CN112178755A - 一种供热系统的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供热系统的自动控制系统，包括采集模块、数据传输模块和数据分析模块，所述采集模块通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块，并通过数据传输模块将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块，所述数据分析模块与设置在热控制中心的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，所述热控制中心根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数。通过采用设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块进行分析处理，自动调节热网的供热参数。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂供热控制系统应用技术领域，特别是涉及一种供热系统的自动控制系统。
背景技术
目前，国内很多火电厂具有工业供汽和居民供热的功能，火电厂作为热源，面对的热用户一般都是比较大型的企业，比如：热力公司、化工厂、建材厂、机场、火车站等。
但随着火电经营压力增大，纳入了不少中小型热用户，比如洗涤厂、宾馆、陶瓷厂等。在管理热用户的过程中，一般都是在用户侧安装计量表计，定期收费；或者建立热用户管理平台，集中监视用户用热情况。
由于缺乏对工业供热系统实际运行状况的掌握，现有供热控制系统存在局限性，供热能耗偏高，同时工业供热一定程度上粗放运行管理加剧了能耗的浪费。
因此。如何进行高效管理，降低能耗，降低运行成本，是本领域技术人员的工作重点。
发明内容
本发明的目的是提供了一种供热系统的自动控制系统，实时采集热用户的用热数据，自动调节热网的供热参数，降低运行成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种供热系统的自动控制系统，包括采集模块、数据传输模块和数据分析模块，所述采集模块通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块，并通过数据传输模块将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块，所述数据分析模块与设置在热控制中心的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，所述热控制中心根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数。
其中，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的数学模型建立模块，用于根据所述热用户的历史用热数据建立数学模型，根据所述数学模型，通过输入时间，自动计算出用户的用汽温度、用力、流量参数，向所述热控制中心输出供热负荷预测参数，并根据所述供热负荷预测参数与当前的供热负荷参数对比，通过数据分析模块进行处理后，向所述热控制中心发出供热调节指令。
其中，还包括与所述数据传输模块、所述数据分析模块连接的数据清洗模块，用于在接收到所述数据传输模块输出的用热数据后，对所述用热数据中的用户温度、压力及流量参数与热源母管温度、压力及流量参数构建方程式，按照设计管损值，在所述用户温度、压力与热源母管温度、压力超过所述设计管损值时，判定所述用热数据为虚假数据，或将所述用热数据的用户流量之和与所述热源母管流量进行比对后，若超过所述设计管损值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中的用户流量变化速率或用户压力变化速率超出超过预设值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据超过预定时长仍无变化，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中对应的温度、压力、流量参数超出预设范围，判定所述用热数据为虚假数据。
其中，还包括与所述数学模型、所述数据清洗模块、所述数据分析模块、所述热控制中心连接的故障自动诊断模块，通过所述数据清洗模块进行数据清洗、所述热用户的供热负荷预测参数以及所述设计管损值，分析所述热用户的热数据的真伪，判断出所述热用户的所述传感器组中的温度传感器、压力传感器、流量计量仪表或管道漏点的故障，并将所述传感器组的故障输出至所述热控制中心以及按照预定规则向所述热控制中心输出处理建议。
其中，还包括与所述数学模型、所述热控制中心连接的供热设备输出方案模块，用于根据所述数学模型输出的所述供热负荷预测参数、所述热控制中心对应的供热设备的设备参数以及所述供热设备的工作运行成本建立供热设备运行模型并通过所述分析模型进行运算，向所述热控制中心输出至少一种供热设备运行方案。
