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【論文精選】大數(shù)據(jù)分析在供熱系統(tǒng)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用

時間：2024-04-05 來源： 瀏覽：

【論文精選】大數(shù)據(jù)分析在供熱系統(tǒng)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用

原創(chuàng) 彭俊靈，等 煤氣與熱力雜志
煤氣與熱力雜志

GAS-HEAT1978

《煤氣與熱力》始于1978年，創(chuàng)刊于1981年，中國核心期刊，中國土木工程學(xué)會燃?xì)夥謺：Y選燃?xì)夤嵝袠I(yè)最有價值的技術(shù)信息，新聞分類整理、政策標(biāo)準(zhǔn)、熱點討論、投稿查詢、論文檢索、寫作指導(dǎo)、編委風(fēng)采、精品會議……

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作 者： 彭俊靈，鄧敏

第一作者單位： 安陽益和熱力集團有限公司

摘自《煤氣與熱力》2024年3月刊

參考文獻示例

彭俊靈，鄧敏 .   大數(shù)據(jù)分析在供熱系統(tǒng)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用 ［J］ .    煤氣與熱力， 2024，44（3） ：A33-A35.

相關(guān)推廣

1

智慧供熱

1    概述

相關(guān)數(shù)據(jù)表明， 2018 年河南省在集中供熱方面的固定資產(chǎn)投入接近 40.6 × 10 8   元。在供熱面積方面， 2013 — 2018 年的數(shù)據(jù)顯示，城市集中供熱面積始終在擴大， 2018 年供熱面積達到 4.34 × 10 8   m 2 以上。 2018 年，蒸汽供熱能力達到 6 903 t/h ，熱水供熱功率達到 21 298 MW 。為有效節(jié)約能源，優(yōu)化城市環(huán)境，河南省借助政策支持，推動熱電聯(lián)產(chǎn)與城市集中供熱發(fā)展。
隨著集中供熱規(guī)模逐步增大，供熱公司為保障能源管理與服務(wù)質(zhì)量，紛紛構(gòu)建、引進監(jiān)測系統(tǒng)，希望利用現(xiàn)代化手段掌握管網(wǎng)工況，實現(xiàn)節(jié)能降耗、改進管網(wǎng)運行狀態(tài)。
本文對基于大數(shù)據(jù)分析的供熱監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、監(jiān)測分析功能進行介紹。結(jié)合工程實例，對監(jiān)測系統(tǒng)在住宅小區(qū)二級管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)的應(yīng)用效果進行評價。

