查看畫面情況及動態(tài)。
10. 供熱計量服務(wù)器
實現(xiàn)集團(tuán)所轄區(qū)域供熱計費管理,做到現(xiàn)有全部客戶95%以上的業(yè)務(wù)覆蓋,主要包括:管網(wǎng)建設(shè)費、罰款、面積熱費、熱計量熱費、二次加壓費等。其余需求基本上可以通過實施人員現(xiàn)場調(diào)整實現(xiàn)全覆蓋,做到“系統(tǒng)不只是用來收熱費”。
11. 客服系統(tǒng)服務(wù)器
采用B/S方式部署,各使用單位和管理部門通過Web瀏覽器進(jìn)行日常業(yè)務(wù)管理與操作,實現(xiàn)集中管理、分布式訪問,便于系統(tǒng)安裝、維護(hù)、更新。服務(wù)器響應(yīng)客戶端請求后,對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問及數(shù)據(jù)更新,并通過合成動態(tài)頁面返回到客戶端所需的信息。 該系統(tǒng)軟件由力控ForceCon平臺組成,包括SCADA平臺軟件eForceCon 5.0、企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫?pSpace、智能生產(chǎn)信息門戶集成平臺FinforWorx?、Web服務(wù)器軟件及相關(guān)應(yīng)用軟件組成。該平臺產(chǎn)品覆蓋整個工業(yè)信息化領(lǐng)域,通過分布式實時數(shù)據(jù)庫的特點實現(xiàn)系統(tǒng)間的高效集成、級聯(lián)及擴(kuò)容,可為企業(yè)用戶提供一個快速/高效的平臺產(chǎn)品,滿足各種工業(yè)信息化企業(yè)需求。 平臺產(chǎn)品以“分布式實時數(shù)據(jù)庫”為核心搭建力控家族“工業(yè)控制消息總線”,并支持集成面向服務(wù)(SOA)系統(tǒng)架構(gòu)的“信息服務(wù)總線”。消息總線和服務(wù)總線提供可靠通用的信息交互機(jī)制和廣域服務(wù)機(jī)制,實現(xiàn)整個系統(tǒng)間的安全高效的數(shù)據(jù)通信和應(yīng)用集成。貫穿整個企業(yè)信息化業(yè)務(wù),可以自由構(gòu)建不同規(guī)模的應(yīng)用,實現(xiàn)從底層工業(yè)現(xiàn)場控制(小型場站系統(tǒng)、嵌入式HMI)、到生產(chǎn)調(diào)度指揮管理(SCADA)及上層信息化管理(MES、ERP)的融合。
1、 數(shù)據(jù)采集

在調(diào)度中心設(shè)立供熱實時數(shù)據(jù)庫,與供熱站、換熱站的現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)或者控制板卡、PLC系統(tǒng)等進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控對工藝生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測報警,加強(qiáng)熱源、管網(wǎng)、換熱站的自動監(jiān)控和管理,增強(qiáng)企業(yè)的事故反應(yīng)和處理能力,保障供熱安全和運行經(jīng)濟(jì)。

 

2、 過程監(jiān)控

供熱過程監(jiān)控可以完成運行管理人員對供熱運行狀態(tài)的了解,可以顯示整個供熱系統(tǒng)部分參數(shù)運行狀態(tài)一覽表,如當(dāng)前換熱機(jī)組的主要運行參數(shù),以及工業(yè)流程圖等。根據(jù)運行操作、生產(chǎn)管理及設(shè)備管理人員的要求,提供完善、靈活的顯示方式,對生產(chǎn)過程進(jìn)行有效的監(jiān)控,指導(dǎo)相關(guān)人員完成生產(chǎn)過程、系統(tǒng)或設(shè)備分析,更好地進(jìn)行操作調(diào)整與管理決策。

 

3、 報表分析

以表格形式來展示指定點的數(shù)值,如流量、溫度、壓力、熱量等,同時提供班報、日報、周報、旬報、月報、季報和年報等各種報表類型。

 

4、 趨勢分析

以趨勢曲線、X-Y圖、棒圖/?餅圖的形式顯示生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),協(xié)助運行管理人員進(jìn)行特性分析和參數(shù)對比,并能提供數(shù)據(jù)表格、圖形、曲線的打印功能。

