CN110274302A - 一种智慧化换热站控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智慧化换热站控制系统，包括设于后台控制中心的智能热网系统和设置于换热站内的二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统以及数据处理系统；所述数据处理系统用于采集二网循环系统、二网补水系统和温度调节系统在各自运行过程的数据，并将采集的数据与预先设定值进行计算、且根据对比结果控制二网循环系统、二网补水系统以及温度调节系统进行调节；所述智能热网系统上的气候曲线模型定时根据当地天气预报网提供的气温参数值形成温度的预先设定值的调度曲线。本发明的智能热网系统中设有气候曲线模型，通过内置计算公式根据24小时的气温参数值自动生成24小时的温度预设值的调度曲线，由此智能实现温度调节功能。
Description
技术领域
本发明属于换热站控制领域，具体涉及一种智慧化换热站控制系统。
背景技术
随着能源的日益紧张，以及燃烧矿物燃料带来的社会和环境问题日渐突出，国家对节能工作的重视程度不断提高，积极推动“建设节约型社会”。我国北方每年冬季供暖需消耗了大量的煤、天然气等能源，而目前采用的换热站技术，虽可以提供集中供暖，然而因环境多变的情况，不能根据白天和夜晚、晴天和雨天的天气变化自动控制好供给，由此将导致系统能源消耗浪费、且用户室温冷热不均现象较为明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种智慧化换热站控制系统,以克服上述技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：
一种智慧化换热站控制系统包括设于后台控制中心的智能热网系统，和设置于换热站内的二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统以及数据处理系统；
所述数据处理系统用于采集二网循环系统、二网补水系统和温度调节系统在各自运行过程的数据，并将采集的数据与对应的预先设定值进行PID对比计算、且将对比结果反馈并控制二网循环系统、二网补水系统以及温度调节系统进行自动调节；所述数据处理系统与所述智能热网系统通过信号连接，所述数据处理系统可将采集的数据和对比结果传送至智能热网系统进行显示，所述智能热网系统可对数据处理系统中的预先设定值进行调整；所述智能热网系统上设有气候曲线模型，所述智能热网系统通过网络对接当地天气预报网的接口，所述气候曲线模型定时根据当地天气预报网提供的气温参数值形成温度的预先设定值的调度曲线，以定时对温度的预先设定值进行自动调整。
本发明进一步的技术方案为，所述气候曲线模型为每24小时采集当地天气预报网的气温参数值，并根据以下公式和每小时的气温参数值计算对应的温度的预先设定值，24小时的预先设定值全部计算完成后即形成24小时的调度曲线，其中采用的公式为T1=[Q1+K1*(t1-t2)]（K2+2*G*C）/2*K2*G*C，其中T1为温度的预先设定值，Q1为供热系统单位供热量，K1为室外温度取值修正系数，K2为热用户单位面积传热系数，G为系统单位循环量，t1为当地室外温度的预估值，t2 为当地天气预报网的气温参数值，C为热水比热。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有超压保护系统，所述数据处理系统采集二网补水系统中的二网回水压力数据与预先设定的超压保护压力值进行对比，将对比结果反馈并控制超压保护系统进行自动调节。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有自来水补水系统，所述数据处理系统采集的二网补水系统中的水箱液位数据与预先设定的液位值进行对比，将对比结果反馈并控制自来水补水系统进行自动调节。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有污水排污系统，所述数据处理系统采集污水排污系统在运行过程的污水液位数据、并将污水液位数据与预先设定的水位高度数据进行对比，且将对比结果反馈并控制污水排污系统进行自动调节。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的视频监控系统，所述数据处理系统同步将视频监控系统的视频数据传送至所述智能热网系统中实时显示以对换热站内进行监控。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的入侵报警系统，所述智能热网系统根据数据处理系统提供的入侵报警信号向后台管理人员提供报警警示。