其中，还包括与所述热控制中心、供热设备输出方案模块连接的参数设置模块，用于向所述热控制中心输入对所述供热设备的控制参数以及向所述供热设备输出方案模块输入所述供热设备的设备参数。
其中，还包括与所述热控制中心、所述参数设置模块连接的显示模块，用于显示选定节点的传感器组的工作参数、所述控制中心对应的供热设备的当前运行参数。
其中，还包括与所述显示模块、所述控制中心连接工业用户管理模块，用于进行智能客服、自助缴费、自助报修以及对所述供热设备、所述传感器组进行监控。
其中，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的用户用热预估模块，用于接收用户的未来预定时间段的用热信息，并通过所述数据分析模块进行分析处理后，对所述供热负荷预测参数进行修正以及将对所述供热设备的用热调节方案输出到所述热控制中心。
其中，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的转换模块、处理模块和控制模块，所述转换模块用于将所述数据分析模块的所述热用户数据和调整指令通过数模转换，发送到所述处理模块，所述处理模块接收所述转换模块的数据后发送到所述热控制中心，所述热控制中心通过控制模块控制所述供热设备的运行参数。
本发明实施例所提供的供热系统的自动控制系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统，通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块，并通过数据传输模块将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块，数据分析模块与设置在热控制中心的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，使得热控制中心能够实时获得热用户的准确的用热数据，而非现有技术只能通过经验推测出的供热数据，提高了调节的准确性，也提高了控制的精确度，提高管理效率，降低管理成本以及运行成本，同时通过热控制中心根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数，自动进行调节，提高了调节效率，一方面与现有的手动调节速度更快，另一方面也降低了人力成本的支出，降低运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1～图2，图1为本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统的一个实施例的结构示意图；图2为本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统的另一个实施例的结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述供热系统的自动控制系统，包括采集模块10、数据传输模块20和数据分析模块30，所述采集模块10通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块20，并通过数据传输模块20将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块30，所述数据分析模块30与设置在热控制中心40的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，所述热控制中心40根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数。
通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块20，并通过数据传输模块20将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块30，数据分析模块30与设置在热控制中心40的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，使得热控制中心40能够实时获得热用户的准确的用热数据，而非现有技术只能通过经验推测出的供热数据，提高了调节的准确性，也提高了控制的精确度，提高管理效率，降低管理成本以及运行成本，同时通过热控制中心40根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数，自动进行调节，提高了调节效率，一方面与现有的手动调节速度更快，另一方面也降低了人力成本的支出，降低运行成本。
