CN105003958A - 一种基于物联网的城市区域集中供热监控***及供热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的城市区域集中供热监控***及供热***，所述集中供热监控***包括感知层、网络层与应用层，感知层与应用层通过网络层相互传输数据信号；所述感知层包括锅炉监控***，换热站监控***，楼宇监控***以及气象数据采集***；所述网络层包括网络通讯服务器、中心管理服务器以及通讯网络；网络通讯服务器用于接收感知层上传的各供热运行状态数据并将供热运行状态数据传输到中心管理服务器中；中心管理服务器用于存储供热运行状态数据并进行Web网页发布。本发明可实现集中供热过程的全网集中控制，实现热源、热网与热用户的分散控制以及协调控制的功能，具有自动化程度高、可靠性好、能源消耗低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种信息化的集中供热***，特别涉及一种基于物联网的城市区域集中供热监控***及供热***。
背景技术
城市区域集中供热是一种将热源所产生的蒸汽或热水，通过热网向全市或部分地区的热用户供应生活用热的方式。实现集中供热是城市能源建设的一项基础目标，也是城市现代化建设的一个重要标志，更是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。
目前，随着经济社会的不断发展，集中供热行业在我国得到了迅速的发展。作为城市生活的核心行业之一，集中供热行业的良好发展有利于提高城市居民的生活水平，改善城市生活的空气质量，提高城市生产的能源利用率。据《中国城市建设统计年报》的统计数据显示，截至目前，我国已有360多个城市实现了市内统一的集中供热目标。
但是由于我国各地的气候条件有很大不同，对于已经普及集中供热***的城市，它们大部分都分布在我国的东北、华北与西北地区。在这三大地区的很多城市中，集中供热***得到了较大的推广，同时，这些城市中的集中供热***也在快速的向规模化、大型化的方向发展。
其中，信息化的集中供热***已经成为当前供热领域的主流供热***。信息化的集中供热***是基于集中供热的方式，结合信息技术实现的一种高安全性、低能耗性和低污染性的供热***。集中供热是指以蒸汽或热水为热媒介，以供热管网的方式为某个特定区域提供热能的供热方式。集中供热***是由热源、热网、热用户三个部分构成。此外，信息化技术是指应用现有的信息化设备和那些能够实现自动化调节、管理、监控、提供人性化服务的相关信息化技术。
需要说明的是：经研究发现，我国的热源供热能力普遍不足，且锅炉、换热站与楼宇大多采用独立运行的管理模式，这样的模式会造成缺乏全面、准确地运行分析，导致热源不能按照热网的实际需求及时调度，造成热力失调，影响供热效果等问题。
具体的说，城市区域集中供热***的控制一般是采用分开控制的，热源、热网与热用户是单独进行管理的。信息化的集中供热***的关键问题在于高效的实现各个参与单元间及时的自由通讯和反馈。由于传统通讯技术的发展限制，现阶段信息化的集中供热***在信息交换效率上相对较低，使得大部分国内使用的集中供热***的能源利用率低、服务比较单一。如何实现信息化的集中供热***的单元间高效的、自由的信息交换是现阶段亟待解决的一个问题。因此，为避免上述技术问题，有必要提供一种先进的城市区域集中供热监控***，以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于物联网的城市区域集中供热监控***，该供热监控***基于物联网技术对供热设备及用户等信息进行采集、传输与处理，进而实现对整个供热过程的实时监测，并根据采集的信息进行节能控制。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
包括感知层、网络层与应用层，所述感知层与所述应用层通过所述网络层相互传输数据信号；
所述感知层包括锅炉监控***，换热站监控***，楼宇监控***以及气象数据采集***；其中所述锅炉监控***用于实时监控锅炉的供热运行状态并将采集到锅炉的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述换热站监控***用于实时监控换热站的供热运行状态，并将采集到换热站的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述楼宇监控***用于实时监控楼宇的供热运行过程，并将采集到楼宇的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述气象数据采集***用于实时采集当前气象环境的气象参数数据，并将采集到的气象参数数据传输到所述网络层中；
