室溫采集設(shè)備在智慧供熱中的應(yīng)用
作者：admin 發(fā)布日期：2020-04-01 11:55:27
淺談?dòng)婶斆鳠崃Τ薪ǖ奈靼材碂崃灸辖寄承^(qū)分布式集中供暖項(xiàng)目智慧熱網(wǎng)平臺的搭建
魯明熱力 張伯星
魯明熱力 張伯星
新一代信息技術(shù)的發(fā)展促使各行業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，“智慧”已經(jīng)普 遍成為表述依靠新信息技術(shù)發(fā)展而轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵詞。在供熱行業(yè)，“智慧供熱”已被正式提出并被行業(yè)內(nèi)的有識之士廣泛關(guān)注。而在智慧供熱中， 熱用戶的室內(nèi)溫度采集顯得尤為重要。室溫監(jiān)測數(shù)據(jù)不僅是采暖效果的 依據(jù)，更是構(gòu)成智慧供熱全網(wǎng)控制策略的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文對當(dāng)前主流室 溫采集設(shè)備進(jìn)行梳理比較，并選擇適合的設(shè)備類型應(yīng)用到供熱企業(yè)智慧 平臺中，為企業(yè)智慧供熱平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，取得了良好的效果。
當(dāng)前，我國正從國家戰(zhàn)略高度推進(jìn)運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng) +”、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)賦能各行業(yè)的 轉(zhuǎn)型升級，“智慧”已普遍成為描述這類轉(zhuǎn)型升級特征的關(guān) 鍵詞。城鎮(zhèn)集中供熱系統(tǒng)是支撐我國人民生產(chǎn)生活的重要能 源基礎(chǔ)設(shè)施，是構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)和中國特色新型城鎮(zhèn)化的 重要內(nèi)容。在“智慧城市”、“智慧能源”、“能源互聯(lián)網(wǎng)”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“中國制造 2025”等相關(guān)概念的帶動(dòng)下，“智慧供熱”已被正式提出，并已成為中國供熱行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。
在智慧供熱系統(tǒng)中，無論是熱用戶所處的需求側(cè)，還是供熱企業(yè)所處的供給側(cè)，供熱的代表性關(guān)鍵參數(shù)都是熱用戶室內(nèi)溫度。因此，室內(nèi)溫度監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)智慧供熱的重要手段。室溫監(jiān)測數(shù)據(jù)信息不僅僅反饋熱用戶實(shí)時(shí)的室內(nèi)采暖溫度， 作為判斷熱用戶采暖狀態(tài)以及供熱系統(tǒng)保障效果的依據(jù)；而且，供熱的核心理念是為用戶需求提供合適的溫度，室內(nèi)溫度是調(diào)控最重要的參考依據(jù)，如果熱力企業(yè)對室溫不了解， 就會(huì)影響樓內(nèi)失衡度的測算，使得二網(wǎng)調(diào)控失去了依據(jù)，調(diào)控節(jié)能的意義也就失去了一大半。供熱調(diào)控勢必逐漸精細(xì)化， 走向二次網(wǎng)，引入室溫，基于室溫的調(diào)控手段將是未來發(fā)展的趨勢；更重要的一點(diǎn)，積累一個(gè)典型熱用戶室內(nèi)溫度與室外氣候條件、供熱參數(shù)、建筑熱特性等相關(guān)聯(lián)的歷史數(shù)據(jù)庫， 這個(gè)歷史數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了智慧供熱全網(wǎng)控制策略的大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)?？傊覝夭杉菍?shí)現(xiàn)智慧供熱的先決條件、必要條件。
室溫采集設(shè)備的分類
隨著儀表檢測和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷發(fā)展，室溫采集設(shè)備也克服了早期存在的技術(shù)問題，變得更加穩(wěn)定而高效。早期的室溫采集設(shè)備一般是可移動(dòng)的桌面擺放或壁掛式，位置無法固定，導(dǎo)致了一方面是不同熱用戶將測溫裝置放置在不同房間、不同位置，不利于供熱單位判斷典型熱用戶的實(shí)際室內(nèi)溫度情況，另一方面也無法避免受到外界因素的干擾。另外，早期的室溫采集設(shè)備一般采用普通電池供電，由于設(shè)備耗電量大，電池壽命無法保障，頻繁更換電池是保障測溫裝置長期可靠運(yùn)行的難題。目前，技術(shù)的發(fā)展解決了這些問題，設(shè)備的固定安裝及自帶的移動(dòng)報(bào)警功能，是測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到保障；新的供電方式和鋰電池技術(shù)的應(yīng)用，以及室溫采集設(shè)備耗電量的降低，成功解決了設(shè)備供電問題。目前，主流的室溫采集設(shè)備按供電方式和通訊方式可做如下分類：