为了进一步提高热控制的科学性，提高运行效率，降低设备的运行成本，提高热网的供热设备所产生热的利用效率，在一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数据分析模块30、所述热控制中心40连接的数学模型建立模块50，用于根据所述热用户的历史用热数据建立数学模型，根据所述数学模型，通过输入时间，自动计算出用户的用汽温度、用力、流量参数，向所述热控制中心40输出供热负荷预测参数，并根据所述供热负荷预测参数与当前的供热负荷参数对比，通过数据分析模块30进行处理后，向所述热控制中心40发出供热调节指令。
通过数学模型建立模块50，根据所述热用户的历史用热数据建立数学模型，根据所述数学模型，通过输入时间，自动计算出用户的用汽温度、用力、流量参数，向所述热控制中心40输出供热负荷预测参数，并根据所述供热负荷预测参数与当前的供热负荷参数对比，通过数据分析模块30进行处理后，向所述热控制中心40发出供热调节指令，使得决策方可以有针对性的进行用热生产，既不会不能够满足用热方的需求，又不会生产过剩的供热量造成浪费，降低运行成本。
本发明中的数学模型建立模块50，将热用户所有经过清洗的历史数据通过计算机求解出方程式，使得具有系统特性辨识。例如，将单个热用户1个月的用汽温度、压力、流量、时间求解出方程式，建立该用户的数学模型，实现系统特性辨识的目的，数据输入是时间，数据输出是热用户的用汽温度、压力、流量参数。
本发明中的供热系统的自动控制系统，利用互联网+智慧供热模式，安装一定数量的传感器，实时采集大量数据，按照潜在的物理规律剔除虚假数据或通过大数据技术降低虚假数据带来的影响，从而掌握供热系统最接近真实的状况，并根据真实状况指导系统运行与调节，提高了管理效率。
本发明对于采集模块10的结构以及数据传输方式等不做限定，采用热用户侧所有数据、控制用户用汽总阀门的开启和关闭，安装在热用户一侧的传感器组的作用一般包括采集压力、温度、流量、计量间视频监控、计量箱电压、计量箱开门情况及次数、用汽闸阀的状态(开、关、开度)、无线通信模块工作状态(正常、异常及欠费)等。
本发明中的供热系统的自动控制系统，虽然采用互联网+智慧热源控制的方法进行热网的控制，但是由于是绝大部分而对数据采集以及数据分析几乎都是有分析模块等自动完成的，那面出现一些逻辑错误，或者是出现不合理的数量，这样一方面可能造成热网的供热设备的运行出现异常，热控制中心40收到的数据的准确度下降，另一方面由于出现异常错误，可能会造成热用户的实际用热与系统监测用热有较大的出入，造成损失，为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数据传输模块20、所述数据分析模块30连接的数据清洗模块60，用于在接收到所述数据传输模块20输出的用热数据后，对所述用热数据中的用户温度、压力及流量参数与热源母管温度、压力及流量参数构建方程式，按照设计管损值，在所述用户温度、压力与热源母管温度、压力超过所述设计管损值时，判定所述用热数据为虚假数据，或将所述用热数据的用户流量之和与所述热源母管流量进行比对后，若超过所述设计管损值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中的用户流量变化速率或用户压力变化速率超出超过预设值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据超过预定时长仍无变化，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中对应的温度、压力、流量参数超出预设范围，判定所述用热数据为虚假数据。
通过数据清洗模块60，将不合理的、不符合逻辑的数据进行剔除，使得采集模块10获得的数据的有效性进一步得到提高，数据分析模块30所造成的误差也不会变小或者可以忽略不计，热控制中心40进行自动控制时的输出指令也更具有精准性，本发明对于数据清洗模块60进行数据清洗过程中实际的清洗数据的方式以及类别等不做限定，既可以是对采集模块10采集到的热用户热用热数据进行清洗，如在接收到所述数据传输模块20输出的用热数据后，对所述用热数据中的用户温度、压力及流量参数与热源母管温度、压力及流量参数构建方程式，按照设计管损值，在所述用户温度、压力与热源母管温度、压力超过所述设计管损值时，判定所述用热数据为虚假数；也可以是对热用户的总量与输出总量进行对比，如管损设计为不超过5％，但是实际二者的差值却达到10％甚至更高，这样就可能是数据出现异常，需要将数据剔除，同样的，热控制中心40在进行热网的供热设备运行参数调整时，数据分析模块30也不能采用这些异常数据，即将所述用热数据的用户流量之和与所述热源母管流量进行比对后，若超过所述设计管损值，判定所述用热数据为虚假数据；除了争议的数据异常之外，还可能是由于部分甚至于个别的传感器出现异常，导致数据出现异常，如平时最大流量是100，突然出现传感器采集的数据为500，那么这一数据必然出现异常，数据分析模块30必不能无条件使用这一数据，需要进行去除，即所述用热数据中的用户流量变化速率或用户压力变化速率超出超过预设值，判定所述用热数据为虚假数据；还可能是由于传感器损坏造成的数据异常，如所述用热数据超过预定时长仍无变化，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中对应的温度、压力、流量参数超出预设范围，判定所述用热数据为虚假数据。