本发明进一步的技术方案为，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的火灾报警系统，所述智能热网系统根据数据处理系统提供的火灾报警信号向后台管理人员提供报警警示。
本发明进一步的技术方案为，所述智能热网系统还包括有能耗统计系统、运维管理系统、客服服务系统以及智能移动端，所述智能移动端通过移动设备实时对换热站内的各系统的运行参数和设备情况进行监控。
有益效果：
1、本发明通过智能热网系统与数据处理系统将二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、超压保护系统、污水排污系统、自来水补水系统、视频监控系统、入侵报警系统、以及火灾报警系统在不影响各自系统功能的情况将所有系统整合于一起，形成一套功能完善且各系统之间高度集成兼容的换热站控制系统，其功能涵盖广泛，适用于90%以上的换热站控制需求，无需再根据换热站不同作二次开发，由此实现集中控制，统一调度；
2、本发明的智能热网系统中设置有气候曲线模型，通过对接当地天气预报网的气温参数值，通过内置的计算公式根据24小时的气温参数值自动生成24小时的温度预设值的调度曲线，由此实现智能温度调节功能，使得供热曲线生成更加合理，温度下发更加便捷。
3、本发明除满足换热站控制需求外，还整合了保障换热站运行安全的各项保护措施，如入侵报警、火灾报警、污水排水、视频监控等，各系统均通过数据处理系统联网，且可通过智能热网系统或智能手机客户端实时进行访问，各系统还具有报警短信提示等功能，无需人员一直巡查，全方位保障换热站安全。
4、本发明可通过移动设备远程访问换热站系统的运行数据、设备状态、能耗数据等信息，较传统形式更加便捷和智能化，适应当今社会各行业数字化、信息化、智能化发展的需求。
附图说明
图1为本发明的关系示意图；
图2为本发明换热站的结构示意图；
图3为本发明换热机组的内部结构示意图；
图4为气候曲线模型形成的调度曲线的示意图；
图中：10、换热机组；11a、一网供水关断阀；11b、一网回水关断阀；12a、二网供水关断阀；12b、二网回水关断阀；13、温控阀；14、板式换热器；15a、二网供水压力传感器；15b、二网回水压力传感器；16a、二网供水温度传感器；16b、二网回水温度传感器；17、端子过渡箱；18、循环泵；19、补水泵；20、配电柜；30、变频柜；40、可编程柜；50、补水箱；60、污水坑；70、幕帘传感器；80、视频监控箱；90、烟雾传感器。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明所述的一种智慧化换热站控制系统，包括设于后台控制中心的智能热网系统，和设置于换热站内的二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、超压保护系统、自来水补水系统、污水排水系统、入侵报警系统、火灾报警系统以及数据处理系统，所述二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、超压保护系统、自来水补水系统、污水排水系统、入侵报警系统、以及火灾报警系统与所述数据处理系统连接，所述数据处理系统与所述智能热网系统通过光纤或无线信号连接，所述数据处理系统用于采集换热站生产及能耗数据，如管网温度、管网压力、水箱液位、水泵转速、阀门开度、电耗、热耗、水耗、地面水位、门禁信号、烟雾信号等，并与二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、自来水补水系统、污水排水系统进行数据互通，采集各系统在各自运行过程的中运行参数；所述数据处理系统可将每个系统采集的数据与系统内对应的预先设定值进行PID对比计算，且将各自的对比结果分别反馈至二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、超压保护系统、自来水补水系统、以及污水排水系统，同时根据对比结果控制二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统、超压保护系统、自来水补水系统、以及污水排水系统进行自动调节；同时所述数据处理系统可采集视频监控系统、火灾报警系统以及入侵报警系统实时监测的信息，并同步将采集的信息传递至智能热网系统，以实时对换热站进行监控、火灾报警以及入侵报警。