按供電方式分類
插座式
插座式室溫采集設(shè)備采用 86 盒安裝，可替換用戶原有插座，取用戶 220V 市電供電，并且設(shè)備功耗低，不會(huì)產(chǎn)生用戶電費(fèi)負(fù)擔(dān)。此類型室溫采集設(shè)備用戶無法移動(dòng)位置，并可利用數(shù)據(jù)補(bǔ)償功能，針對不同用戶安裝位置不同，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到最終上傳溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。另外，防溫升技術(shù)的應(yīng)用使室溫采集設(shè)備被當(dāng)做插座使用時(shí)， 特別是較大功率用電設(shè)備使時(shí)
同樣保證采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確， 不會(huì)對最終數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。
開關(guān)式
開關(guān)式室溫采集設(shè)備可代替用戶室內(nèi)燈的開關(guān)，采集室內(nèi)溫度的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)控制室內(nèi)燈具的開閉。此類室溫采集設(shè)備采用單火線供電方式，既保證了設(shè)備穩(wěn)定的供電需求， 又實(shí)現(xiàn)了設(shè)備本身耗電量極低。同時(shí)，溫度修正功能也解決了安裝位置過高所帶來的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性問題。鋰電池供電
鋰電池技術(shù)的發(fā)展，使室溫采集設(shè)備的供電問題得以解決。不同于以上兩種類型的市電供電方式，此類室溫采集設(shè)備采用高性能鋰電池供電，在保證數(shù)據(jù)采集和上傳頻次要求的前提下，能實(shí)現(xiàn) 3 年以上的供電時(shí)間，這大大緩解了更換電池所帶來的的各種麻煩。同時(shí)，鋰電池供電保證設(shè)備安裝位置靈活，可根據(jù)數(shù)據(jù)采集要求安裝在合適位置，安裝位置自診斷功能和低電量報(bào)警功能也保證了設(shè)備采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和更換電池的及時(shí)性。
此類室溫采集設(shè)備為鋰電池供電類型的發(fā)展和延伸。把能量塊封存在采集設(shè)備中，防護(hù)等級高，供電時(shí)間長。配以先進(jìn)的無線傳感技術(shù)，在保證溫度變化幅度和采集上傳頻率的前提下，可提供 10 年以上的供電時(shí)間。
按通訊方式分類
NB － IoT 通訊方式
窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（NB － IoT）技術(shù)的興起和商用化， 使得基于 NB － IoT 技術(shù)的室溫采集設(shè)備得以大發(fā)展。此類室溫采集設(shè)備具有覆蓋廣、功耗低、連接數(shù)量大和成本低的特點(diǎn)。尤其近年來 NB － IoT 通信模塊成本和通訊資費(fèi)的降低，有利于大批量采購和使用，并且通過中國移動(dòng)、中國聯(lián)通和中國電信三大運(yùn)行商現(xiàn)有基站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署，省去了用戶建網(wǎng)的麻煩和費(fèi)用。
LoRa 通訊方式
LoRa 是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，是諸多 LPWAN 通信技術(shù)中的一種?；?LoRa 技術(shù)的室溫采集設(shè)備無需依靠運(yùn)行商就可以完成網(wǎng)絡(luò)部署，具有布設(shè)快，成本低的特點(diǎn)。在小區(qū)、農(nóng)場、產(chǎn)業(yè)園等封閉區(qū)域，特別是信號較弱地下環(huán)境，LoRa 技術(shù)優(yōu)勢明顯。但同時(shí)基于LoRa 技術(shù)的室溫采集設(shè)備面臨私有技術(shù)壟斷、數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全等問題。