2    大數(shù)據(jù)分析的運用

2.1   監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
監(jiān)測系統(tǒng)自從下而上分為感知傳輸層、基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺服務(wù)層。感知傳輸層將采集的海量數(shù)據(jù)經(jīng) 5G 網(wǎng)絡(luò)無線傳輸至基礎(chǔ)設(shè)施層進行整理儲存，最后由平臺服務(wù)層加以充分利用。
感知傳輸層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，對熱源、熱網(wǎng)、熱力站及用戶的海量數(shù)據(jù)采集匯總。將采集數(shù)據(jù)按統(tǒng)一規(guī)格進行轉(zhuǎn)換處理，隨后通過 5G 網(wǎng)絡(luò)無線傳輸至基礎(chǔ)設(shè)施層。
基礎(chǔ)設(shè)施層。是監(jiān)測系統(tǒng)功能實現(xiàn)的支撐載體，內(nèi)部設(shè)有資源虛擬化與云服務(wù)管理、物理資源。資源虛擬化是借助云計算手段，將感知傳輸層采集到的數(shù)據(jù)以分布式結(jié)構(gòu)儲存到相應(yīng)集群內(nèi)（如熱力站供熱量、壓力等數(shù)據(jù)分類保存）。云服務(wù)管理是基礎(chǔ)設(shè)施層中比較重要的部分，用于控制供熱裝置啟停、提供權(quán)限以及故障恢復(fù)等。物理資源是計算服務(wù)集群，主要為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 ［ 1 ］ 。
平臺服務(wù)層。具備應(yīng)用程序與開發(fā)環(huán)境，能把監(jiān)測系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)能力整合起來，實際運行中按照具體業(yè)務(wù)能力訴求，對基礎(chǔ)服務(wù)水平加以測算，由基礎(chǔ)設(shè)施層提供應(yīng)用程序接口，使用硬件資源。平臺服務(wù)層配置的上位機，提供調(diào)度業(yè)務(wù)功能，全天候監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中的全部資源，將相關(guān)信息利用相應(yīng)接口發(fā)送至用戶。平臺服務(wù)層的軟件把各項子系統(tǒng)（主要有線上熱網(wǎng)水力分析、熱網(wǎng)能耗、熱計量、全網(wǎng)平衡分析、用戶室內(nèi)測溫等）以服務(wù)功能方式發(fā)布于云平臺，方便供熱公司高效規(guī)劃管理系統(tǒng)、靈活調(diào)節(jié)與高速部署。
大數(shù)據(jù)主要涉及以下內(nèi)容：室外逐時溫度、風(fēng)速、相對濕度。熱源運行溫度、壓力、流量及能耗。水泵工作溫度、壓力、流量、流向、工作頻率。熱力站一二級側(cè)運行溫度、壓力、流量，一級側(cè)調(diào)節(jié)閥開度。熱量表計量流量、溫度。典型用戶室內(nèi)溫度。
2.2   監(jiān)測分析功能
①熱源
監(jiān)測基礎(chǔ)熱源、調(diào)峰熱源輸出熱功率配比。借助大數(shù)據(jù)分析，設(shè)置基礎(chǔ)熱源、調(diào)峰熱源輸出熱功率與熱網(wǎng)循環(huán)泵流量區(qū)間、管網(wǎng)壓力與溫度峰值參數(shù)。借助駕駛艙與雷達圖形式，反映各熱源輸出熱功率與裕量，協(xié)助調(diào)度人員及時調(diào)整各熱源輸出熱功率與水力工況協(xié)調(diào)模式，主動應(yīng)對不同的天氣環(huán)境。
供暖期熱耗監(jiān)控。在供暖期到來前，結(jié)合近 5 a 的熱耗數(shù)據(jù)，確定本年熱耗計劃，以餅狀圖形式表現(xiàn)當(dāng)前熱源供熱量占全年計劃供熱量的比例。還可根據(jù)單位面積熱耗，判定熱耗異常熱力站。
預(yù)測熱耗。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中海量歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合室外溫度與供熱面積，預(yù)測近 3~5 d 的熱耗。該項功能可指導(dǎo)調(diào)度人員及時調(diào)整供熱參數(shù) ［ 2 ］ 。
②管網(wǎng)與熱力站
管網(wǎng)水力工況實時分布。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中所有熱力站一級側(cè)運行參數(shù)，將壓力從大至小劃分成多個級別，在管網(wǎng)分布圖上呈現(xiàn)不同顏色的點。便于調(diào)度、運維人員掌握水力工況的分布狀況，快速找到壓力異常點。
熱力站異常監(jiān)測。參照數(shù)據(jù)庫信息，確定每座熱力站在供暖期的水耗、熱耗、電耗。對熱力站水耗、熱耗、電耗進行排序，對水耗、熱耗、電耗波動過大、偏高的熱力站加以重點關(guān)注和分析。
自動化控制熱換站。監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)用戶熱量表數(shù)據(jù)與典型用戶室內(nèi)溫度，結(jié)合設(shè)定室內(nèi)溫度，適當(dāng)調(diào)節(jié)一級側(cè)調(diào)節(jié)閥開度與二級側(cè)循環(huán)泵工作頻率。
③報警與預(yù)警
報警。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中歷史數(shù)據(jù)設(shè)定熱源、熱力站工作參數(shù)區(qū)間，一旦超出設(shè)定范圍，監(jiān)測系統(tǒng)將自動報警。如熱網(wǎng)超壓與補水量超限、調(diào)節(jié)閥異常等。
預(yù)警。該項功能是根據(jù)各項參數(shù)的波動趨勢，評估當(dāng)前熱力站與管網(wǎng)的工作狀態(tài)，這樣有助于調(diào)度人員事先消除故障隱患（如流量異常、回水壓力異常等 ［ 3 ］ ）。
3    應(yīng)用實例
安陽市供暖室外計算溫度為 -4.7 ℃，供暖期室外平均風(fēng)速為 2.0 m/s ，供暖室內(nèi)設(shè)計溫度為 18 ℃。某住宅小區(qū)熱力站采用間接連接方式，室內(nèi)供暖方式為地面輻射供暖系統(tǒng)，供暖介質(zhì)為熱水。小區(qū)所在熱網(wǎng)配置了監(jiān)測系統(tǒng)。小區(qū)供暖面積為 41 253 m 2 ，共計 3 棟樓、 6 個單元、 312 戶。供暖系統(tǒng)分為高、低區(qū)兩套供熱系統(tǒng)，高區(qū)系統(tǒng) 14~26 層，低區(qū)系統(tǒng) 1~13 層。 2020 — 2021 年供暖期共在小區(qū) 43 戶室內(nèi)安裝遠傳室溫表 111 個，均勻分布于客廳、臥室以及衛(wèi)生間，遠傳室溫表安裝情況見表 1 。