所述的数据处理系统包括可编程控制器，可编程控制器内针对各系统设定有相对应的预先设定值，所述预先设定值在换热站的人机界面上进行修改，也可以在后台控制中心通过智能热网系统的人机界面进行修改设定，可编程控制器通过可编程采集换热站内传感器、热表、电表、变频器、执行器等设备的生产数据，并将采集到的数据通过数据处理系统与其他系统进行分享以反馈其控制，所述数据处理系统主要采集的数据包括有管网温度、管网压力、循环泵频率、循环泵运行状态、管网流量、热量、电量、补水量、室外温度、水箱液位、污水液位等。
所述二网循环系统包括二网供水压力传感器15a、二网回水压力传感器15b、循环泵18、循环泵变频器，所述数据处理系统收集二网供水压力传感器的二网供水压力数据和二网回水压力传感器的二网回水压力数据，并可将收集数据传递至智能热网系统，所述数据处理系统根据二网供水压力数据和二网回水压力数据与已设定的目标压差参数进行PID计算，所述循环泵变频器根据计算结果控制循环泵进行变频调节，由此实现自动调节二网循环运行频率，达到控制二网循环流量的目的。
所述二网补水系统包括水箱液位传感器、二网回水压力传感器、补水泵19、以及补水泵变频器，所述数据处理系统收集水箱液位传感器的水箱液位数据和二网回水压力传感器的二网回水压力数据，并可同步将两个数据传送至智能热网系统，所述数据处理系统根据已设定的目标压力参数与二网回水压力数据进行对比计算，所述补水泵变频器根据计算结果控制补水泵的启停，即可达到控制二网压力值的目的，并且二网补水系统与水箱液位连锁，在液位过低时锁定补水泵输出，以起到保护的作用，由此实现自动调节二网补水系统的运行。
所述温度调节系统包括二网供水温度传感器16a、二网回水温度传感器16b、温控阀13，所述温控阀包括阀体和电动执行器，所述数据处理系统收集二网供温度传感器的供水温度和二网回温度传感器的回水温度，并将供水温度和回水温度传递至智能热网系统，所述数据处理系统可通过采集的供水温度或供回温度差的平均值与温度的预先设定值进行计算，所述电动执行器根据计算结果控制阀体的开度以一网流量进行调整，从而通过控制一网流量间接达到控制二网温度的目的；其中温度的预先设定值可根据智能热网系统中的气候曲线模型而定，所述气候曲线模型定时根据当地天气预报网提供的气温参数值形成温度的预先设定值的调度曲线，以定时对温度的预先设定值进行自动调整，所述气候曲线模型为每24小时采集当地天气预报网的气温参数值，并根据以下公式和每小时的气温参数值计算对应的温度的预先设定值，24小时的预先设定值全部计算完成后即形成24小时的调度曲线，如图4所示，黑色线条为24小时的天气预报的气温参数值的曲线，灰色线条为经过计算后的温度预设值的曲线，本发明定时通过计算的温度预设值与温度传感器检测的供水温度的对比，控制温控阀进行一网流量的调节，间接实现二网温度的调节。
气候曲线模型采用的公式为T1=[Q1+K1*(t1-t2)]（K2+2*G*C）/2*K2*G*C，其中T1为温度的预先设定值，Q1为供热系统单位供热量，K1为室外温度取值修正系数，K2为热用户单位面积传热系数，G为系统单位循环量，t1为当地室外温度的预估值，t2 为当地天气预报网的气温参数值，C为热水比热；其中Q1的供热系统单位供热量的取值需要根据供热的小区建筑类型、采暖方式、保温情况等信息，结合供热标准进行综合考量而进行取值，并在运行中根据实际效果的反馈进行微调；所述K1的室外温度取值修正系数是根据热用户建筑类型、墙体结构、及保温情况结合供热标准综合考量后进行取值，并在运行中根据实际效果的反馈进行微调；所述K2的热用户单位面积传热系数是根据住户采暖方式和采暖设备不同而设定；所述G的系统单位循环量是根据供热小区建筑类型、采暖方式以及保温情况等信息结合供热标准进行综合考量而进行取值，并在运行中根据实际效果反馈进行微调，所述t1的当地室外温度的预估值是根据当地过往3年间寒季室外温度的平均值及最低最高温度加权修正，结合热网管道设计的最低气温值综合而得出，所述t2的当地天气预报网的气温参数值是通过天气预报网提供的室外温度气象预报值， C为热水比热，C取 4.18kJ/（kg*℃）。