本发明中数据清洗模块60对于数据的清洗，包括但不局限于上述的数据，可以在其它的数据被人为发现之后，可以进行添加，增加数据清洗的范围，本发明对此不作限定。
由于在设备运行过程中可能会出现故障，只要出现故障就无法正常工作或者采集的数据有误，而设备维护的两个要素是一个是发现问题，即能够在设备运行中发现设备出现故障，如果是大的故障，可能维护人员能够很直观的感受到，但是设备停止运行造成的损失较大，而更多时候设备会出现小的故障，绝大多数情况下还对设备的运行几乎没有影响，但是会出现误差极大的数据，对于设备的自动调节运行造成挑战，对设备的运行可靠性造成干扰，因此第二个要素就需要快速定位故障，这样才能够提高设备维护效率。
为了实现这一目的，在本发明中的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数学模型、所述数据清洗模块60、所述数据分析模块30、所述热控制中心40连接的故障自动诊断模块，通过所述数据清洗模块60进行数据清洗、所述热用户的供热负荷预测参数以及所述设计管损值，分析所述热用户的热数据的真伪，判断出所述热用户的所述传感器组中的温度传感器、压力传感器、流量计量仪表或管道漏点的故障，并将所述传感器组的故障输出至所述热控制中心40以及按照预定规则向所述热控制中心40输出处理建议。
通过故障自动诊断模块，与数据清洗模块60一起进行数据的真伪辨识，进一步快速定位故障位置，向热控制中心40输出处理建议，使得工作人员能够快速、有针对性的对设备进行维护，提高设备的维护效率以及运行可靠性。
本发明的供热负荷自动预测、供热量自动调节、调度自动优化、故障自动诊断是主要是通过以数学分析模块为主其它模块为辅实现的的。供热负荷自动预测依据系统特性辨识的数学模型，通过输入时间，自动计算出用户的用汽温度、用力、流量参数，达到供热负荷预测的目的；供热量自动调节是将自动预测的供热负荷与当前的供热负荷进行比对，当两者出现偏差的时候，分析模块向处理模块发出增加或减少调节指令，达到自动调节的目的；调度自动优化是指部分热用户因为自身原因停止用热，给热源供热造成比较大的扰动，分析模块通过采集模块10获取的数据，通过供热量自动调节，减少供热系统扰动；故障自动诊断，是指利用数据清洗功能、系统特性辨识功能和设计管损值，分析热用户数据的真伪，判断出用户温度传感器、压力传感器、流量计量仪表或管道漏点的故障，给出处理意见。
本发明中供热系统的自动控制系统在对热网的供热设备进行控制时，由于所有供热设备的最大供热能力不可能始终保持最大功率输出，就可能出现有些设备不会满功率运行的情况，而随着设备的运行，可能整个供热系统还会由于设备的更新换代，增加新的供热设备或淘汰旧的供热设备，就使得正在运行的设备一般不只一套，如总共有两套，供热能力大的一套最大供热能力是100，小的最大供热能力是50，如果现有需要的供热能力是120，那么现有的可能会出现几种方案，不同的供热方案在供热成本上具有不同，而由于供热需求一直在变动，如果人工进行运算，成本可能较高，因此需要提供多套方案，从中选择最优方案。
在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数学模型、所述热控制中心40连接的供热设备输出方案模块，用于根据所述数学模型输出的所述供热负荷预测参数、所述热控制中心40对应的供热设备的设备参数以及所述供热设备的工作运行成本建立供热设备运行模型并通过所述分析模型进行运算，向所述热控制中心40输出至少一种供热设备运行方案。
本发明中的热控制中心40，分析出最经济的供热参数和供热方式，同时，在热源调整供热参数或方式后，热源控制系统仍能实时监视，继续优化，形成控制闭环，达到热源智慧供热和经济节能的目的，实现热负荷自动预测、供热量自动调节、调度自动优化、故障自动诊断功能。
如在一个实施例中，一个工业供热有两条支线，以其中的低参数支线(额定压力≤1.2MPa，额定温度≤300摄氏度)举例说明(高参数原理类似)。在这条支线上共有5家工业企业，分别以甲乙丙丁戊简称代替。通过市场调研，发现满足甲生产需要的参数最低为1.1MPa，温度最低为230℃；满足乙生产需要的参数最低为1.05MPa，温度最低为235℃；满足丙生产需要的参数最低为1.0MPa，温度最低为230℃；满足丁生产需要的参数最低为1.0MPa，温度最低为225℃；满足戊生产需要的参数最低为0.95MPa，温度最低为220℃。
注：工业供热设计管道损失压力为0.01MPa/KM，温度损失为2℃/KM；在应用本技术方案前，热源运行人员无法监视热用户供热参数，一般将工业供热母管压力设置为1.2MPa，温度设置为300℃不变，满足了所有用户的需求。用户生产或停产前1小时，在微信群内发通知申请，值长收到申请通知后，开始手动调整供汽温度及压力，调整合适后，微信群内再通知用户。对于个别工业用户来说，压力1.2MPa，温度300℃高于其需求，迫使他们增加减温设备，间接增加了工业供热系统的可靠性和减少了热源的供汽量。
