目前熱力系統(tǒng)，如換熱站大都采用人工監(jiān)控，人工監(jiān)控不僅浪費(fèi)人力；而且在出現(xiàn)事故隱患時(shí)操作人員難以發(fā)現(xiàn)，易造成設(shè)備事故。同時(shí)各換熱站比較分散的獨(dú)立運(yùn)行，難以達(dá)到供熱系統(tǒng)整體的最佳運(yùn)行狀態(tài)，造成了整個(gè)熱網(wǎng)的熱力失衡，影響供熱效果而造成能源的極大浪費(fèi)，非常不利于節(jié)能減排，甚至影響供熱服務(wù)質(zhì)量。因此需要更科學(xué)、智慧的精準(zhǔn)管理來提高供暖的技術(shù)水平。

1熱力監(jiān)控場(chǎng)景分析:

智慧熱力監(jiān)控系統(tǒng),最典型場(chǎng)景有三類,分別是地井管網(wǎng)熱力監(jiān)控、樓道管線溫度壓力監(jiān)控和鍋爐房熱力監(jiān)控。系統(tǒng)整體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下所示:

系統(tǒng)架構(gòu)圖主要分為5層結(jié)構(gòu)，最底層是具體的場(chǎng)景，然后是設(shè)備層通過傳輸層將數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或者接收設(shè)備，然后到達(dá)物L(fēng)ink服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)梳理，然后將數(shù)據(jù)推送給應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行整體項(xiàng)目的展示，客戶則可以通過PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)查看，現(xiàn)場(chǎng)人員則通過手機(jī)端進(jìn)行跟蹤供暖的各項(xiàng)參數(shù)，以此保障系統(tǒng)運(yùn)行。

1.1地井熱力管網(wǎng)的熱力監(jiān)控

地井管網(wǎng)主要分布在小區(qū)的單元樓入口處，監(jiān)測(cè)的是入戶的溫度和壓力值，以此保證入戶溫度滿足要求，以此提高居民供暖滿意度并盡量降低能源消耗。壓力的監(jiān)控則主要是檢測(cè)管線泄漏的問題，防止發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)事故。

對(duì)于地井供熱管網(wǎng)的監(jiān)控，設(shè)備安裝到地井里，必然受到井蓋的影響，此外不同深度的影響,對(duì)于信號(hào)強(qiáng)度的影響非常明顯，每下降1米，信號(hào)強(qiáng)度大約衰減35%。

對(duì)于類場(chǎng)景優(yōu)選4G的通訊方式,相對(duì)于與NB通訊方式,4G網(wǎng)絡(luò)的基站覆蓋更為全面,但是對(duì)于NB信號(hào)好的環(huán)境也可以采用NB通訊的方式。

此外高溫高濕的環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的防護(hù)性提出了更高的要求,夏季地井隨時(shí)面臨大水滿貫的情況,因此具備IP68防護(hù)等級(jí)也是一個(gè)硬性需求。

1.2 樓道管線溫度壓力監(jiān)控

樓道管線的溫度壓力監(jiān)控，樓管管線通常情況下具有直流供電，因此可以采用直流供電對(duì)壓力和溫度傳感器進(jìn)行供電，通過4G網(wǎng)關(guān)的RS485接口將同樓道的壓力溫度傳感器進(jìn)行集中采集,然后統(tǒng)一上報(bào)到服務(wù)器。

其結(jié)構(gòu)圖如下所示：

JR01系列4G邊緣網(wǎng)關(guān)通過RS485接口可以同時(shí)采集64臺(tái)設(shè)備的采集數(shù)據(jù),通過直流24V對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，具有如下的特點(diǎn): 4G通訊方式采用MQTT傳輸協(xié)議，通訊穩(wěn)定可靠；MQTT協(xié)議對(duì)服務(wù)器的系統(tǒng)資源占用率低，適合大批量部署；傳感器免配置，接入傳感器網(wǎng)關(guān)自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)；出廠上報(bào)頻率1分鐘，用戶可根據(jù)系統(tǒng)需要遠(yuǎn)程修改上報(bào)頻率；支持遠(yuǎn)程配置網(wǎng)關(guān)和傳感器的功能，例如可遠(yuǎn)程消除傳感器的零點(diǎn)誤差值和數(shù)據(jù)采集的偏移量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的二次修正功能；采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào)到物L(fēng)INK服務(wù)器也可以直接上報(bào)到客戶的私有數(shù)據(jù)平臺(tái)。

1.3 鍋爐房熱力監(jiān)控

熱源種類包括燃?xì)忮仩t、電鍋爐、各類熱泵（含直燃機(jī)）、太陽能光熱設(shè)施等鍋爐房，監(jiān)控的主要的參量是壓力和溫度，除此之外還需要監(jiān)控環(huán)境氣體并控制燃燒閥門開門開度等。

1.3.1 換熱站監(jiān)控

換熱站的監(jiān)控參數(shù)主要就是管網(wǎng)的壓力和溫度，并不涉及加熱問題，因此對(duì)于溫度壓力的監(jiān)控產(chǎn)品無強(qiáng)制防爆要求.