所述超压保护系统包括超压保护泄水阀，所述数据处理系统采集二网回水压力传感器检测的二网回水压力数据，并可同步将此数据传递至智能热网系统进行显示，所述数据处理系统根据二网回水压力数据与设定的超压保护压力数据进行对比计算，在二网压力过高时，通过控制超压保护泄水阀的启动，以降低官网的压力，实现超压保护。
所述自来水补水系统包括补水电磁阀、补水箱50以及自来水进水管，所述数据处理系统收集水箱液位传感器的水箱液位数据，并将此水箱液位数据与预先设定的液位值进行对比计算，当水箱液位数据低于液位值时，通过控制补水电磁阀的开启，使安装的自来水进水管打开，进行自来水补水，以使液位高度保持在设定的安全范围内。
所述污水排水系统包括设于污水坑的污水液位传感器和排污泵，所述排污泵通过排污控制箱进行启动，所述数据处理系统采集污水液位传感器的检测数据，在污水坑液位过高时通过控制排污控制箱自动启动排污泵进行排水，当液位下降到安全高度后自动停止排污泵，保障站内不出现积水现象。
所述视频监控系统包括设于换热站内的多组高清网络摄像头，所述网络摄像头连接可编辑控制器，以此同步与智能热网系统连接，实现在后台实时监视换热站内的情况；所述火灾报警系统包括安装于换热站的电机柜顶部的烟雾报警器90，所述烟雾报警器与可编程控制器连接，通过可编程控制器对烟雾报警器感应的烟雾情况向智能热网系统进行传递，当烟雾报警器触发时，可实时将信息传递至智能热网系统，智能热网系统经处理后发出声音提示，后台管理人员可快速将信息反馈运维保障人员前往现场处理；所述入侵报警系统与视频监控系统配合使用，所述入侵报警系统包括安装于换热站出入口的幕帘报警器70，当有人员进去时触发幕帘报警器报警信号并上传智能热网系统进行语音提示，后台管理人员接到报警信号后通过视频监控系统观察站内情况，判断是否为非工作人员入侵，必要时安排运维保障人员前往处理。
所述智能热网系统是一种用于供热领域的上位调度系统，其除具有气候曲线模型功能外，还包括有能耗统计系统、运维管理系统、客服服务系统以及智能移动端，其中所述能耗统计系统用于换热站的能耗计量分析，通过数据处理系统收集换热站内的热表、电表、水表等计量仪表数据，以及计量站内的热耗、电耗、水耗等数据，同时能够根据供热面积自动计算生产日、周、月、季度内的热单耗、电单耗、水单耗，由此对换热站内的能耗进行统计分析；所述的运维管理系统负责对各科室人员的调度管理，其具有打卡功能、工单派送功能等，管理运维人员的日常工作和维护任务；所述的客服系统能够对接客服电话，对接客服中心，分类统计客诉信息，分配回访任务；所述智的能移动端通过移动设备实时对换热站内的各系统的运行参数和设备情况进行监控，同时运维人员还能通过手机接受工单派送信息及系统的各项报警信息提示，其中的移动设备可以是手机或平板等。
本发明中的一个换热站对应一个建筑物或一个小区或一片区域，如图2所示，换热站的硬件部分如图2所示，包括换热机组10、污水坑60、补水箱50、幕帘传感器70、视频设备、配电柜20、变频柜30、可编程柜40、烟雾报警器90等，所述视频设备包括球机摄像头、枪机摄像头和视频控制箱80，所述换热机中一网供水关断阀11a和一网回水关断阀11b分别与市政一网供水管和一网回水管连接，二网供水关断阀12a和二网回收关断阀12b分别与用户二网供水管和二网回水管连接，换热机组中的补水管与补水箱连接，换热机组的主电缆与配电柜主电进线连接，配电柜主电出线和负载控制柜连接，所述循环泵变频器、补水泵变频器以及远传电表等安装于变频柜中，变频柜的电源进线来自配电柜，动力出线连接到换热机组的端子过渡箱上的循环泵和补水泵接线端子；所述可编程控制器安装于所述可编程柜40，所述可编程柜还包括人机界面、交换机和温湿度控制器，可编程柜的电源进线来自变频柜；所述的排污箱包含内部逻辑电路和污水坑浮球控制器，与可编程柜连接。