本技术方案：
①当供1家企业时，比如用户戊用热，热源控制的最低压力为1.04MPa(戊＝0.95+0.01*9＝1.04)，最低温度控制在238℃(戊＝220+2*9＝238)，即可满足用户的需求，其他用户以此类推。
②当供2家企业时，比如用户丁和戊用热，热源控制的最低压力为1.085MPa(戊＝0.95+0.01*9＝1.04，丁＝1.0+0.01*8.5＝1.085，丁＞戊)，最低温度控制在242℃(戊＝220+2*9＝238，丁＝225+8.5*2＝242，丁＞戊)，即可满足用户的需求，其他用户以此类推。
③当供3家企业时，比如用户丙、丁、戊用热，热源控制的最低压力为1.085MPa(戊＝0.95+0.01*9＝1.04，丁＝1.0+0.01*8.5＝1.085，丙＝1.0+0.01*8＝1.08，丁＞丙＞戊)，最低温度控制在246℃(戊＝220+2*9＝238，丁＝225+8.5*2＝242，丙＝230+2*8＝246，丙＞丁＞戊)，即可满足用户的需求，其他用户以此类推。
④当供4家企业时，比如用户乙、丙、丁、戊用热，热源控制的最低压力为1.12MPa(戊＝0.95+0.01*9＝1.04，丁＝1.0+0.01*8.5＝1.085，丙＝1.0+0.01*8＝1.08，乙＝1.05+0.01*7＝1.12，乙＞丁＞丙＞戊)，最低温度控制在246℃(戊＝220+2*9＝238，丁＝225+8.5*2＝242，丙＝230+2*8＝246，乙＞丙＞丁＞戊)，即可满足用户的需求，其他用户以此类推。
⑤当供5家企业时，比如用户甲，乙、丙、丁、戊用热，热源控制的最低压力为1.15MPa(戊＝0.95+0.01*9＝1.04，丁＝1.0+0.01*8.5＝1.085，丙＝1.0+0.01*8＝1.08，乙＝1.05+0.01*7＝1.12，甲＝1.1+0.01*5＝1.15，甲＞乙＞丁＞丙＞戊)，最低温度控制在246℃(戊＝220+2*9＝238，丁＝225+8.5*2＝242，丙＝230+2*8＝246，甲＝230+2*5＝240，乙＞丙＞丁＞甲＞戊)，即可满足用户的需求，其他用户以此类推。
通过用户的最低需求压力温度参数(市场调研取得)，通过反算，比较每个用户需要的热源供热压力温度，取较大值，即可满足所有用户需求，还能降低热源能耗。当然，随着用户工业生产工艺流程，用户投入生产用热会发生变化，导致热源压力温度参数也必须跟随变化。
需要指出的是，本发明对于供热设备输出方案模块的工作方式不做限定，可以与数学模型建立模块50等模块进行联合工作，工作人员提供不同的规则参数，最后根据设备的运行状态等给出不同的运行方案，如老旧设备为了提高运行可靠性，尽量避免满功率运行等。
由于本发明中由于可能会向不同的客户进行供热，即供热客户可能有变动，而且供热设备由于检修等原因出现停机，增加新的供热设备等，使得整个热网中的设备的参数发生改变，需要进行参数的输入，还有一些新的规则输入等，为了解决这一技术问题，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述热控制中心40、供热设备输出方案模块连接的参数设置模块，用于向所述热控制中心40输入对所述供热设备的控制参数以及向所述供热设备输出方案模块输入所述供热设备的设备参数。
通过参数设置模块，工作人员可以向所述热控制中心40输入对所述供热设备的控制参数以及向所述供热设备输出方案模块输入所述供热设备的设备参数，实现设备的更换与参数的同步变动等操作。
本发明对于参数设置模块的设置方式不做限定，可以是通过键盘等输入，也可以是通过移动APP等方式输入，或者通过其它的存储设备导入等。
本发明对于用热的预定方式不做现代限定，一个实施例中，通过热用户流量为判断条件，当用户流量小于2t/h时，通过方程式，可以验算出用户当前的工艺，预判用户即将减少的用热量，热源可以提前降低供热压力和温度，避免因为用户停运造成其他热用户压力和温度参数上升，当用户流量由0上升至0.5t/h时，通过方程式，可以验算出用户当前的工艺，预判用户用热量，热源可以提前提高供热压力和温度，避免因为用户生产造成其他热用户压力和温度参数降低。
为了进一步方面监控以及管理，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述热控制中心40、所述参数设置模块连接的显示模块，用于显示选定节点的传感器组的工作参数、所述控制中心对应的供热设备的当前运行参数。
通过显示模块，工作人员可以查询设备的运行状态以及运行参数，在发生故障之后，通过显示模块进行显示，本发明对于显示模块的显示方式以及显示模块的结构等不做限定。
为了进一步方便管理，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述显示模块、所述控制中心连接工业用户管理模块，用于进行智能客服、自助缴费、自助报修以及对所述供热设备、所述传感器组进行监控。