所述网络层包括网络通讯服务器、中心管理服务器以及通讯网络，所述网络通讯服务器与所述中心管理服务器通过通讯网络相互传输数据信号；所述网络通讯服务器用于接收所述感知层上传的各供热运行状态数据并将所接收到的供热运行状态数据传输到所述中心管理服务器中；所述中心管理服务器用于将接收的所有的供热运行状态数据存储到内部数据库中并进行Web网页发布。
进一步的，所述锅炉监控***包括：
多个用于采集锅炉供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
用于采集锅炉供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的锅炉监控PLC控制器；
接收锅炉监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控锅炉供热运行状态情况的工程师站；
所述工程师站通过所述交换机与所述操作员站构成了监控局域网络，所述工程师站通过MPI通讯方式监控锅炉供热运行状态情况，所述操作员站通过监控局域网络进一步监控锅炉供热运行状态情况；
以及历史存档服务器，所述历史存档服务器通过所述监控局域网络接收锅炉供热运行状态数据进行归档并通过通信网络将所述锅炉供热运行状态数据上传至所述网络层。
进一步的，所述换热站监控***包括：
多个用于采集换热站供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
用于采集换热站供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的换热站监控PLC控制器；
以及接收换热站监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控换热站供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏。
进一步的，所述楼宇监控***包括：
用于采集楼宇供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
接收各个传感器发送的楼宇供热运行状态数据并将所述楼宇供热运行状态数据转换成相应数字信号的楼宇监控PLC控制器；
接收楼宇监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控楼宇供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏；
以及将所述楼宇供热运行状态数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
进一步的，所述气象数据采集***包括：
多个用于采集供热***周围的气象状况数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
接收各个传感器发送的气象状况数据并将所述气象状况数据转换成相应数字信号的智能气象数据采集仪；
以及将所述气象状况数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
进一步的，本发明的目的还要提供一种城市区域集中供热***，其特征在于：
包括锅炉、换热站、楼宇、各级供热管网、供热设备以及所述集中供热监控***，所述锅炉与所述换热站通过一次供热管网连接，所述换热站与所述楼宇通过二次供热管网连接；
所述一次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括均压管、若干构成冗余结构的加压泵、若干构成冗余结构的一次网循环泵、若干构成冗余结构的一次网补水泵、一次网泄压阀以及一次网补水箱；所述一次供热管网、所述锅炉监控***与所述换热站监控***构成初级供热管控***，通过所述锅炉监控***与所述换热站监控***上传的数字信号，实时监控锅炉与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到锅炉与换热站之间的供热运行状态情况控制锅炉各个电机以及一次供热管网各泵电机的启停动作，完成锅炉与换热站之间的供热管控；
所述二次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括电动开关阀、二次网泄压阀、若干构成冗余结构的二次网循环泵、若干构成冗余结构的二次网补水泵以及二次网补水箱；所述二次供热管网、所述换热站监控***与所述楼宇监控***构成二级供热管控***，通过所述换热站监控***与所述楼宇监控***上传的数字信号，实时监控楼宇与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到楼宇与换热站之间的供热运行状态情况控制电动开关阀与二次网泄压阀的开关以及二次供热管网各泵电机的启停动作，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
