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解決方案
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智慧熱力解決方案
作者: 來源: 時間:2020-8-29 9:26:15

隨著智能城市的發展和節能減排的提倡,如何安全、有效、科學地控制供暖系統成為城市現代化急需解決的問題。陜西拓普索爾電子科技有限責任公司順應社會發展潮流,采用世界最領先的NB-IoT物聯網及云平臺技術,研發構建出了智慧能源大數據服務系統。本系統通過采集、存儲、統計、分析等多層面應用,真正實現“萬物互聯”,對行業用能進行全面監控,以實時數據的更新形成數據流,優化管理環節,提高安全性,從而降低成本。

智慧供熱是以數字化、網絡化、智能化的信息技術設施為基礎,以用戶滿意為目標,以低碳、舒適、高效為主要特征,以透徹感知、廣泛互聯、深度智能為技術特點的現代供熱方式。其中,由傳感器、數據采集設備、傳輸設備組成的供熱信息物聯網是智慧供熱體系中不可或缺的關鍵要素。傳統的供熱管網溫度、壓力數據采集設備通常采用有線傳輸,功耗大,不利于安裝,而基于NB-IoT物聯網技術的傳感設備可具備無線傳輸、低功耗、低資費、應用場景不受限的優勢。5G時代即將到來,隨著世界最領先的NB-IoT物聯網技術的發展和成熟,高效的“萬物互聯”已成為可能,也為智慧供熱體系的跨越性升級提供了良好的技術和應用基礎。


1章 項目介紹

1.1 項目背景

供暖系統都因為技術裝備落后,出現了供暖運行管網的跑、冒、滴、漏現象不能及時發現,設備老化存在爆管、漏水現象、用戶繳費率低、繳費不便、因樓層差異受冷面積差異、存在大量熱能浪費,無法實時監測到用戶家里室溫、用戶投訴率高、造成了人力、物力、財力的大量浪費。我國大多供暖企業僅對各能源項總表進行計量,造成行業能源消耗數據缺失,不能精細化耗能項目、缺少節能分析管控、無法對用能超限考核、實現節能減排目的。針對本項目需求和供熱行業普遍痛點,做了以下解決方案: 

1.2 系統方案

基于熱力公司現場情況,我司經研究討論提出如下接入方案:

QQ圖片20200829092716.png


1.2.1 無線遠程壓力采集終端

TSM-04P無線遠程壓力采集終端是一款鋰亞電池供電、具有無線

通訊功能的高精度智能儀表,主要應用領域是針對野外或配套供電環境不便的場

合,如供暖、供水、輸油、輸氣管道等場合進行壓力監測,將設備的電量、信號

強度、管網的壓力信息、告警信息等數據通過無線網絡實時發送給監控中心,監

控中心對數據進行存儲、分析、查詢、告警信息處理;無線壓力采集終端還具有

現場壓力實時顯示、自動測量、自動發送、自動存儲、藍牙設置設備參數、遠程

設置設備參數等功能,無需現場人員進行抄表,更安全,更可靠,更方便,實現

了信號無線傳輸、信息交互,無需現場布線,節省了人力及施工成本,幫助用戶

實現對管網及時、高效的監管。

1.2.2多通道采集終端

TSM-01A多通道采集終端設備主要采集進水口、回水口的溫度和壓力的數值來反饋樓宇供熱的基本保證情況,將設備的電量、信號強度、管網的溫度及壓力信息、告警信息等數據通過無線網絡實時發送給監控中心,監控中心對數據進行存儲、分析、查詢、告警信息處理,數據統計分析等功能。

 

2章 產品性能參數

2.1 無線遠程壓力采集終端

QQ圖片20200829092827.png

2.1.1產品特點

◎支持本地及遠程設置參數;   

◎支持NB-IoT等無線通訊方式;

◎采用數字溫度傳感器檢測壓力變化,采集速度快、精度高等特點;

◎超低功耗、聯網時自動校準時間及電池電量低報警等功能;

◎壓力上限、下限、動態變化閾值告警信息及時上報;


2.2 多通道采集終端

QQ圖片20200829091240.png


2.2.1 產品特點

◎支持本地及遠程設置參數;

◎可以支持4路溫度或壓力數據采集;

◎支持GPRS/NB-IoT等無線通訊方式;

◎采用高精度16位AD芯片檢測數據變化,采集速度快、精度高等特點;

◎超低功耗、數據存儲及補發、聯網時自動校準時間及電池電量低報警等功能;

◎內嵌看門狗,不死機;

◎溫度壓力上限、下限、動態變化閾值告警信息及時上報;

◎外殼防護等級:IP68;

◎具有防震、防潮、防雨、防有害氣體功能。


3章 軟件三維可視化

3.1項目背景

隨著大數據、云平臺、移動通信等技術的發展,傳統的供暖管理系統無法滿足管理和用戶新的需求。國家對供暖系統信息化建設也逐漸加大扶持,各地政府云集響應,受政府對基礎設施建設投資力度加大及供熱需求持續增長的雙重影響,集中供熱行業取得了快速發展,全國的集中供熱面積和供熱量得到穩定增長。2018年,全國的集中供熱面積約87.8億平方米,當年集中供熱總量約40億吉焦,供熱管網長度約20萬公里。按熱力消費市場的終端客戶劃分,熱力供應行業可劃分為工業市場和居民采暖市場兩大類。目前工業部門是我國熱力消費的主要領域,占全國熱力消費總量的比重超過70%,但是居民采暖的熱力消費增速高于工業領域,占全國熱力消費總量約30%且比重不斷提高。房地產業的蓬勃發展和城鎮化的提升,受益于原有大中城市供熱面積快速增長(新增建筑+舊區改造)和新興縣鎮供熱市場(超過1100個)逐步開啟,預計城市供熱市場未來3-5年將保持15%的復合增速。 