通过工业用户管理模块，实现对于热用户的各种管理，提高管理效率。本发明对于工业用户管理模块的管理方式不做限定。
本供热系统的自动控制系统调度自动优化。对于多用户供热网络，可以依据工业用户的生产特点和系统的特性，围绕数据，实现热源系统的调度优化；故障自动诊断，依据辨识出的系统特性和有关数据的变化，能够实现系统故障自诊断功能，包括在线判断设备是否发生故障，发生何种故障，应该优先考虑哪些方式解除故障。以下为一个实施例中的故障判断过程：
温度故障判断：①显示值偏大或超上限量程，故障原因为“+”接线端子接触不良；②显示值偏小或低于下限量程，故障原因为“-”接线端子接触不良；③无规律跳变，故障原因为信号线屏蔽松动或未有效接地。
压力故障判断：①无显示，故障原因为无DC24V供电、接线端子松动或变送器损坏；②显示值偏大或超上限量程，故障原因为变送器量程漂移或损坏；③显示值偏小或低于下限量程，故障原因为变送器量程漂移、损坏或仪表手动门未开启；④无规律跳变，故障原因为信号线屏蔽松动或未有效接地。
流量故障判断：①无显示，故障原因为无DC24V供电、接线端子松动或传感器损坏；②显示值偏大或超上限量程，故障原因为传感器量程漂移或损坏；③显示值偏小或低于下限量程，故障原因为传感器量程漂移、损坏或仪表手动门未开启；④无规律跳变，故障原因为信号线屏蔽松动或未有效接地。
上述故障原因一般为现场频繁出现的问题，经过检查处理归纳总结的原因分析。经过长时间的应用，故障应该会越来越多，我们解决的问题亦会更多，故障库也会相应的增大。
采用互联网+智慧供热系统建立有高效率的工业用户管理模块，用于提高管理效率，解决信息流的滞后问题。通过集成智能客服、自助缴费、自助报修和运行监控各项功能的平台，实现数据互联互通，避免信息孤岛，实现管理效率的提升。以用户自助缴费流程为例，用户通过工业供汽系统网站或手机APP进入自助缴费选项，系统自动识别用户账户余额，若已缴费，则系统自动生成缴费单，同时根据客户信息开始自动进行充值，并将用户信息、充值金额等信息通过自动缴费模块发送给热源单元和工业用户指定人员。指定人员按照APP系统预定时间自动导航路线去进行稽查，自动缴费完成后，用户进行确认，实现闭环管理，整个过程无需人工干预，提高管理效率。
本发明中数据采集模块10中，在所有工业用户供热母管设置计量间，安装温度、压力传感器、涡街流量计、监控设备及预付费管理终端，预付费管理终端实现工业用户用热数据实时监测、传输和供热控制。所有传感器的安装与调试均按照国家规范或行业标准执行，提高数据采集的准确性，降低系统测量误差。
本发明对于数据传输模块20不做限定，在一个实施例中，数据传输方案：在工业用户测控终端，4G通信终端通过RS232或RS485数据线与二次仪表相连。定时或触发读取工业用户计量表计二次仪表输出的温度、压力、流量等数字信号，并对数据进行打包、压缩、加密等处理后，通过4G无线移动网络和Internet网络发送给热网监控管理中心服务器。该方案采用中国移动或中国联通网络平台，可以超远距离数据通讯，无需架设专用通讯线缆，降低施工难度和施工成本。
本发明中的数据传输模块20，用于将采集到的热用户所有数据回传至热控制中心40，在一个实施例中，根据热用户与热源之间的距离和成本，可以采用不同的传输方式，距离≤500m，采用电缆传输；500m＜距离≤5km，采用光缆传输；5km＜距离，采用无线传输方式。
本发明对于数据分析模块30的工作方式不做限定，在一个实施例中，采用智能化算法方案：基于华润电力工业园区工业供热系统实际结构，通过空间数据导入，搭建热网拓扑结构，以DataServer实时数据库和Microsoft SQL Server历史库为平台基础，包括管径规格、长度、保温层材料及厚度等，完成全网仿真模型搭建。在建立仿真模型后，智慧热网系统能够基于一维流体网络仿真计算原理，完成热网仿真模型的求解，获得全网各处的流量、温度、压力、密度、流速、流向等状态参数，实现对热网各处参数的实时测量与监视。由于现场数据信息并不一定完全和准确，同时理论仿真计算也会存在误差，通过批量导入现场运行数据实现模型的辨识修正，从而提高模型的仿真精度。进而，通过与DCS系统的数据对接，可实时获取系统运行状态数据，实现在线运行仿真与决策优化。
对于系统之间的耦合不做限定，一个实施例中，智慧供热系统与热源DCS控制系统之间的耦合方案：为保障数据通讯可靠性，智慧供热系统服务器设置在单元机组电子设备间，采用485通讯协议。DCS系统接收智慧供热系统实时数据，采用史密斯预估器代替单回路控制，从而实现工业供汽的无延迟控制。
为了尽可能的手机用户的用热信息，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数据分析模块30、所述热控制中心40连接的用户用热预估模块，用于接收用户的未来预定时间段的用热信息，并通过所述数据分析模块30进行分析处理后，对所述供热负荷预测参数进行修正以及将对所述供热设备的用热调节方案输出到所述热控制中心40。