 

5、 報警管理

系統(tǒng)實時顯示并記錄各種報警信息,如壓力/?流量的超限、儀表工作電源不正常、閥門工作異常、通訊故障等報警信息。同時提供報警限值調(diào)整、語音畫面短信等報警通知、報警分組管理、報警聯(lián)動。

 

6、 負(fù)荷預(yù)測

調(diào)度管控中心能夠根據(jù)實時工況、氣象預(yù)報、實際供暖負(fù)荷等信息,自動預(yù)測生成4-6小時后熱量規(guī)劃表及溫度、流量、壓力等參數(shù)曲線模擬圖并具有實時滾動刷新、隨氣溫突變等情況修正功能。根據(jù)此實時的預(yù)測曲線隨時調(diào)整參數(shù)。

 

7、 鍋爐效率分析

通過燃料消耗量和實際供熱量,計算鍋爐房供熱效率,即可橫向?qū)Ρ扔挚煽v向分析鍋爐效率走向,全面掌握供熱系統(tǒng)整體運行狀況。

 

8、 管網(wǎng)水力平衡

利用水壓圖分析熱網(wǎng)水力工況變化,顯示管網(wǎng)的壓力值的變化、各管段的壓力損失值等,分析水力工況是否處于最佳工況,同時根據(jù)動態(tài)水壓圖模型和采集的壓力數(shù)據(jù)可以迅速判斷管道泄漏的大概位置。

 

9、 集成地理信息系統(tǒng)

建立基于GIS?的城市熱網(wǎng)管理信息系統(tǒng),并且與監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)無縫集成,通過地理系統(tǒng)實時查看各種生產(chǎn)數(shù)據(jù),實現(xiàn)對城市熱網(wǎng)綜合管理,能隨時掌握全市輸配系統(tǒng)的最新資料,供有關(guān)部門管理集中供熱管網(wǎng)、規(guī)劃設(shè)計、運行調(diào)度、決策使用。

 

10、 集成視頻系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)可與管理平臺無縫集成。在管理平臺中隨時對指定地點的視頻進(jìn)行瀏覽,也可在有異常情況發(fā)生時,隨時切換到相關(guān)的視頻監(jiān)測點,查看畫面情況。平臺中支持視頻的錄制與回放,對當(dāng)前畫面進(jìn)行抓圖,對畫面進(jìn)行暫停,播放等操作。

 

11、 能耗分析

將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和整理,實現(xiàn)基礎(chǔ)熱力管理功能,包括各個供熱站和換熱站的二次供水溫度、二次回水溫度等重要對比數(shù)據(jù),以便可以更好地進(jìn)行片區(qū)同類供熱區(qū)域供熱效率進(jìn)行直觀有效地比對,從而能指導(dǎo)運行人員進(jìn)行查找原因和后續(xù)改進(jìn)。

 

12、 全網(wǎng)應(yīng)急管理

當(dāng)緊急事件發(fā)生時,啟動全網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng),根據(jù)適當(dāng)?shù)膱缶畔?,動態(tài)的提出各類救援方案和資源調(diào)度方案,幫助指揮中心領(lǐng)導(dǎo)對救援方案和資源調(diào)度進(jìn)行果斷、合理的決策,提高應(yīng)急指揮的決策質(zhì)量和應(yīng)變能力。

 

項目總結(jié)

凱森集團(tuán)智慧供熱綜合管控平臺的應(yīng)用為供熱客服系統(tǒng)為供熱企業(yè)建設(shè)供熱信息化管理系統(tǒng),可幫助供熱企業(yè)顯著降低運營成本,提高效率和收益,并提高熱網(wǎng)可靠性,達(dá)成真正的熱網(wǎng)節(jié)能運行和管理的最優(yōu)化。隨著集中供熱自動化的快速發(fā)展以及政府節(jié)能減排的政策推行,供熱綜合管控平臺及信息化建設(shè)將成為集中供熱發(fā)展的方向,其實施將從根本上增強(qiáng)供熱企業(yè)的整體實力,活動顯著經(jīng)濟(jì)效益,實現(xiàn)國家節(jié)能減排與供熱企業(yè)效益一致的目的。

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