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摘 要：城市供热一直与人民的生活、社会的稳定息息相关，做好城市供热工作是保障人们生活舒适和工作正常运行的一件大事。因此，城市供热系统是实现社会经济持续发展的不可或缺项目。传统供热存在的缺点是热量分配不均匀、近端太热、远端又不够热、人工控制水平低、严重浪费能源，因此，为了响应“走可持续发展道路”的号召，城市供热系统面临着节省运行费用，节省能源的要求，致使可调控的智能化供热成为城市热力行业改变传统供热方式而发展的目标。该研究通过对城市供热网的控制及智能化管理现状进行分析，并提出了管理与控制的创新形式和目标，同时介绍了智能化控制的方式及原理，而且还对供热网智能化管理系统的构成及常用的管理形式进行了简介。
关键词：城市供热网 智能化管理 集中控制 热量平衡
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0214-02
近年来随着科技的进步，城市供热网的控制也在逐步趋向智能化，改善了传统供热系统中经常存在的缺点，提高了供热网的供热效果。虽然城市供热大部分已经进入了智能化管理和控制阶段，可是无论在控制方式的具体选取上，还是对整个供热网的管理上，均出现了参差不齐的状况[1]。为了研究城市供热网智能化的管理及控制方式，该文在多年设计并组建供热网控制系统的经验基础上，对目前长春市供热网智能化的管理及控制方式进行深入探讨，并提出自己的一些相关创新思路，希望对城市供热网的设计、建造提供有价值的参考建议。
1 城市供热系统
从整体上看，城市供热主要由供热源、热源网、需热用户等构成的一个系统，呈现网络状结构，系统封闭且庞大，具有复杂性强的特点。近年来随着城市供热网络的不断改建，供热方式已从单一热源向多种热源转变，且供热网络面也在逐年扩大，供热设备和需热用户也在呈倍数增长。因此，城市供热是关乎民生的一大事业，所以寻找一种对城市供热系统进行科学有效的管理和控制方式显得相当重要，也是目前城市供热网智能化管理和控制中亟待解决的问题。
1.1 城市供热网管理及控制的现状
从城市供热网的网络结构上主要划分为两次供热，即一次水直接供热和二次水间接供热；从热源上还可分为锅炉高温热水和电厂蒸汽两种供热方式。而在很多城市的早期供热方式主要采用二次水间接供热，少数城市也直接采用一次水供热，尤其是直接使用一次蒸汽供热。虽然一次供热投入成本较低，且供热结构也相对简单，但因其在能源使用、供热效率、安全性等方面存在着性质较严重的问题，从而随着科技的发展而逐渐被取代[2]。目前大多数城市都取缔了一次水直接供热方式，同时对一些早期已建的一次水直接供热网也进行了调整修改，开始向其他供热方式转变。二次水间接供热与一次水直接供热相比，虽然资金成本投入高，但其供热系统相对稳定，供热效率高，且安全性较强。
1.2 城市供热网在管理和控制上存在的问题
由于二次间接供热方式较一次水直接供热具有很多优点，因此，在大多数城市已经采用二次间接供热网进行城市用户供热。虽然二次间接供热目前应用普及，且能源利用率和使用安全性均较高，但其供热系统在具体的管理和控制方面仍存在着不同程度的问题，致使供热系统在整体上不完善。例如：作为二次水间接供热核心的热换站，在城市供热系统中发挥着重要的作用，它是将电厂运输过来的一次蒸汽或锅炉中传递过来的一次高温热水中产生的较高热能转变成二次间接供热中的中、低温热水再直接传递给热用户的枢纽站。但是，由于相关的操作工技术不熟练，或者是全自动操控的热换站内无人看守，致使一旦换热站出现任何突发状况都不能进行及时有效的解决，不仅存在着极大的安全隐患，还对热用户的生产生活带来不便。
2 城市供热网的智能化控制
2.1 智能化的供热原理
首先，在知晓智能化供热原理之前先了解一下什么是智能化控制和管理。用物理学中的理论来解释智能化控制管理的主要目的就是在运动过程中保持热量的收支平衡。它是指各换热站和各个热源提供的热量在1个周期内保持总体平衡。用物理学上的热量平衡方程式表示为：
∑Q=∑H出-∑H入
公式中，ΣH出为换热站提供给用户的总热量；ΣH入为供热源提供给换热站的总热量；ΣQ为环境与整个系统的热量交换和。
虽然供热网的智能化管理和控制遵循物理学上的热平衡原理，但热平衡式在物理学上属于能量平衡的特例，而在实际的供热过程中，热源供给的热量与换热站提供的总热量往往达不成一致。
其次，是无人值守模式，即换热站和热源之间的热量在无人操作的情况下尽可能地保持相对平衡，从而使城市供热系统保持正常运行。
2.2 智能化管理和控制