通过主动收集热用户的用热信息，这样才能避免预测的用热参数与实际用热参数之间有较小的差距，提高供热效率。本发明对于用户用热预估模块的预估方式不做限定，可以是定时对用户进行用热访问获得用热信息，也可以是根据天气变化等自主进行用热预期微调。
本发明中虽然热控制中心40为主控制单位，但是一些信息的处理不一定能够与设备直接对接，需要进行一定的信息转换等，为了解决这一问题，在本发明的一个实施例中，所述供热系统的自动控制系统还包括与所述数据分析模块30、所述热控制中心40连接的转换模块、处理模块和控制模块，所述转换模块用于将所述数据分析模块30的所述热用户数据和调整指令通过数模转换，发送到所述处理模块，所述处理模块接收所述转换模块的数据后发送到所述热控制中心40，所述热控制中心40通过控制模块控制所述供热设备的运行参数。
本发明中的数据分析模块30，热控控制中心设置供热数据服务器，主要功能负责存储所有的热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据。
存储管理整个热网系统的供热管线图及地理分布图(包括所有仪表等设备的情况，由不同颜色区分蒸汽流向等情况)，配合显示模块点击位置图的对应图标即可打开每个表的详细参数，包括瞬时流量、温度、压力、差压、累积流量、仪表通信状态、电动执行机构状态和用户充值的余额。能够放大、缩小图面，现场巡检人员发现设备故障可反馈给控制室，操作员在图面上标出相应故障位置，形成动态过程。
集中显示各热用户重要参数(瞬时流量、温度、压力、累计流量、报警状态、通讯状态)，单独显示各热用户子站的全部测量参数及设置参数。根据需要自动生成各热用户的瞬时流量、温度、压力、累计流量、频率或差压的并行历史曲线，并可查询任意用户、任意参数、任意时段的历史数据，自动产生各热用户的用汽量日报表，月报表及年报表，且可以生成分时等特殊报表；实时显示并历史记录就地流量测量系统的各种报警信息，如流量、压力、温度的超限，变送器工作电源不正常，不间断电源的电池欠压，交流市电消失，非法闯入，通讯故障等报警信息；自动生成各管线的管损值及总管损，并可查询任意管线、任意时段的管损分析记录；根据不同部门和不同人员，可设置不同的操作权限，防止不同级别的操作人员越权操作；数据库查询功能强、完整，能兼容不同通讯协议。
以热用户所需用热参数为基础，数据分析模块30能实现多种排序方式(包括用汽量高低排序、出口距离远近排序、不同支线排序、按机组排序等)，通过转换模块，发送给处理模块，提供决策依据。能实现显示管损选项(具体实现方式有待进一步确定，对比值是以历史值或瞬时值)；可实现蒸汽单价输入，形成自动结算报表，可按日期设定结算时间；能够实现曲线在线分析，任意用户的同一参数进行同一曲线下的分析比较；实现用户预付费用热，例：一旦用户余额低于约定值，如50万元，分析模块自动给热用户和热源指定人员发送提醒短信，余额为0时，分析模块自动发送指令给采集模块10，采集模块10收到指令后断汽。
本发明中的转换模块，主要将数据分析模块30的热用户数据和调整指令通过数模转换，发送给处理系统，例如：供热平台将获得热用户实时数据、排序方式(包括用汽量高低排序、出口距离远近排序、不同支线排序、按机组排序等)等数据，通过232转485通讯给DCS系统LC卡件。
本发明中的处理模块，接收转换模块的数据，向控制模块发送指令，实现控制闭环，例：有5家热用户，分析模块计算出最优控制方案为压力1.0MPa，温度249℃，DCS系统作为处理模块，按照上述参数，向控制模块(现场的调节器，如调门)发送指令，待热用户侧参数达到压力1.0MPa，温度249℃，处理模块停止调节，维持现状；如果分析模块计算出的最优控制方案发生变化，处理模块再重新调节。
本发明中的控制模块，接收处理模块的指令，按照指令进行调整，一般指火电厂现场的电动阀门或气动阀门
综上所述，本发明实施例提供的供热系统的自动控制系统，通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块，并通过数据传输模块将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块，数据分析模块与设置在热控制中心的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，使得热控制中心能够实时获得热用户的准确的用热数据，而非现有技术只能通过经验推测出的供热数据，提高了调节的准确性，也提高了控制的精确度，提高管理效率，降低管理成本以及运行成本，同时通过热控制中心根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数，自动进行调节，提高了调节效率，一方面与现有的手动调节速度更快，另一方面也降低了人力成本的支出，降低运行成本。