國內供暖管網信息化的建設,管網管理系統或多或少也伴隨著某些問題 

  1. 目前大多數管網管理依然采用二維平面的方式管理,沒有缺乏三維可視化呈現管網和數據,造成了運營和管理上的不便。

  2. 供熱系統往往存在多個子系統,之間相互獨立,多個系統不能形成有機聯動。

  3. 物聯網設備數據缺乏關聯性的分析展示,設備不具備智能化、可視化告警呈現。

 

3.2需求分析

基于目前管暖管網存在的問題和用戶的需求,歸納出平臺的總體需求如下:

  1. 管網物聯網設備監測

    對整個管網的物聯網設備進行監控,建立換熱站、小區、住戶與設備之間的聯系,管理,實現對設備的監控和異常報警管理。對接供暖管網物聯網系統數據,在虛擬三維場景可視化呈現管網物聯設備數據,如管網管道的溫度、壓力、流量等數據,并根據使用場景對監測數據進行統計及變化趨勢分析

  2. 管網的三維可視化呈現

    采用三維建模技術,對200公里的管網和重要區域如熱源廠、換熱站等環境三維建模,在虛擬三維場景整體展示管網分布、形態、結構。

  3. 關鍵區域視頻監控

    在供暖管網的重要區域,如熱源廠、換熱站等區域部署視頻監控設備,或者對接原有的監控視頻流數據,在供暖管網三維場景展示實時的監控畫面。

  4. 移動端繳費/工單管理

    住戶可以通過微信公眾號或小程序,查詢住戶的繳費賬單并可以通過微信,支付寶等方式直接在線上進行對供暖費用的繳納。同時用戶可以通過微信公眾號在線完成投訴、報修、測溫等服務的提交,實現繳費、述求、辦理業務、通知公告的一體化平臺。

  5. 運維管理

    供暖管網由于其隱蔽性,檔案及運維管理顯得尤為重要,針對當前的檔案及運維管理業務,需要更加數字化和形象化的方式

3.3建設目標

智慧供暖一體化管理平臺的建設,運用三維可視化技術,結合供暖真實環境,構建供暖系統虛擬三維場景。通過對接管網系統的數據,數據和空間位置的相融合、虛實相映,實現數字孿生智慧供暖管理體系,同時通過移動端微信公眾號的建設,實現繳費、述求、辦理業務、通知公告的一體化平臺。

本方案的建設目標如下:

  1. 利用三維可視化、數字孿生、物聯網等技術幫助用戶提高供暖系統管理的信息化建設,向著智慧化、可視化方向轉變。

  2. 依托可視化供暖管理平臺,場景、設備、數據真實再現,三維化的管理系統,極大提高供暖系統的管理效率和后期的維護水平。

  3. 依托微信公眾號,實現住戶端繳費、述求、辦理業務、通知公告的一體化平臺。

  4. 通過現場視頻實時監控,物聯網遠程感知監測,取代人工巡查巡檢、手工記賬傳統運營方式,有效降低系統的運營成本。

  5. 利用供暖管網數據和狀態分析功能,實時診斷供暖系統的運行狀態,并通過智能告警可視化、定位技術手段,保障供暖系統的運行安全。

 

 

4章 方案設計

4.1設計原則

  • 開放性

    基于各項業務具體需求,需使本系統具有良好的可擴充性遵循主流的標準和協議,可為應用系統間交換信息提供便利,有助于提高系統擴充性。

  • 擴展性

    擴展性主要考慮本系統自身的擴展性和與其他應用平臺之間的互通性。能通過采用標準接口或中間件等技術來實現數據的交互及功能擴展。

  • 界面友好性

    本系統在展現層面采用統一的風格和基調,并且提供統一的操作界面和方式。

  • 先進性

    系統技術水平要保證先進性,符合當今計算機科學的發展潮流。應用系統的設計應系統在網絡平臺、硬件平臺和系統軟件平臺技術的要求,分析和設計符合當今技術發展方向、合理的應用系統。具備在選定的各平臺上有能力進行該項產品的持續性開發,可以保證該項技術不斷地更新并可順利升級而維持系統的先進性。

  • 安全性

    本系統應具備防病毒、黑客入侵監測和預警、漏洞掃描、網絡監測與自動修復、身份認證等功能;還應具備完善的使用授權、監控和日志管理機制,能夠訪問進行審計;系統應提供相應數據備份/恢復功能,制定合理的備份策略提供保護機制。

  • 穩定性

    系統建設盡量采用主流產品,以保證系統的高質量和穩定性。系統應最大限度集成世界上最穩定且優秀的技術及組件,采用成熟技術以降低系統的不穩定性。應用系統應對系統如硬件、操作系統、網絡、數據庫等設計盡可能詳盡的故障處理方案,以保證系統的快速恢復性。


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