綜上所述，室溫采集設(shè)備無論是按供電方式上分類，還是從選取通訊方式上分類，其都有各自明顯的優(yōu)缺點(diǎn)及后期發(fā)展的優(yōu)勢和限制。所以，智慧供熱系統(tǒng)在室溫采集設(shè)備的選擇上要根據(jù)自身供熱系統(tǒng)的實(shí)際情況和需求，針對不同室溫采集設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。最終，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性和實(shí)用性。
本項(xiàng)目中室溫采集器的選型
本項(xiàng)目由熱力公司直管到戶，本小區(qū)性質(zhì)為老舊小區(qū)改造項(xiàng)目，業(yè)主平均年齡偏大，故業(yè)主普遍反對將市電供電式溫度傳感器置于家中，部分業(yè)主對傳感器產(chǎn)生的電費(fèi)抱有懷疑態(tài)度。本小區(qū)建筑面積175000平方米，熱用戶1278戶，小區(qū)建筑類型為多層建筑，建筑分布較為分散。
綜合以上兩點(diǎn)，本項(xiàng)目最終確定的室內(nèi)溫度傳感器為基于數(shù)傳電臺433MHz的無線能量塊式溫度傳感器。本傳感器優(yōu)點(diǎn)為獨(dú)立供電，傳輸距離較遠(yuǎn)，可覆蓋小區(qū)內(nèi)所有樓層，并且不產(chǎn)生額外的數(shù)據(jù)通信費(fèi)用。
室溫采集的功能應(yīng)用
室溫采集數(shù)據(jù)是判斷供熱系統(tǒng)保障效果的依據(jù)，同時(shí)擔(dān)負(fù)著為智慧供熱全網(wǎng)控制策略提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的重任。智慧供熱平臺中多個(gè)功能模塊都需要熱用戶室溫采集對其提供數(shù)據(jù)支持，包括熱網(wǎng)監(jiān)控與能耗分析模塊、二網(wǎng)平衡負(fù)荷預(yù)測模塊、GIS 地理信息模塊和客服收費(fèi)系統(tǒng)模塊等。如圖1 所示。首先，室溫采集數(shù)據(jù)可以豐富和完善熱網(wǎng)監(jiān)控功能，使熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)不但能監(jiān)測熱源、熱網(wǎng)、換熱站的基本數(shù)據(jù)， 而且可以監(jiān)測熱用戶的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，形成一個(gè)完整的監(jiān)控體系。同時(shí)，室溫的采集監(jiān)控可以使供熱系統(tǒng)精準(zhǔn)供熱，促使能耗分析系統(tǒng)有的放矢，達(dá)到降耗節(jié)能的效果；其次，室溫采集數(shù)據(jù)為二網(wǎng)平衡調(diào)控提供依據(jù)，根據(jù)熱用戶室溫，可
以通過水力平衡閥對各單元樓，乃至各個(gè)用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到二次熱網(wǎng)水力平衡自動(dòng)控制的目的。而負(fù)荷計(jì)算系統(tǒng)的核心功能包括熱用戶需求側(cè)負(fù)荷預(yù)測，明確用戶室溫需求對負(fù)荷預(yù)測顯得尤為重要；然后，GIS 地理信息系統(tǒng)是供熱系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入的主要入口，支持與其他相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成顯示和統(tǒng)一管理。熱用戶室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的錄入，為這一功能提供了數(shù)據(jù)支撐；最后，客服和收費(fèi)系統(tǒng)是為用戶提供服務(wù)，智慧服務(wù)的終極目標(biāo)是提高客戶滿意度，變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)，直觀了解用戶最關(guān)心的室內(nèi)溫度問題，采取主動(dòng)調(diào)控方式滿足用戶需求是實(shí)現(xiàn)這一目的的基本條件。同時(shí)，室溫采集數(shù)據(jù)對供熱收費(fèi)提供有力的數(shù)據(jù)保障。
室溫采集設(shè)備作為智慧供熱系統(tǒng)的觸角和神經(jīng)末梢，為智慧供熱提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，將實(shí)現(xiàn)如下功能：
多終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示； 歷史數(shù)據(jù)查詢和匯總； 數(shù)據(jù)圖形化統(tǒng)計(jì)分析； 設(shè)備故障報(bào)警；
室溫上下限報(bào)警； 操作記錄日志；
系統(tǒng)采集參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置； 多系統(tǒng)對接 API 功能等。