（1）气候补偿。通过调节换热站二次间接供水的温度来降低换热站供给的热量，这样不仅可显著降低投入成本，还可使用户的舒适度在接受供热过程中得到提高，是城市供热智能化控制中最常见的方式[3]。气候补偿的供热过程中最好的操作方法是先建立室外温度和二次供热温度对应曲线，再根据实际情况在换热站的转换中进行具体调整。
（2）无人值守操作。通过在换热站内安装自控设备来自动调节补水、水温、故障检查等作业，取缔了人员值班管理，是智能化控制和管理的第二种常见模式。该操作模式具有较多优势，如减少了人力资源的使用成本，降低了实际操作的工作强度，增加了供热网的安全性和稳定性，还加强了整个系统的可靠性和精确性。
（3）换热站控制。对换热站的控制主要包括控制蒸汽压力、调节二次供水温度及对换热器热水位进行管理等[4]。换热站作为整个城市供热系统的核心环节，其主要作用是使电厂提供的蒸汽或锅炉提供的高温热水降低热量转变成用户直接可使用的二次中、低温水。
3 智能化控制和管理的创新
3.1 管理系统的调度
调度管理系统主要包括通讯网和调度中心，是针对大型项目建设工程而研究出来的一套管理体系。其主要目的是将相关信息通过以太网提供给用户，用来管理资源、显示数据及发布内容等。而通讯网的主要任务是负责传输数据。如，在城市供热过程中，将电厂、换热站及锅炉房等热源的有关资料通过通讯网传输到调度中心，在调度中心对数据进行分析，最后将数据信息等资料发布给用户。
3.2 智能化管理和控制方式
在对城市供热进行智能化管理和控制的过程中，调度管理系统发挥着重要作用，也是最好的管理方式之一。但我们应考虑用户及城市的具体情况，结合其他因素来研究最佳的智能化控制和管理模式。除了要对相关操作员进行必要的指导和技术培养外，还应纵观整个供热系统而进行科学全面的分析，通过对换热站和各热源之间的供热量调整，可提高运行效率，减少投入成本，使整个城市供热系统得到更有效地控制。
4 结论
综上所述，我们对城市供热网的智能化管理及控制有了较全面的了解，通过观察多个供热项目采用上述方法后的使用效果得出，采用科学合理的管理及控制方式能够显著提高城市供热网及热用户的供热效果。由于该文研究的方法对当今所有先进技术未进行周到全面的涵盖，因此，城市供热网的智能化控制及管理需在实践探索中进一步深化研究。
参考文献
[1] 国海龙，白焰，周淑一.基于FDCS技术的城市智能热网控制系统应用设计与功能研究[J].化工自动化及仪表，2013，40（6）：710.
[2] 郝维来，金磊.城镇智能热网的监控系统[J].机械制造与自动化，2012，41（3）：174.
[3] 徐军.济南热力有限公司“智能热网”系统建设与发展方案[J].区域供热，2013（5）：85.
[4] 叶运旺.热网监控系统在集中供热中的设计与应用[J].区域供热，2013（3）：77.
关键词：城市供热网 智能化管理 集中控制 热量平衡
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0214-02
近年来随着科技的进步，城市供热网的控制也在逐步趋向智能化，改善了传统供热系统中经常存在的缺点，提高了供热网的供热效果。虽然城市供热大部分已经进入了智能化管理和控制阶段，可是无论在控制方式的具体选取上，还是对整个供热网的管理上，均出现了参差不齐的状况[1]。为了研究城市供热网智能化的管理及控制方式，该文在多年设计并组建供热网控制系统的经验基础上，对目前长春市供热网智能化的管理及控制方式进行深入探讨，并提出自己的一些相关创新思路，希望对城市供热网的设计、建造提供有价值的参考建议。
1 城市供热系统
从整体上看，城市供热主要由供热源、热源网、需热用户等构成的一个系统，呈现网络状结构，系统封闭且庞大，具有复杂性强的特点。近年来随着城市供热网络的不断改建，供热方式已从单一热源向多种热源转变，且供热网络面也在逐年扩大，供热设备和需热用户也在呈倍数增长。因此，城市供热是关乎民生的一大事业，所以寻找一种对城市供热系统进行科学有效的管理和控制方式显得相当重要，也是目前城市供热网智能化管理和控制中亟待解决的问题。
1.1 城市供热网管理及控制的现状
从城市供热网的网络结构上主要划分为两次供热，即一次水直接供热和二次水间接供热；从热源上还可分为锅炉高温热水和电厂蒸汽两种供热方式。而在很多城市的早期供热方式主要采用二次水间接供热，少数城市也直接采用一次水供热，尤其是直接使用一次蒸汽供热。虽然一次供热投入成本较低，且供热结构也相对简单，但因其在能源使用、供热效率、安全性等方面存在着性质较严重的问题，从而随着科技的发展而逐渐被取代[2]。目前大多数城市都取缔了一次水直接供热方式，同时对一些早期已建的一次水直接供热网也进行了调整修改，开始向其他供热方式转变。二次水间接供热与一次水直接供热相比，虽然资金成本投入高，但其供热系统相对稳定，供热效率高，且安全性较强。