进一步的，所述气象数据采集***将采集到的气象状况数据上传到所述网络层的网络通讯服务器中，然后通过通讯网络，所述网络通讯服务器中的室外温度气象数据能够分别被下传到所述换热站监控***与所述楼宇监控***中，从而使得换热站监控***与楼宇监控***基于统一的室外温度气象状况，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明基于物联网对某城市区域的供热过程进行远程监控，实现了供热数据的统计，供热***的控制为供热服务决策与供热维护指导等功能，同时，本发明涉及到供热***布局合理，各个子***与子设备安装方便，便于进行***拓展与二次开发；
2.本发明适用于集中供热过程的监控和管理，该***可实现集中供热过程的全网集中控制，实现热源、热网与热用户的分散控制以及协调控制的功能，具有自动化程度高、可靠性好、能源消耗低等优点，适应于城市集中供热的发展趋势，具有广阔的应用前景，并将带来显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为城市区域集中供热***的供热管网分布示意图；
图2为本发明所述的基于物联网的集中供热监控***总体结构示意图；
图3为本发明所述的锅炉监控***结构示意图；
图4为本发明所述的换热站监控***结构示意图；
图5为本发明所述的楼宇监控***结构示意图；
图6为本发明所述的气象数据采集***结构示意图；
图7为本发明所述的供热***结构示意图；
图8为本发明所述的供热信息管理平台的主页面。
图9为本发明所述的供热信息管理平台的气象发布页面。
图10为本发明所述的供热信息管理平台的换热站***实时数据页面。
图11为本发明所述的供热信息管理平台的换热站***历史报表页面。
图12为本发明所述的供热信息管理平台的换热站***历史曲线页面。
图13为本发明所述的供热信息管理平台的锅炉***能效统计页面。
图中：1、1-n号客户机，2、Internet网络，3、中心管理服务器，4、OPC通讯方式，5、网络通讯服务器，6、Modbus TCP通讯方式，7、Modbus RTU通讯方式，8、锅炉监控***，801、历史存档服务器，802、1-n号操作员站，803、交换机，804、工程师站，805、MPI通讯方式，806、锅炉监控PLC控制器，807、液位传感器，808、温度传感器，809、流量传感器，810、压力传感器，811、变频器，9、换热站监控***，901、MCGS嵌入式触摸屏，902、RS-485通讯方式，903、换热站监控PLC控制器，904、流量传感器，905、压力传感器，906、温度传感器，907、变频器，10、楼宇监控***，1001、GPRS DTU通讯模块，1002、RS-232通讯方式，1003、MCGS嵌入式触摸屏，1004、RS-485通讯方式，1005、流量传感器，1006、温度传感器，1007、楼宇监控PLC控制器，1008、电动开关阀，11、气象数据采集***，1101、GPRS DTU通讯模块，1102、RS-232通讯方式，1103、智能气象数据采集仪，1104、温度传感器，1105、风速传感器，1106、光照传感器，12、锅炉，13、一次供热管网，14、换热站，15、二次供热管网，16、楼宇，17、气象环境，18、应用层，19、网络层，20、感知层，21、加压泵，22、二次网循环泵，23、二次网泄压阀，24、二次网补水泵，25、二次网补水箱，26、电动开关阀，27、均压管，28、一次网循环泵，29、一次网泄压阀，30、一次网补水箱,31、一次网补水泵，32、GPRS/Internet网络，33、GPRS信号。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
背景说明：1、集中供热是指以蒸汽或热水为热媒介，以供热管网的方式为某个特定区域提供热能的供热方式；所述集中供热***的工艺结构通常分为3个部分，分别为热源，热网与热用户，其中，热源对应的实体部分是锅炉，热网对应的实体部分是换热站，热用户对应的实体部分是楼宇；
另外，本发明所述的集中供热***是指一个城市区域集中供热***，其为某一城市某一区域的集中供热***即覆盖着某一片城市区域的集中供热***。如图1所示，设定城市区域集中供热***的供热覆盖面积约为80万平方米。为了更加清晰的观察整个供热管网的分布情况，本图只显示了整个供热区域的某一典型部分，不包含整个80万平方米的供热区域，从图中可见本城市区域集中供热***的部分管网分布仅包含有1个锅炉A、2个换热站B、若干个楼宇C与相应的供热管道D。
