目前熱力系統(tǒng)，如換熱站大都采用人工監(jiān)控，人工監(jiān)控不僅浪費人力；而且在出現(xiàn)事故隱患時操作人員難以發(fā)現(xiàn)，易造成設(shè)備事故。同時各換熱站比較分散的獨立運行，難以達到供熱系統(tǒng)整體的最佳運行狀態(tài)，造成了整個熱網(wǎng)的熱力失衡，影響供熱效果而造成能源的極大浪費，非常不利于節(jié)能減排，甚至影響供熱服務(wù)質(zhì)量。因此需要更科學(xué)、智慧的精準(zhǔn)管理來提高供暖的技術(shù)水平。
1 熱力監(jiān)控場景分析:
智慧熱力監(jiān)控系統(tǒng),最典型場景有三類,分別是地井管網(wǎng)熱力監(jiān)控、樓道管線溫度壓力監(jiān)控和鍋爐房熱力監(jiān)控。系統(tǒng)整體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下所示:
系統(tǒng)架構(gòu)圖主要分為5層結(jié)構(gòu)，最底層是具體的場景，然后是設(shè)備層通過傳輸層將數(shù)據(jù)發(fā)送給對應(yīng)的服務(wù)器或者接收設(shè)備，然后到達物L(fēng)ink服務(wù)器進行數(shù)據(jù)梳理，然后將數(shù)據(jù)推送給應(yīng)用服務(wù)器進行整體項目的展示，客戶則可以通過PC機進行數(shù)據(jù)查看，現(xiàn)場人員則通過手機端進行跟蹤供暖的各項參數(shù)，以此保障系統(tǒng)運行。
1.1 地井熱力管網(wǎng)的熱力監(jiān)控
地井管網(wǎng)主要分布在小區(qū)的單元樓入口處，監(jiān)測的是入戶的溫度和壓力值，以此保證入戶溫度滿足要求，以此提高居民供暖滿意度并盡量降低能源消耗。壓力的監(jiān)控則主要是檢測管線泄漏的問題，防止發(fā)生現(xiàn)場事故。
對于地井供熱管網(wǎng)的監(jiān)控，設(shè)備安裝到地井里，必然受到井蓋的影響，此外不同深度的影響,對于信號強度的影響非常明顯，每下降1米，信號強度大約衰減35%。
對于類場景優(yōu)選4G的通訊方式,相對于與NB通訊方式,4G網(wǎng)絡(luò)的基站覆蓋更為全面,但是對于NB信號好的環(huán)境也可以采用NB通訊的方式。
此外高溫高濕的環(huán)境對產(chǎn)品的防護性提出了更高的要求,夏季地井隨時面臨大水滿貫的情況,因此具備IP68防護等級也是一個硬性需求。
1.2 樓道管線溫度壓力監(jiān)控
樓道管線的溫度壓力監(jiān)控，樓管管線通常情況下具有直流供電，因此可以采用直流供電對壓力和溫度傳感器進行供電，通過4G網(wǎng)關(guān)的RS485接口將同樓道的壓力溫度傳感器進行集中采集,然后統(tǒng)一上報到服務(wù)器。
其結(jié)構(gòu)圖如下所示：
JR01系列4G邊緣網(wǎng)關(guān)通過RS485接口可以同時采集64臺設(shè)備的采集數(shù)據(jù),通過直流24V對整個系統(tǒng)進行供電，具有如下的特點: 4G通訊方式采用MQTT傳輸協(xié)議，通訊穩(wěn)定可靠；MQTT協(xié)議對服務(wù)器的系統(tǒng)資源占用率低，適合大批量部署；傳感器免配置，接入傳感器網(wǎng)關(guān)自動讀取數(shù)據(jù)；出廠上報頻率1分鐘，用戶可根據(jù)系統(tǒng)需要遠程修改上報頻率；支持遠程配置網(wǎng)關(guān)和傳感器的功能，例如可遠程消除傳感器的零點誤差值和數(shù)據(jù)采集的偏移量，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的二次修正功能；采集的數(shù)據(jù)自動上報到物L(fēng)INK服務(wù)器也可以直接上報到客戶的私有數(shù)據(jù)平臺。
1.3 鍋爐房熱力監(jiān)控
熱源種類包括燃氣鍋爐、電鍋爐、各類熱泵（含直燃機）、太陽能光熱設(shè)施等鍋爐房，監(jiān)控的主要的參量是壓力和溫度，除此之外還需要監(jiān)控環(huán)境氣體并控制燃燒閥門開門開度等。
1.3.1 換熱站監(jiān)控
換熱站的監(jiān)控參數(shù)主要就是管網(wǎng)的壓力和溫度，并不涉及加熱問題，因此對于溫度壓力的監(jiān)控產(chǎn)品無強制防爆要求.