1.2 城市供热网在管理和控制上存在的问题
由于二次间接供热方式较一次水直接供热具有很多优点，因此，在大多数城市已经采用二次间接供热网进行城市用户供热。虽然二次间接供热目前应用普及，且能源利用率和使用安全性均较高，但其供热系统在具体的管理和控制方面仍存在着不同程度的问题，致使供热系统在整体上不完善。例如：作为二次水间接供热核心的热换站，在城市供热系统中发挥着重要的作用，它是将电厂运输过来的一次蒸汽或锅炉中传递过来的一次高温热水中产生的较高热能转变成二次间接供热中的中、低温热水再直接传递给热用户的枢纽站。但是，由于相关的操作工技术不熟练，或者是全自动操控的热换站内无人看守，致使一旦换热站出现任何突发状况都不能进行及时有效的解决，不仅存在着极大的安全隐患，还对热用户的生产生活带来不便。
2 城市供热网的智能化控制
2.1 智能化的供热原理
首先，在知晓智能化供热原理之前先了解一下什么是智能化控制和管理。用物理学中的理论来解释智能化控制管理的主要目的就是在运动过程中保持热量的收支平衡。它是指各换热站和各个热源提供的热量在1个周期内保持总体平衡。用物理学上的热量平衡方程式表示为：
∑Q=∑H出-∑H入
公式中，ΣH出为换热站提供给用户的总热量；ΣH入为供热源提供给换热站的总热量；ΣQ为环境与整个系统的热量交换和。
虽然供热网的智能化管理和控制遵循物理学上的热平衡原理，但热平衡式在物理学上属于能量平衡的特例，而在实际的供热过程中，热源供给的热量与换热站提供的总热量往往达不成一致。
其次，是无人值守模式，即换热站和热源之间的热量在无人操作的情况下尽可能地保持相对平衡，从而使城市供热系统保持正常运行。
2.2 智能化管理和控制
（1）气候补偿。通过调节换热站二次间接供水的温度来降低换热站供给的热量，这样不仅可显著降低投入成本，还可使用户的舒适度在接受供热过程中得到提高，是城市供热智能化控制中最常见的方式[3]。气候补偿的供热过程中最好的操作方法是先建立室外温度和二次供热温度对应曲线，再根据实际情况在换热站的转换中进行具体调整。
（2）无人值守操作。通过在换热站内安装自控设备来自动调节补水、水温、故障检查等作业，取缔了人员值班管理，是智能化控制和管理的第二种常见模式。该操作模式具有较多优势，如减少了人力资源的使用成本，降低了实际操作的工作强度，增加了供热网的安全性和稳定性，还加强了整个系统的可靠性和精确性。
（3）换热站控制。对换热站的控制主要包括控制蒸汽压力、调节二次供水温度及对换热器热水位进行管理等[4]。换热站作为整个城市供热系统的核心环节，其主要作用是使电厂提供的蒸汽或锅炉提供的高温热水降低热量转变成用户直接可使用的二次中、低温水。
3 智能化控制和管理的创新
3.1 管理系统的调度
调度管理系统主要包括通讯网和调度中心，是针对大型项目建设工程而研究出来的一套管理体系。其主要目的是将相关信息通过以太网提供给用户，用来管理资源、显示数据及发布内容等。而通讯网的主要任务是负责传输数据。如，在城市供热过程中，将电厂、换热站及锅炉房等热源的有关资料通过通讯网传输到调度中心，在调度中心对数据进行分析，最后将数据信息等资料发布给用户。
3.2 智能化管理和控制方式
在对城市供热进行智能化管理和控制的过程中，调度管理系统发挥着重要作用，也是最好的管理方式之一。但我们应考虑用户及城市的具体情况，结合其他因素来研究最佳的智能化控制和管理模式。除了要对相关操作员进行必要的指导和技术培养外，还应纵观整个供热系统而进行科学全面的分析，通过对换热站和各热源之间的供热量调整，可提高运行效率，减少投入成本，使整个城市供热系统得到更有效地控制。
4 结论
综上所述，我们对城市供热网的智能化管理及控制有了较全面的了解，通过观察多个供热项目采用上述方法后的使用效果得出，采用科学合理的管理及控制方式能够显著提高城市供热网及热用户的供热效果。由于该文研究的方法对当今所有先进技术未进行周到全面的涵盖，因此，城市供热网的智能化控制及管理需在实践探索中进一步深化研究。
参考文献
[1] 国海龙，白焰，周淑一.基于FDCS技术的城市智能热网控制系统应用设计与功能研究[J].化工自动化及仪表，2013，40（6）：710.
[2] 郝维来，金磊.城镇智能热网的监控系统[J].机械制造与自动化，2012，41（3）：174.
[3] 徐军.济南热力有限公司“智能热网”系统建设与发展方案[J].区域供热，2013（5）：85.
[4] 叶运旺.热网监控系统在集中供热中的设计与应用[J].区域供热，2013（3）：77.