维控智慧换热站应用方案(V1.0)

1、维控慧网

1.1维控物联网系统

维控慧网是轻量级、可二次开发的通用工业物联网平台,用户可以基于自身需求,通过慧网和慧盒(V-BOX),快速搭建各行各业的工业互联网应用,实现设备管理、数据对接、无人值守、远程运维的功能。

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1.2 维控慧网部署节点

维控慧网(V—NET)是维控公司自主研发的通用工业互联网平台,在全球部署有三个节点:

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1.3维控慧网安全框架

维控慧网倡导全面安全的系统架构:在涉及到慧网任何一个产品功能角落,都必须有相应的安全措施报价护航。

根据系统的模块划分,维控慧网安全可以分为以下几个部分:

l 硬件安全:慧盒能识别并拒绝未经授权的访问请求,防止网关硬件被非法复制,对平台发来的控制请求进行确认,以确保设备安全、硬件及其通信安全。

l 平台安全:防止未经授权的设备接入平台;防止未经授权的用户访问平台;防止用户数据被未经授权地使用或者访问。

l 通信安全:防止通信被窃听;防止通信被劫持;防止通信过程用户信息泄漏。

l 用户安全:阻断不当或可能导致危险的用户操作;核实用户身份、提醒用户保护个人信息。

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2、智慧换热站

2.1智慧换热站的背景和意义

换热站按供热形式分直供站和间供站,前者是电厂直接供用户,温度高,控制难,浪费热能,是最初电厂余热福利供热的产物,后来开始收费,才有换热公司,随着商品经济发展,热商品化,换热公司开始提高供热质量,才有间供站,这属于集中供热,还有锅炉供热,省掉电厂环节,但是效率低,污染大已近淘汰,集中供热是发展方向,间供站为主,间供站原理:电厂为一次线,小区为二次线,热源(电厂)热网(一二次线管网)热用户(居民楼和单位) 连接处为换热站,设备有:板式换热器,循环泵,一二次线除污器,补水泵,水箱,计量表,控制阀门等。但是现有的换热站需要专人值班随时检查换热站的工作状况,占用了大量的人力,同时无法保证及时发现换热站的故障。

2.2智慧换热站的现状

 供热行业是保障民生的重要行业,供热质量是衡量民生质量的重要依据,但作为典型的传统行业,目前供热行业面临的挑战可不少。

首先,管理系统严重落后。供热行业存在多种类型的监测设备和系统,存在内部孤岛效应,缺少统一的综合感知和管理平台,无法形成全网数据的互通,无法感知全网的运行状况。

其次,超额采购常常拉高了成本。也就是说,供热企业为了能保障供热指标,通常都会超额购买热能,而且由于热源涨价,热价不变导致营收相对固定,供热行业面临成本压力。

2.3智慧换热站的发展趋势

目前,建筑已经成为我国第二大能源消耗领域。其中,供热能耗是建筑领域中的能源消耗“大户”。

为减少能源消耗、实现节能减排目标,供热企业不断探索高效环保的供热方式,将供热行业与信息技术相结合,利用新兴技术替代传统模式。

节能环保硬约束下,推动供热行业升级改造、实现智慧供热发展已成必然趋势。



3、智慧换热站系统架构和应用

3.1系统架构

维控智慧换热站系统采用应用层、网络层、设备层和传感层的四层结构体系:

应用层(平台管理层):将物联网技术与行业专业系统相结合,实现广泛的物物互联的应用,实现对信息资源进行采集、开发、利用和存储,形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库,为换热站的各类业务提供统一的信息资源支撑。

网络层:将来自设备层的各类信息通过网络传输到应用服务层,为设备层和应用层提供可靠的数据传输。

设备层:根据系统设定,对来自传感层的结果做出反应,实现智能控制。

传感层:感知获取换热站环境中发生的物理事件和数据信息(温度、压力、气温等)。

3.2 平台部署方式:慧网部署

将慧盒接入到慧网,以快速实现各种由PLC控制的机械设备与系统的联网,实现无人值守,用户可以通过“所见即所得”的开发方式,快速搭建工业互联网平台。

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3.3设备层控制方式

维控智慧换热站方案通过PLC自带的485与各环境传感器进行modbus通讯包含:温度、压力、流量传感器等。扩展的485口做为从站与触摸屏或其他设备进行数据交换。

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3.4系统建设目标

1、节能:有了物联网平台将数据统一接入,可以提供大量数据进行设备特性拟合,精确预测供水温度和阀门开度,使设备可以工作在最佳状态,保证全网有最高的供热效率。天气预测后,可以对实现整体供热网的气候补偿,保证提供最高的供热效率,以此来节省购热成本,供热能耗显著下降,节能效果明显。

2、自动:基于物联网平台接入能力和控制能力,实现全网设备运行在线化。通过将供热设备统一接入维控慧网,为智慧供热分析提供了丰富的数据支撑。同时维控慧网提供一站式的协同管理,避免多个上位机系统,并且系统可全自动调控供暖温度,通过供热策略下发到供热设备,可实现自动调节阀门,可添加监控点,实现对换热站、热网、阀门的位置信息配置管理。

3、智能:基于边缘计算协助,实现全网调度的智能化。每个换热站对接边缘网关,统一数据汇聚,可以将云端经过大数据分析和全网智能调节算法策略,下发到边缘侧,完成边缘设备上的推断和计算,随着使用时长和数据的累计,在深度学习算法的支撑下,整套供热系统的调控会越来越精准。

4、保质:智能算法依据历史数据自适应优化学习,实现换热站动态气候补偿策略时时调控,按需供热,保证居民供热质量和室温的稳定趋势。

3.5系统应用场景

智慧换热云平台

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3.6方案建成效果

本套换热站本地控制采用维控的PLC及HMI进行控制及显示,物联网采用E-4G进行数据采集和发送,客户端客户主要使用电脑软件及手机APP进行监控。这套系统在投入以来,不单负责一次、二次水网的运行,还担负着两套电锅炉运行的控制,正是因为有了维控物联网的接入,才使得客户敢于将整套换热系统做成无人值守,在对电锅炉节能方面,维控的云平台也做出了很大的贡献,得到了客户的好评。

生产管理界面:

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4、智慧换热站方案总结

4.1 方案优势

1.可以实时显示工况参数,可以进行设备的操作;

2.维控的物联网平台具有自己的组态,而且可以进行跨慧盒的组态,也就是说可将多个换热站的数据在一个画面上集中显示;

3.平台可以通过APP或者微信等进行报警的实时推送;

4.账号可进行分级管理,可分配给下级账号不同在权限,比如只读即只可查看数据,不能进行操作;

5.支持多种联网方式,比如以太网、4G、WIFI;

6.多客户端登录,可通过手机APP、电脑、网页进行登录;

7.支持OPC功能,可在其他组态软件上进行集成。

4.2 方案总结

传统的换热站员工的日常工作之一就是巡检和操作,需要要进行数据的抄录、参数的设定及故障的排除,在后来有的换热站上了视频监控系统或者DTU的方案,前者只能解决巡检问题,而且是要中控在人时刻留意视频画面,且有很高的网络费用,试想多个换热站就需要中控人员监控很多屏幕,而且现场有情况仍然需要工作人员去处理;后者DTU的方案通讯效率很低,如果是大型的换热站,全部数据轮巡一遍就要很长时间,时效性太差。该智慧换热站,不需要人工值守换热站,节省了人力,同时能够避免换热站故障时值班人员发现不及时的问题。

工程视频和机器图片