2、物联网是基于互联网提出的应用无线射频识别技术以及数据通讯技术建立的一个能够覆盖所有参与实体的整合网络，它由三大模块构成：采集模块，传输模块，分析管理模块，物联网中的实体间按照某种规定的协议可以实现自由的高效的信息交换。也就是说基于物联网可以构造一个信息自由、高效传输的实体群。因此基于物联网技术，可以设计实现更高安全、更低能耗、更低污染的供热监控***。
具体的，如图2所示，一种基于物联网的城市区域集中供热监控***，其总体结构分为3层，分别为感知层20、网络层19与应用层18，所述感知层20与所述应用层18通过所述网络层19相互传输数据信号；
所述应用层18包括各个客户机1，即PC客户端、移动客户端以及各种服务应用，对于应用层18，所述各个客户机1可以通过Internet网络2访问中心管理服务器3发布的Web网页，包含各种各样的供热信息；所述各个客户机1可以是PC客户端，包含台式机与笔记本电脑，也可以是移动客户端，包含智能手机与平板电脑。
所述网络层19包括中心管理服务器3、网络通讯服务器5与各种通讯网络(如Internet网络2、OPC通讯方式4、Modbus TCP通讯方式6、Modbus RTU通讯方式7)；对于网络层19，所述网络通讯服务器5安装有组态王组态软件，用于接受所有上传的供热运行数据，所述网络通讯服务器5可通过OPC通讯方式4将所有的供热运行数据传输到所述中心管理服务器3中；所述中心管理服务器3安装有WinCC组态软件与SQL数据库，用于将接受的所有的供热数据存储到SQL数据库中并进行Web网页发布。
所述感知层20包括集中供热监控***的4个子***，分别是锅炉监控***8，换热站监控***9，楼宇监控***10与气象数据采集***11；
对于感知层20，所述锅炉监控***8负责监控锅炉12的供热运行过程，同时采集锅炉12的供热运行状态数据，并通过OPC通讯方式4将这些供热运行状态数据传输到所述网络通讯服务器5中；所述换热站监控***9负责监控换热站14的供热运行过程，同时采集换热站14的供热运行状态数据，并通过ModbusTCP通讯方式6或Modbus RTU通讯方式7将这些供热运行状态数据传输到所述网络通讯服务器5中；所述楼宇监控***10负责监控楼宇16的供热运行过程，同时采集楼宇16的供热运行状态数据，并通过Modbus RTU通讯方式7将这些供热运行状态数据传输到所述网络通讯服务器5中；所述气象数据采集***11负责采集当前气象环境17的气象参数数据，并通过Modbus RTU通讯方式7将这些气象参数数据传输到所述网络通讯服务器5中。
(1)如图3所示，所述锅炉监控***8包含历史存档服务器801、操作员站802、交换机803、工程师站804、锅炉监控PLC控制器806、各种传感器(807-810)以及变频器(811)。其中所述操作员站802有多个；所述工程师站804有多个，本图有2个，分别为1号工程师站与2号工程师站；所述锅炉监控PLC控制器806为西门子S7-300PLC；所述的各种传感器包含液位传感器807、温度传感器808、流量传感器809与压力传感器810；所述变频器811为富士变频器。
所述液位传感器807、温度传感器808、流量传感器809与压力传感器810将分别采集锅炉供热运行过程中的液位信号、温度信号、流量信号与压力信号，并分别转换为1-5V的电信号，最后将这些电信号传输到西门子S7-300PLC中；所述富士变频器将采集锅炉运行过程中的各个电机(如引风电机、鼓风电机、给煤电机、炉排电机)的转速信号，并分别转换为0-50Hz的频率信号，最后将这些频率信号传输到西门子S7-300PLC中。当这些电信号与频率信号进入西门子S7-300PLC中进行模数转换以后就变成了数字信号，相应的锅炉供热数据也就被采集到西门子S7-300PLC中。
所述工程师站804即相应的工控机，里面安装有WinCC组态软件，用于监控锅炉供热的运行状态；所述1号工程师站与2号工程师站，即相应的2台工控机，构成了双机冗余，从而确保了锅炉监控***的稳定运行。所述西门子S7-300PLC与1、2号工程师站通过MPI通讯方式805进行连接。通过MPI通讯方式805，西门子S7-300PLC中的锅炉供热数据可以传输到1、2号工程师站的WinCC组态软件中。
所述的多个操作员站802也即相应的工控机，里面也都安装有WinCC组态软件，同样用于监视锅炉的运行状态。所述多个操作员站802通过交换机803与1、2号工程师站804进行连接，从而构成了一个局域网。1、2号工程师站的锅炉监控画面可以通过局域网传输到多个操作员站上。