如图3所示的换热机组的结构图，换热机组包括设有板式换热器、一网供水关断阀、一网回水关断阀、二网供水关断阀、二网回水关断阀、温控阀、二网供水压力传感器、二网回水压力传感器、二网供水温度传感器、二网回水温度传感器、一网热量表、二网热量表、补水表、电磁泄压阀、一网供水压力传感器、一网回水压力传感器、一网温度传感器、一网回水温度传感器、一网除污器出口压力传感器、二网除污器出口压力传感器、循环泵出口压力传感器、端子过渡箱、循环泵、以及补水泵等。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种智慧化换热站控制系统，其特征在于，包括设于后台控制中心的智能热网系统，和设置于换热站内的二网循环系统、二网补水系统、温度调节系统以及数据处理系统；
所述数据处理系统用于采集二网循环系统、二网补水系统和温度调节系统在各自运行过程的数据，并将采集的数据与对应的预先设定值进行PID对比计算、且将对比结果反馈并控制二网循环系统、二网补水系统以及温度调节系统进行自动调节；
所述数据处理系统与所述智能热网系统通过信号连接，所述数据处理系统可将采集的数据和对比结果传送至智能热网系统进行显示，所述智能热网系统可对数据处理系统中的预先设定值进行调整；
所述智能热网系统上设有气候曲线模型，所述智能热网系统通过网络对接当地天气预报网的接口，所述气候曲线模型定时根据当地天气预报网提供的气温参数值形成温度的预先设定值的调度曲线，以定时对温度的预先设定值进行自动调整。
2.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述气候曲线模型为每24小时采集当地天气预报网的气温参数值，并根据以下公式和每小时的气温参数值计算对应的温度的预先设定值，24小时的预先设定值全部计算完成后即形成24小时的调度曲线，其中采用的公式为T1=[Q1+K1*(t1-t2)]（K2+2*G*C）/2*K2*G*C，其中T1为温度的预先设定值，Q1为供热系统单位供热量，K1为室外温度取值修正系数，K2为热用户单位面积传热系数，G为系统单位循环量，t1为当地室外温度的预估值，t2 为当地天气预报网的气温参数值，C为热水比热。
3.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有超压保护系统，所述数据处理系统采集的二网补水系统中的二网回水压力数据与预先设定的超压保护压力值进行对比，将对比结果反馈并控制超压保护系统进行自动调节。
4.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有自来水补水系统，所述数据处理系统采集的二网补水系统中的水箱液位数据与预先设定的液位值进行对比，将对比结果反馈并控制自来水补水系统进行自动调节。
5.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有污水排污系统，所述数据处理系统采集污水排污系统在运行过程的污水液位数据、并将污水液位数据与预先设定的水位高度数据进行对比，且将对比结果反馈并控制污水排污系统进行自动调节。
6.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的视频监控系统，所述数据处理系统同步将视频监控系统的视频数据传送至所述智能热网系统中实时显示以对换热站内进行监控。
7.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的入侵报警系统，所述智能热网系统根据数据处理系统提供的入侵报警信号向后台管理人员提供报警警示。
8.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述换热站内还设有与数据处理系统连接的火灾报警系统，所述智能热网系统根据数据处理系统提供的火灾报警信号向后台管理人员提供报警警示。
9.如权利要求1所述的智慧化换热站控制系统，其特征在于，所述智能热网系统还包括有能耗统计系统、运维管理系统、客服服务系统以及智能移动端，所述智能移动端通过移动设备实时对换热站内的各系统的运行参数和设备情况进行监控。
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