1.3.2 燃氣鍋爐的監(jiān)控
燃氣鍋爐的監(jiān)控參數(shù)主要有出口溫度和壓力值，此外本身具有燃燒加熱的要求，因此還有閥門調(diào)節(jié)閥的控制，為了實現(xiàn)運控本系統(tǒng)需要增加物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來講原有監(jiān)控系統(tǒng)的變量上報至云服務(wù)器，由服務(wù)器根據(jù)整個的運行環(huán)境進行集中管理，避免工業(yè)事故，同時也盡量避免資源浪費。燃氣鍋爐通常是因為具有防爆要求
2 產(chǎn)品特點介紹
無線通訊網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場受到諸多干擾因素的影響導(dǎo)致通訊不穩(wěn)定，干擾因素如下：
●4G、NB-IOT基站信號建設(shè)的不全面，信號弱且諸多區(qū)域存在通訊死角
●地井井蓋對于無線信號的遮擋，導(dǎo)致信號普遍較弱
●雨雪天對于信號傳輸?shù)挠绊?/div>
●U型樓和地下室對于信號的影響
總之，對于該特點對設(shè)備的信號通訊的穩(wěn)定性提出了極高的要求，設(shè)備需要具有無信號休眠有信號入網(wǎng)補發(fā)的特點。
此外，考慮到現(xiàn)場極為不便的維護環(huán)境，因此對設(shè)備的穩(wěn)定性和功耗都有很高的要求，通常我們需要至少滿足三個供暖季的要求，甚至于有的客戶要求滿足五個供暖季的連續(xù)工作時長，因此產(chǎn)品具備供暖自動啟動而非供暖季自動停機也是一個剛性要求。
2.1 NB-IOT類傳感器優(yōu)勢特點說明:
1、NB傳感器采用電池供電，現(xiàn)場安裝靈活便捷；
2、超低功耗設(shè)計(休眠電流最低<2.4uA;最大發(fā)射電流<150mA)，延長電池使用壽命;
3、無線通訊協(xié)議，與三大運營商基站對接，無須擔(dān)心通訊距離;
4、具有斷網(wǎng)重連功能，基站失聯(lián)則設(shè)備自動休眠，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)則自動重新發(fā)送數(shù)據(jù);
5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠程更新設(shè)置參數(shù);
6、支持上、下限和變化量三種報警形式，報警數(shù)據(jù)即時上報;
7、離線數(shù)據(jù)存儲功能,至少存儲48小時數(shù)據(jù),應(yīng)對離線掉網(wǎng)問題；
8 金屬外殼，全密封設(shè)計，IP68防護能力強
2.2 4G類傳感器優(yōu)勢特點說明:
1、4G傳感器采用電池供電，現(xiàn)場安裝靈活便捷；
2、4G基站建設(shè)成熟,4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋全面,產(chǎn)品通訊穩(wěn)定性高;
2、超低功耗設(shè)計(休眠電流最低<26uA;最大發(fā)射電流<200mA)，延長電池使用壽命;
4、具有斷網(wǎng)重連功能，基站失聯(lián)則設(shè)備自動休眠，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)則自動重新發(fā)送數(shù)據(jù);
5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠程更新設(shè)置參數(shù);
6、支持上、下限和變化量三種報警形式，報警數(shù)據(jù)即時上報;
7、離線數(shù)據(jù)存儲功能,至少存儲48小時數(shù)據(jù),應(yīng)對離線掉網(wǎng)問題；
2.3 4G類有源供電網(wǎng)絡(luò)特點說明:
1、 免配置,接入傳感器自動讀取
2、 支持64臺壓力設(shè)備同時采集
3 、IP68防護等級
4、 出廠上報頻率1分鐘(可調(diào))
5 、4G傳輸MQTT協(xié)議JSON格式
6、 支持遠程配置網(wǎng)關(guān)
7、 支持遠程設(shè)置子設(shè)備的參數(shù)
產(chǎn)品選型表
3 北京熱力數(shù)據(jù)平臺界面展示
4 結(jié)束語:
本項目是根據(jù)北京智慧供熱要求，對區(qū)域重點供暖鍋爐房和換熱站進行智能運行管理。項目中采用NB無線壓力傳感器為主要的監(jiān)控設(shè)備，4G無線傳感器作為補充，對于具備直流供電的樓宇管道則可以采用網(wǎng)關(guān)集中采集上報的方式來監(jiān)測供暖管路中供/回水壓力，根據(jù)壓力變化來判斷供暖管路系統(tǒng)的安全性和供暖循環(huán)泵的運行狀態(tài)；采用NB/4G無線溫度傳感器，監(jiān)測供暖管路中供/回水溫度，根據(jù)溫度變化和供/回水的溫差來調(diào)節(jié)燃氣鍋爐的燃燒狀態(tài)和出水溫度，達到節(jié)能減排的目的；采用NB/4G無線液位傳感器，監(jiān)測鍋爐熱水補水箱的水位變化，如果水箱水位較低可以報警提示并開啟電動閥門補水，達到智能控制的目的。
通過無線傳感器采集現(xiàn)場溫度、壓力、水位數(shù)據(jù)，經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的實時數(shù)據(jù)上傳到智慧供熱管理云平臺，實時在PC端、Pad端或者手機APP上監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時根據(jù)采集回來的數(shù)據(jù)以及在控制中心（服務(wù)器）的管理軟件設(shè)定的控制參數(shù)組合參數(shù)邏輯，實現(xiàn)遠程自動/手動控制調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、補水泵等設(shè)備的啟停及開度狀態(tài)。另外系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候24小時在線監(jiān)測及狀態(tài)巡檢，從而實現(xiàn)科學(xué)、高效、節(jié)能供暖，保障供暖/換熱站的良好運行。