所述历史存档服务器801上也安装有WinCC组态软件，用于归档锅炉供热数据，其通过OPC通讯方式4，1号工程师站的WinCC组态软件中的锅炉供热数据可以传输到历史存档服务器的WinCC组态软件中，然后进行数据归档。
同样通过OPC通讯方式4，对于所述历史存档服务器的WinCC组态软件，里面的锅炉供热数据可以传输到所述网络通讯服务器5的组态王组态软件中。
(2)如图4所示，所述换热站监控***9包含MCGS嵌入式触摸屏901、换热站监控PLC(采用大工计控PLC)903、各种传感器以及变频器907。所述的各种传感器包含流量传感器904、压力传感器905与温度传感器906；所述变频器907为富士变频器。
所述流量传感器904、压力传感器905与温度传感器906将分别采集换热站供热运行过程中的流量信号、压力信号与温度信号，并分别转换为4-20mA的电信号，最后将这些电信号传输到大工计控PLC中；所述富士变频器将采集换热站运行过程中的各个电机的转速信号，包括所述加压泵21与二次网循环泵22的电机转速信号，然后分别转换为4-20mA的电信号，最后将这些电信号传输到大工计控PLC中。
所述大工计控PLC可输出数字量信号，用来控制所述二次网补水泵24电机的启与停、以及所述二次网泄压阀23的开与关，所述二次网泄压阀为电磁阀。
当这些电信号与频率信号进入大工计控PLC中进行模数转换以后就变成了数字信号，相应的换热站供热数据也就被采集到大工计控PLC中。
所述MCGS嵌入式触摸屏901上安装有MCGS组态软件，用于监控换热站供热的运行状态。大工计控PLC中的换热站供热数据可以通过RS-485通讯方式902传输到MCGS嵌入式触摸屏901的MCGS组态软件中；然后所述MCGS嵌入式触摸屏的MCGS组态软件里面的换热站供热数据可以通过Modbus TCP通讯方式6或Modbus RTU通讯方式7传输到所述网络通讯服务器5的组态王组态软件中。
(3)如图5所示，所述楼宇监控***10包含GPRS DTU通讯模块1001、MCGS嵌入式触摸屏1003、楼宇监控PLC控制器1007、各种传感器以及电动开关阀1008。所述的各种传感器包含流量传感器1005与温度传感器1006；所述楼宇监控PLC控制器1007为西门子S7-200PLC；
所述流量传感器1005与温度传感器1006将分别采集楼宇供热运行过程中的流量信号与温度信号，并分别转换为4-20mA的电信号，最后将这些电信号传输到西门子S7-200PLC中。
所述西门子S7-200PLC将输出数字量信号，用来控制所述电动开关阀1008的开与关。
当这些电信号进入西门子S7-200PLC中进行模数转换以后就变成了数字信号，相应的楼宇供热数据也就被采集到西门子S7-200PLC中。
所述MCGS嵌入式触摸屏1003上安装有MCGS组态软件，用于监控楼宇供热的运行状态。通过RS-485通讯方式1004，西门子S7-200PLC中的楼宇供热数据可以传输到MCGS嵌入式触摸屏1003；然后MCGS嵌入式触摸屏1003的MCGS组态软件中的楼宇供热数据通过RS-232通讯方式1002传输到所述GPRS DTU通讯模块1001中；之后，所述GPRS DTU通讯模块1001里面的楼宇供热数据将以GPRS信号33的形式发送到网络上，经过移动运营基站进入Internet；最后，通过Modbus RTU通讯方式7这些楼宇供热数据可以传输到所述网络通讯服务器5的组态王组态软件中。
(4)如图6所示，所述气象数据采集***11包括GPRS DTU通讯模块1101、智能气象数据采集仪1103与各种传感器。所述智能气象数据采集仪1103的型号为LVCJY-02数据采集仪；所述的各种传感器包含温度传感器1104、风速传感器1105与光照传感器1106。
所述温度传感器1104、风速传感器1105与光照传感器1106将分别采集气象环境中的温度信号、风速信号与光照信号，并分别转换为1-5V的电信号，最后将这些电信号传输到智能气象数据采集仪1103中。所述气象环境17为本发明所述集中供热***周围的气象状况。
当这些电信号进入智能气象数据采集仪1103中进行模数转换以后就变成了数字信号，相应的气象数据也就被采集到智能气象数据采集仪1103中；然后，所述智能气象数据采集仪1103中的气象数据通过RS-232通讯方式1102传输到所述GPRS DTU通讯模块1101中；之后，所述GPRS DTU通讯模块1101里面的气象数据将以GPRS信号33的形式发送到网络上，经过移动运营基站进入Internet，最后，通过Modbus RTU通讯方式7，这些气象数据传输到所述网络通讯服务器5的组态王组态软件中。
