杨超
德州高新热力有限公司 山东省德州市 253000
摘要：智能换热站可实现按需供热，根据室内外实际温度调节供热系统的供回水温度，实现循环流量的智能调节。目前，随着物联网技术的广泛应用，一些换热站建立了基于物联网技术的在线监测系统和自动控制系统。在运行过程中，换热站不需要人工干预，系统操作简单快捷，控制精度较高，不仅实现了换热站的智能化运行，而且大大提高了换热站的运行效率，节能效果显著。
关键词：物联网；技术；换热站；自动控制
伴随着现代城市化的发展，城市环境与能源消耗现象逐渐严重，采用集中供热的方式在改善城市环境、降低能耗节约能源等方面有着显著的效果，是国家及全社会大力推行的环保节能措施，集中供热规模的不断扩大，对热力管网进行科学化的管理具有十分重要的现实意义，物联网技术的应用，很大程度上促进了换热站自动控制系统的实现。
1智能换热站的特点
（1）减少了人力资源需求，人员培训更简单，管理更人性化，通过人机交互可以掌握换热站的运行状态；（2）根据天气变化，实现电动调节阀的智能控制，在满足用户供热需求的基础上，合理控制供水温度，在一定程度上实现节能降耗；（3）系统能根据循环泵变频调节来控制供回水温差，合理控制回水温度；（4）系统自动反馈回水管网上的压力变送器与内部设定值进行比较，从而调整补水泵电机的运行频率，使水压始终与内部设定值保持一致。
2基于物联网的换热站自动控制系统
2.1系统组成
热换站自动控制系统中主要由多种测量与控制仪表、扩展模块与PLC、GPRS通信模块、天线、变频器、模拟量输入与输出单元以及循环泵等零部件组成；物联网主站平台则是由工业控制计算机、服务器软件、组态软件、宽带网络等组成。
2.2控制原理
基于物联网技术的无人值守换热站自动控制系统可以对换热站一次网和二次网温度、压力、水箱水位、电调阀、流量计等模拟信号以及循环水泵、补水泵的运行状态等开关信号进行采集和控制，中央控制站计算单元建立数学模型，通过一系列的计算操作后，将计算结果输出到换热站控制单元，实现对供热过程的有效监控。
具体设计包括换热站内相关设备、阀门、控制装置、仪表、管路等装置，根据热网的工作条件与不同的状况，对热网的热媒和传输加以调整并将热量合理分配给供热用户系统，从而满足用户的不同需求。同时还可以根据系统运行的实际需求，对热媒的参数等进行集中测量与检测。物联网技术的融入，主要是为了利用其监控系统承担各分站的换热、管理和监控等各项任务，确保热力管网的安全、可靠、低能耗的运行，高效率地完成供热任务。
3物联网技术背景下的换热站自动控制系统软件设计
3.1控制方式分析
为了实现基于物联网技术换热站自动控制系统的高效稳定运行，利用基于物联网技术下的自动控制中PLC和传感器实现通信功能，将传感器检测到的温度传输至系统内，系统做出相应的响应，将控制指令下发到调节阀，从而实现温度的自动调节与控制。
供热系统能耗主要是电耗、热耗、失水。基于物联网技术的换热站自控系统可以完美解决这一问题：①二次网循环泵自动调节，可使循环泵控制到最佳频率，最大限度降低电耗，保证末端供热效果；②一次网流量阀自动调节根据室温监测系统进行调节，保证热用户效果的同时降低一次网流量，节约热能，同时可时刻了解室温情况；③二次网补水泵自动调节可保证系统不倒空，可根据补水量分析失水原因降低失水量。通过技术手段的有效控制，在保证供热效果的同时最大限度的节约能耗。
3.2基于物联网技术的换热站在线监测系统
基于物联网技术的换热站在线监测系统主要是在换热站的配电箱、阀门、配电开关、电机、管道、水泵、闸门等安装信息采集设备，实现信息的实时采集，然后对采集到的数据信息进行分析，实现对换热站的实时监控。通过在线监控系统，可实现换热站一键巡查，智能监控换热站运行状态，发现异常情况及时报警，方便工作人员及时处理。
①电能监测。电能测控终端安装在换热站电机、主开关、泵开关的关键负荷线上。采用高灵敏度电流互感器，可以实现对线路电压、电流数据的实时采集和监测，分析当前线路的无功功率、有功功率、频率、视在功率、电能和用户负荷等相关信息。采集到的信息将上传到系统中，作为用电原始数据保存。②管道温度和压力监测。管道温度压力监测需要安装插入式传感器，通过热电偶对管道温度进行监测。该传感器将热能信号转换成电能信号，利用热电动势测量温度。高温管道是换热站的重要设备。管道的温度与内部压力直接相关。根据气体状态方程PV=NRT，管道温度越高，内部压力越高。对高温管道的温度和压力进行实时监测是十分必要的。
3.3变频调速技术
换热站需要根据多方面的需求对供热量进行及时优化与调整，多采用的是双调节控制方式，通过端口静态方式对供热量进行调整，同时完成循环泵的流量控制和二次供水的温度设定，此类控制方法的节能效果非常显著。变频调速技术主要是应用在补水系统方面，保证补水系统的正常运行。根据恒压供水原理，可以实现定点补水。当换热站的供热系统热水在运行时，出现管道或阀门泄露，循环水的水压会受到很大的影响出现明显的降低效果，在这种情况下，若供水不及时，则会对供热系统产生极大的影响，导致其无法正常运行。因此，可以利用变频调速技术对其进行改善与优化解决循环水压力方面的问题，实现正常补水。
物联网技术在这其中充当的是实现无人值守换热站模式，通过利用物联网技术的特点与优势，在信息生成与数据操作通讯之间，依靠系统运行监控管理系统，对运行数据进行集中收集与分析，实现对整个系统的实时控制，并结合预分析信号、现场仪表信号采集，实现热换站自动控制系统间的互相反馈与通讯。
结论
换热站是实现用户与供热站间联系的重要环节，其安全稳定运行直接影响到供热质量与安全。传统人工管理模式在事故安全隐患发现方面存在一定缺陷，无法正确判断与分析热力管网的运行工况。因此，今后还需加强换热站自动控制的研究力度，提高物联网技术的应用深度，促进换热站自动控制水平的全面提升。
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