智慧供热工程改造目的预期：基于数据挖掘技术对热源、热力站及热用户安装设备的运行状态进行异常判断和智能排查，并通过历史运行数据分析得出热源、热力站和热用户的调控习惯。采用大数据处理方法对热网的运行工况给出故障诊断和偏离最佳工况的诊断。并给出适合各热力站和热源的控制策略，进而指导全网节能安全运行，达到iheating智慧热网“均衡输送、按需供热”目标，实现真正的自动化、智能化节能运行。

①热源级智慧热网数据应用层功能
 
热源供水温度及设备启停等远程控制或者自主运行控制；
采用大数据处理方法对海量设备运行数据进行分析，并进行相应的故障诊断和偏离最佳工况的诊断；
热源与热网调控策略的连锁保护。
 
②热力站级智慧热网数据应用层功能
 
热力站运行策略及设备启停远程上位机控制或自动反馈运行控制； 
采用大数据处理方法对各设备运行数据进行分析，并进行相应的故障诊断和偏离最佳工况的诊断；
热力站设备启停的安全连锁保护。
 
③热用户级智慧热网数据应用层功能
 
通过安装在户内的远程无线室内温度采集系统优化整个热力系统的运行； 

通过热用户级智能控制面板设定室内温度，来控制分户智能通断调节阀的开启，达到热用户按需供热。

供热系统改造前概况：
 
XX热力公司供热面积约为720平米，热源形式为热电联产，下辖热力站150座，分为5个片区。原有监控中心上位机系统仅实现远程数据监测，但由于底层采集设备损坏，存在数据不能采集和数据失真现象。数据完整性和准确性较差，无法为生产调度人员提供决策性数据支撑。
 
各热力站实行就地调节，缺乏整网调控能力，导致整网水力失调严重。系统在高能耗工况下也无法保证热用户热舒适性要求。2015—2016年供暖期入网面积增加后，部分热力站出现严重抢热现象，水力失调问题更为突出。运行效果不佳导致热用户投诉率居高不下。
 
调度中心管理人员下发调控命令均需要通过电话或其他电子设备向各片区站长通知或确认，有时下发一次命令用时可能长达4 h。各站操作人员需要去热力站内进行调节，运行调节方式较为落后，调节精准度差。
 
同时，各热力站原有自控系统没有统一的标准，使得各热力站自控设备数量及安装位置、测点等差异性较大。供热信息网了解到由于各热力站的设备维护工作不充分，导致热力站设备损坏严重，超期服役，运行调控效果不佳，更不能实现整网的均衡分配、按需供热。
 
供热系统改造过程：
 
以热力公司供热系统存在的问题为切入点，进行iheating智慧热网节能系统改造，首期工程对150座热力站中的100座热力站进行智慧热网升级改造。热电厂新建一座供热首站进行了热源容量扩充。总体规划目标是实现管网的远程集中控制管理、智能化节能运行，立足于整网运行监控、供热安全保障、智能分析节能运行的建设内容，并规划整合二级管网侧室内温度采集系统。对供热效果进行分析并指导供热调节和节能运行。针对热力站和热用户，具体的改造内容如下。
 
1 热力站
 
①室外温度补偿等多种控制策略：调节阀控制，二级管网供水温度恒定运行， 二级管网供回水平均温度运行，流量恒定运行，流量曲线运行，室外温度补偿，分时控温运行。
 
②压力控制：二级管网供回水压差调节控制回路，二级管网回水定压控制系统，电磁阀泄压控制。
 
③报警功能：一级管网回水温度高限，二级管网供水压力高限，二级管网供水温度高限，二级管网回水压力低限，二级管网供回水压差低限，水箱水位高限、低限，循环泵变频器故障，补水泵变频器故障等情况，要求控制器能够及时报警，并将报警信息远传至远程监控中心。
 
④补水箱液位控制：当水箱液位低于低限值时补水电磁阀自动开启；当液位到达高限时补水电磁阀自动关闭，从而实现补水箱自动上水功能。
 
⑤电磁阀泄压：当二级管网压力超过设定值时，电磁阀自动通电打开泄压；当压力达到低限值时，电磁阀自动断电关闭。
 
⑥联锁控制：二级管网回水压力高于定压值时，启动变频循环泵并做自锁，进行二级管网供回水压差调节，此时延时开启一级管网电动调节阀进行二级管网供水温度自动调节等保护措施。
 
⑦断电保护、来电启动：控制器具备自我保护和自我诊断功能。当系统断电时，将参数自动保存，来电后可以自动安全运行。
 
⑧巡检功能：为了实现无人值守热力站的管理，有效管理巡站人员的巡站时间，要求在热力站节能控制装置设有巡检签到功能，巡站人员在控制装置输入员工编号，即可将巡站信息、巡站时间传输到中心监控平台，有效地管理巡站人员。
 
⑨数据储存：当通信网络由于外界客观原因暂时中断时，测控系统具有数据暂存功能，能够每隔1min储存1次测量数据，并储存至少48 h的数据。当通信网络恢复时，能够自动通过网络上传或通过储存介质上传。
 
2 热用户
 
为了充分反映供热效果，在多个小区内选择典型位置的热用户，安装室内温度远程监测装置，了解热用户的实际室内温度。典型热用户选择在小区内距离热力站的近端、中端、末端热用户，在其房间内安装室内温度采集装置，将监测的室内温度数据传输至热力公司调度中心，供调度人员掌握小区实际室内温度情况，进行供热效果的分析，及时判断调整热力站控制策略，做到按需供热。
 
智慧热网改造运行效果分析 

热力站节能运行控制策略
根据各热力站历史运行数据，通过数据拟合回归，预测各热力站的供水温度、回水温度、供热量等。考虑各个热力站供热范围内建筑节能情况不同、供暖方式不同，通过典型热用户室内温度采集反馈，对预测出的各个参数项（温度或者供热量）进行修正，即通过实际运行数据挖掘该热力站调控策略规律。
 
分别选取所供热用户为不同建筑类型和供暖方式的热力站进行调控策略的数据回归，具体分为：
 
A类：老旧建筑散热器供暖； 
B类：二步节能建筑散热器供暖； 
C类：二步节能建筑地面辐射供暖； 
D类：三步节能建筑散热器供暖； 
E类：三步节能建筑地面辐射供暖。

通过实地数据分析，各控制柜控制的二级管网供水的实际温度与设定温度之差在［-1 ℃，1 ℃］范围的占比为85.96%，控制效果较好。其中，控制误差＞4 ℃或＜-4 ℃的控制柜共6个。对这6个站的详细分析可知，其站内存在电动调节阀选型不合理或温度测点数据不精准等情况，最终导致调控效果较差，需要改造完善。

热力站在实现自控系统升级改造后，实现无人值守，只需对热力站进行定时巡检。通过iheating智慧热网平台实时监控数据，监控中心调度管理人员可以依据各热力站设备或测点的运行异常报警信息，有针对性地下达至各热力站负责人及时处理，降低了管理成本。