然后，通过Modbus TCP通讯方式6，所述网络通讯服务器5中的室外温度气象数据可以被下传到所述换热站监控***9中；通过Modbus RTU通讯方式7，所述网络通讯服务器5中的室外温度气象数据可以被下传到所述楼宇监控***10中。这样，换热站监控***9与楼宇监控***10就可以基于统一的室外温度气象状况，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
在本发明中，所有的供热数据都被传输到所述网络通讯服务器5的组态王组态软件中。对于所述网络通讯服务器5中的组态王组态软件，里面所有的供热数据可以通过OPC通讯方式4传输到中心管理服务器3中的WinCC组态软件中。对于所述中心管理服务器3中的WinCC组态软件，里面所有的供热数据可以通过VB脚本程序存储到中心管理服务器3中的SQL数据库中。
同时对于应用层18来说，在所述中心管理服务器3上，可通过使用VisualStudio 2010软件中的C#编程语言完成ASP.NET平台与所述SQL数据库的连接，进而通过ASP.NET平台有效访问所述SQL数据库中所有的供热数据。
当所述SQL数据库与ASP.NET平台相连接后，同样使用C#语言编程，将所述SQL数据库中所有的供热数据通过ASP.NET平台发布到与Web网页上，从而使得应用层18中各个客户机1可以通过Internet网络2访问中心管理服务器3发布的Web网页，进而浏览到相应的供热信息。
至此，所述各个客户机1可以通过Internet网络2访问所述基于物联网的供热信息管理平台发布的Web网页，包含各种各样的供热信息。
通常来说，集中供热***是由热源，热网与热用户三个部分组成的。热源是指在区域锅炉房或热电厂内，利用燃料燃烧所产生的热能，加热水的供热设备，对应的实体设备是锅炉；热网是指将热源产生的热水输送给各热用户的管路***及其输送设备，对应的实体设备是换热站；热用户是指人们所在建筑物的采暖用热设备，对应的实体设备是楼宇。
基于上述说明，如图7所示，本发明还要提供一种城市区域集中供热***，该供热***包括锅炉12，换热站14、楼宇16以及所述的供热监控***，所述锅炉12与所述换热站14通过一次供热管网13连接，所述换热站14与所述楼宇16通过二次供热管网15连接；
所述一次供热管网13除了包括相应的供热管道外，还包括均压管27，一次网补水箱30以及一次网泄压阀(即电磁阀)29，各个换热站的一次网均包括：2个一用一备的加压泵(包含1号加压泵与2号加压泵)21、5个构成冗余结构的一次网循环泵(分别为1号一次网循环泵、2号一次网循环泵、3号一次网循环泵、4号一次网循环泵与5号一次网循环泵)28、2个一用一备的一次网补水泵(包含1号一次网补水泵与2号一次网补水泵)31；所述一次供热管网13、所述锅炉监控***8与所述换热站监控***9构成初级供热管控***，通过所述锅炉监控***8与所述换热站监控***9上传的数字信号，实时监控锅炉12与换热站14之间的供热运行状态情况，并通过监控到锅炉12与换热站14之间的供热运行状态情况控制锅炉各个电机以及一次供热管网13各泵电机的启停动作，完成锅炉12与换热站14之间的供热管控；即由锅炉监控PLC控制器806输出数字量信号，控制锅炉电机(引风电机、鼓风电机、给煤电机、炉排电机)启停以及一次供热管网13各泵的启与停；
所述二次供热管网15除了包括相应的供热管道外，各个楼宇的二次网均包括所述电动开关阀26，各个换热站的二次网均包括：2个一用一备的二次网循环泵(包含1号二次网循环泵与2号二次网循环泵)22、2个一用一备的二次网补水泵(包含1号二次网补水泵与2号二次网补水泵)24、二次网补水箱25以及二次网泄压阀(即电磁阀)23；所述二次供热管网15、所述换热站监控***9与所述楼宇监控***10构成二级供热管控***，通过所述换热站监控***9与所述楼宇监控***10上传的数字信号，实时监控楼宇16与换热站14之间的供热运行状态情况，并通过监控到楼宇16与换热站14之间的供热运行状态情况控制电动开关阀26与二次网泄压阀23的开关以及二次供热管网15各泵电机的启停动作，完成换热站14与楼宇16之间的供热管控即由换热站监控PLC控制器903输出数字量信号，控制电动开关阀26与二次网泄压阀23的开关以及二次供热管网15各泵电机的启停。
进一步的，所述供热***还包括所述气象数据采集***11，所述供热***结合所述气象数据采集***11采集到的供热***周围的气象状况数据，下传数据至所述换热站监控***9与所述楼宇监控***10中，完成锅炉12、换热站14、以及楼宇16之间的供热管控。