表 1    遠傳室溫表安裝情況

為驗證遠傳室溫表測量準(zhǔn)確性，隨機抽測 7 戶，攜帶校驗合格的測溫設(shè)備進行入戶測溫。遠傳數(shù)據(jù)與入戶實測數(shù)據(jù)見表 2 。由表 2 可知，與實測數(shù)據(jù)相比，遠傳數(shù)據(jù)的最大相對誤差絕對值為 8.04% ，滿足工程要求。說明遠傳室溫表測量準(zhǔn)確性可以接受。

表 2    遠傳數(shù)據(jù)與入戶實測數(shù)據(jù)

結(jié)合室溫采集數(shù)據(jù)，利用監(jiān)測系統(tǒng)對小區(qū)二級管網(wǎng)進行平衡調(diào)節(jié)。 2020 — 2021 年供暖期部分供暖日室外日平均溫度、室內(nèi)平均溫度、單位供熱面積平均熱耗見表 3 。由表 3 可知，采用監(jiān)控系統(tǒng)對小區(qū)二級管網(wǎng)進行平衡調(diào)節(jié)，室內(nèi)平均溫度維持在 20 ℃附近，單位供熱面積平均熱耗理想。

表 3   2020 — 2021 年供暖期部分供暖日室外

4    結(jié)束語
利用大數(shù)據(jù)分析，挖掘供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)價值。通過對歷史資料分析，判斷當(dāng)?shù)毓崮芎钠骄植?，并預(yù)測未來能耗情況，實時判斷有無異常情況。借助全天候監(jiān)測，避免能源浪費，加強供熱領(lǐng)域節(jié)能降耗。
采用監(jiān)控系統(tǒng)對住宅小區(qū)二級管網(wǎng)進行平衡調(diào)節(jié)，室內(nèi)平均溫度維持在 20 ℃附近，單位供熱面積平均熱耗理想。
參考文獻：
［ 1 ］李恩洲，況立群，熊風(fēng)光，等 .  智慧供熱大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺研究及應(yīng)用［ J ］ .  計算機技術(shù)與發(fā)展， 2021 （ 11 ） ： 176-182 ， 188.
［ 2 ］郭致才 .  城市供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研究及其應(yīng)用分析［ J ］ .  四川水泥， 2021 （ 2 ） ： 342-343.
［ 3 ］白鶴，楊亞龍，范文強 .  大數(shù)據(jù)分析在供熱運行監(jiān)測和節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用［ J ］ .  區(qū)域供熱， 2020 （ 3 ） ： 130-134.
（本文責(zé)任編輯：賀明?。?/span>

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