以上对本发明所提供的供热系统的自动控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种供热系统的自动控制系统，其特征在于，包括采集模块、数据传输模块和数据分析模块，所述采集模块通过设置在热用户侧的传感器组，实时采集所述热用户的用热数据并发送到所述数据传输模块，并通过数据传输模块将所述用热数据传输到设置在指定位置的数据分析模块，所述数据分析模块与设置在热控制中心的供热数据服务器连接，根据所述用热数据按照预定规则进行分析处理，输出热网热用户的用汽测量数据、报警信息及分析数据，所述热控制中心根据所述用汽测量数据、报警信息及分析数据调节热网的供热参数。
2.如权利要求1所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的数学模型建立模块，用于根据所述热用户的历史用热数据建立数学模型，根据所述数学模型，通过输入时间，自动计算出用户的用汽温度、用力、流量参数，向所述热控制中心输出供热负荷预测参数，并根据所述供热负荷预测参数与当前的供热负荷参数对比，通过数据分析模块进行处理后，向所述热控制中心发出供热调节指令。
3.如权利要求2所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数据传输模块、所述数据分析模块连接的数据清洗模块，用于在接收到所述数据传输模块输出的用热数据后，对所述用热数据中的用户温度、压力及流量参数与热源母管温度、压力及流量参数构建方程式，按照设计管损值，在所述用户温度、压力与热源母管温度、压力超过所述设计管损值时，判定所述用热数据为虚假数据，或将所述用热数据的用户流量之和与所述热源母管流量进行比对后，若超过所述设计管损值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中的用户流量变化速率或用户压力变化速率超出超过预设值，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据超过预定时长仍无变化，判定所述用热数据为虚假数据，或所述用热数据中对应的温度、压力、流量参数超出预设范围，判定所述用热数据为虚假数据。
4.如权利要求3所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数学模型、所述数据清洗模块、所述数据分析模块、所述热控制中心连接的故障自动诊断模块，通过所述数据清洗模块进行数据清洗、所述热用户的供热负荷预测参数以及所述设计管损值，分析所述热用户的热数据的真伪，判断出所述热用户的所述传感器组中的温度传感器、压力传感器、流量计量仪表或管道漏点的故障，并将所述传感器组的故障输出至所述热控制中心以及按照预定规则向所述热控制中心输出处理建议。
5.如权利要求4所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数学模型、所述热控制中心连接的供热设备输出方案模块，用于根据所述数学模型输出的所述供热负荷预测参数、所述热控制中心对应的供热设备的设备参数以及所述供热设备的工作运行成本建立供热设备运行模型并通过所述分析模型进行运算，向所述热控制中心输出至少一种供热设备运行方案。
6.如权利要求5所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述热控制中心、供热设备输出方案模块连接的参数设置模块，用于向所述热控制中心输入对所述供热设备的控制参数以及向所述供热设备输出方案模块输入所述供热设备的设备参数。
7.如权利要求6所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述热控制中心、所述参数设置模块连接的显示模块，用于显示选定节点的传感器组的工作参数、所述控制中心对应的供热设备的当前运行参数。
8.如权利要求7所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述显示模块、所述控制中心连接工业用户管理模块，用于进行智能客服、自助缴费、自助报修以及对所述供热设备、所述传感器组进行监控。
9.如权利要求8所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的用户用热预估模块，用于接收用户的未来预定时间段的用热信息，并通过所述数据分析模块进行分析处理后，对所述供热负荷预测参数进行修正以及将对所述供热设备的用热调节方案输出到所述热控制中心。
10.如权利要求9所述供热系统的自动控制系统，其特征在于，还包括与所述数据分析模块、所述热控制中心连接的转换模块、处理模块和控制模块，所述转换模块用于将所述数据分析模块的所述热用户数据和调整指令通过数模转换，发送到所述处理模块，所述处理模块接收所述转换模块的数据后发送到所述热控制中心，所述热控制中心通过控制模块控制所述供热设备的运行参数。
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