其工作过程为在一次侧即所述一次供热管网，热水在所述锅炉处被加热后，通过所述一次供热管网到达所述换热站处，在换热站处进行热交换从而将热量传递给所述二次供热管网的热水，然后，一次供热管网的热水又回到锅炉处，再次被加热，一次供热管网的热水就完成了一次循环，而一次供热管网的热水的循环动力来自于一次网循环泵；在二次侧即所述二次供热管网，热水在所述换热站处被加热后，通过所述二次供热管网到达所述热用户处，将热量通过末端散热设备释放到室内，然后，二次供热管网的热水又回到换热站处，再次与一次供热管网的热水进行热交换，二次供热管网的热水就完成了一次循环，而二次供热管网的热水的循环动力来自于二次网循环泵；同时通过对各个供热环节的各个电机或者各个泵的启停控制，实现了热源、热网与热用户的分散控制以及协调控制的功能。
基于本发明所述的供热监控***可以搭建一个供热信息管理平台，当用户在远程通过Internet登陆进入到供热信息管理平台后，可以看到如图8所示的供热信息管理平台的主页面，包含有“供热气象”、“热源管理”、“热网管理”与“室内温度”等几个主要的选项。
当用户在主页面点击“供热气象”后可以看到如图9所示的供热信息管理平台的气象发布页面，里面有当前以及历史的气象信息，包括当地区域的温度、风速与光照信息。
当用户在主页面点击“热网管理”后就进入了供热信息管理平台的热网管理页面，选择站点下的某一换热站，可以看到有“实时数据”、“历史报表”与“历史曲线”等几个主要的选项。当用户继续点击供热信息管理平台的热网管理页面中的“实时数据”，就可以看到如图10所示的供热信息管理平台的换热站***实时时数据页面，里面有换热站当前的实时的供热信息，包括一、二次网供、回水温度与压力等当前信息。
当用户继续点击供热信息管理平台的热网管理页面中的“历史报表”，就可以看到如图11所示的供热信息管理平台的换热站***历史报表页面，里面有换热站历史的过去的供热信息，包括一、二次网供、回水温度与压力等历史信息。
当用户继续点击供热信息管理平台的热网管理页面中的“历史曲线”，就可以看到如图12所示的供热信息管理平台的换热站***历史曲线页面，里面有换热站供热信息的历史变化趋势，包括一、二次网供、回水温度的历史变化趋势。
当用户回到供热信息管理平台的主页面，点击“热源管理”后就进入了供热信息管理平台的锅炉管理页面，选择站点下的某一锅炉，可以看到有“实时数据”、“历史报表”、“历史曲线”与“能效统计”等几个主要的选项。当用户继续点击供热信息管理平台的锅炉管理页面中的“能效统计”，就可以看到如图13所示的供热信息管理平台的锅炉***能效统计页面，里面有锅炉历史的产热量、耗煤量与耗电量的柱图显示信息。
综上所述，本发明所述的基于物联网技术设计实现集中供热监控***，其实现了高性能、低能耗、人性化的集中供热，可以有效提高城市居民的生活质量，以及能源利用率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
包括感知层、网络层与应用层，所述感知层与所述应用层通过所述网络层相互传输数据信号；
所述感知层包括锅炉监控***，换热站监控***，楼宇监控***以及气象数据采集***；其中所述锅炉监控***用于实时监控锅炉的供热运行状态并将采集到锅炉的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述换热站监控***用于实时监控换热站的供热运行状态，并将采集到换热站的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述楼宇监控***用于实时监控楼宇的供热运行过程，并将采集到楼宇的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述气象数据采集***用于实时采集当前气象环境的气象参数数据，并将采集到的气象参数数据传输到所述网络层中；
所述网络层包括网络通讯服务器、中心管理服务器以及通讯网络，所述网络通讯服务器与所述中心管理服务器通过通讯网络相互传输数据信号；所述网络通讯服务器用于接收所述感知层上传的各供热运行状态数据并将所接收到的供热运行状态数据传输到所述中心管理服务器中；所述中心管理服务器用于将接收的所有的供热运行状态数据存储到内部数据库中并进行Web网页发布。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
所述锅炉监控***包括：
多个用于采集锅炉供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
用于采集锅炉供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的锅炉监控PLC控制器；
接收锅炉监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控锅炉供热运行状态情况的工程师站；
所述工程师站通过所述交换机与所述操作员站构成监控局域网络，所述工程师站通过MPI通讯方式监控锅炉供热运行状态情况，所述操作员站通过监控局域网络进一步监控锅炉供热运行状态情况；
以及历史存档服务器，所述历史存档服务器通过所述监控局域网络接收锅炉供热运行状态数据进行归档并通过通信网络将所述锅炉供热运行状态数据上传至所述网络层。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
所述换热站监控***包括：
多个用于采集换热站供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
用于采集换热站供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的换热站监控PLC控制器；
以及接收换热站监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控换热站供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
所述楼宇监控***包括：
用于采集楼宇供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
接收各个传感器发送的楼宇供热运行状态数据并将所述楼宇供热运行状态数据转换成相应数字信号的楼宇监控PLC控制器；
接收楼宇监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控楼宇供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏；
以及将所述楼宇供热运行状态数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的城市区域集中供热监控***，其特征在于：
所述气象数据采集***包括：
多个用于采集供热***周围的气象状况数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
接收各个传感器发送的气象状况数据并将所述气象状况数据转换成相应数字信号的智能气象数据采集仪；
以及将所述气象状况数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
6.一种城市区域集中供热***，其特征在于：
包括锅炉、换热站、楼宇、各级供热管网、供热设备以及如权利要求5所述集中供热监控***，所述锅炉与所述换热站通过一次供热管网连接，所述换热站与所述楼宇通过二次供热管网连接；
所述一次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括均压管、若干构成冗余结构的加压泵、若干构成冗余结构的一次网循环泵、若干构成冗余结构的一次网补水泵、一次网泄压阀以及一次网补水箱；所述一次供热管网、所述锅炉监控***与所述换热站监控***构成初级供热管控***，通过所述锅炉监控***与所述换热站监控***上传的数字信号，实时监控锅炉与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到锅炉与换热站之间的供热运行状态情况控制锅炉各个电机以及一次供热管网各泵电机的启停动作，完成锅炉与换热站之间的供热管控；
所述二次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括电动开关阀、二次网泄压阀、若干构成冗余结构的二次网循环泵、若干构成冗余结构的二次网补水泵以及二次网补水箱；所述二次供热管网、所述换热站监控***与所述楼宇监控***构成二级供热管控***，通过所述换热站监控***与所述楼宇监控***上传的数字信号，实时监控楼宇与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到楼宇与换热站之间的供热运行状态情况控制电动开关阀与二次网泄压阀的开关以及二次供热管网各泵电机的启停动作，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
7.根据权利要求6所述的城市区域集中供热***，其特征在于：
所述气象数据采集***将采集到的气象状况数据上传到所述网络层的网络通讯服务器中，然后通过通讯网络，所述网络通讯服务器中的室外温度气象数据分别被下传到所述换热站监控***与所述楼宇监控***中，从而使得换热站监控***与楼宇监控***能够基于统一的室外温度气象状况，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
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