1.3.2 燃?xì)忮仩t的監(jiān)控

燃?xì)忮仩t的監(jiān)控參數(shù)主要有出口溫度和壓力值，此外本身具有燃燒加熱的要求，因此還有閥門調(diào)節(jié)閥的控制，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)控本系統(tǒng)需要增加物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來講原有監(jiān)控系統(tǒng)的變量上報(bào)至云服務(wù)器，由服務(wù)器根據(jù)整個(gè)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行集中管理，避免工業(yè)事故，同時(shí)也盡量避免資源浪費(fèi)。燃?xì)忮仩t通常是因?yàn)榫哂蟹辣?/p>

2  產(chǎn)品特點(diǎn)介紹

無線通訊網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場(chǎng)受到諸多干擾因素的影響導(dǎo)致通訊不穩(wěn)定，干擾因素如下：

●4G、NB-IOT基站信號(hào)建設(shè)的不全面，信號(hào)弱且諸多區(qū)域存在通訊死角

●地井井蓋對(duì)于無線信號(hào)的遮擋，導(dǎo)致信號(hào)普遍較弱

●雨雪天對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

●U型樓和地下室對(duì)于信號(hào)的影響

總之，對(duì)于該特點(diǎn)對(duì)設(shè)備的信號(hào)通訊的穩(wěn)定性提出了極高的要求，設(shè)備需要具有無信號(hào)休眠有信號(hào)入網(wǎng)補(bǔ)發(fā)的特點(diǎn)。

此外，考慮到現(xiàn)場(chǎng)極為不便的維護(hù)環(huán)境，因此對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和功耗都有很高的要求，通常我們需要至少滿足三個(gè)供暖季的要求，甚至于有的客戶要求滿足五個(gè)供暖季的連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)，因此產(chǎn)品具備供暖自動(dòng)啟動(dòng)而非供暖季自動(dòng)停機(jī)也是一個(gè)剛性要求。

2.1 NB-IOT類傳感器優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)說明:

1、NB傳感器采用電池供電，現(xiàn)場(chǎng)安裝靈活便捷；

2、超低功耗設(shè)計(jì)(休眠電流最低<2.4uA;最大發(fā)射電流<150mA)，延長(zhǎng)電池使用壽命;

3、無線通訊協(xié)議，與三大運(yùn)營(yíng)商基站對(duì)接，無須擔(dān)心通訊距離;

4、具有斷網(wǎng)重連功能，基站失聯(lián)則設(shè)備自動(dòng)休眠，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)則自動(dòng)重新發(fā)送數(shù)據(jù);

5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠(yuǎn)程更新設(shè)置參數(shù);

6、支持上、下限和變化量三種報(bào)警形式，報(bào)警數(shù)據(jù)即時(shí)上報(bào);

7、離線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,至少存儲(chǔ)48小時(shí)數(shù)據(jù),應(yīng)對(duì)離線掉網(wǎng)問題；

8、金屬外殼，全密封設(shè)計(jì)，IP68防護(hù)能力強(qiáng)

2.2 4G類傳感器優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)說明:

1、4G傳感器采用電池供電，現(xiàn)場(chǎng)安裝靈活便捷；

2、4G基站建設(shè)成熟,4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋全面,產(chǎn)品通訊穩(wěn)定性高;

2、超低功耗設(shè)計(jì)(休眠電流最低<26uA;最大發(fā)射電流<200mA)，延長(zhǎng)電池使用壽命;

4、具有斷網(wǎng)重連功能，基站失聯(lián)則設(shè)備自動(dòng)休眠，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)則自動(dòng)重新發(fā)送數(shù)據(jù);

5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠(yuǎn)程更新設(shè)置參數(shù);

6、支持上、下限和變化量三種報(bào)警形式，報(bào)警數(shù)據(jù)即時(shí)上報(bào);

7、離線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,至少存儲(chǔ)48小時(shí)數(shù)據(jù),應(yīng)對(duì)離線掉網(wǎng)問題；

2.3 4G類有源供電網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)說明:

1、 免配置,接入傳感器自動(dòng)讀取

2、 支持64臺(tái)壓力設(shè)備同時(shí)采集

3 、IP68防護(hù)等級(jí)

4、 出廠上報(bào)頻率1分鐘(可調(diào))

5 、4G傳輸MQTT協(xié)議JSON格式

6、 支持遠(yuǎn)程配置網(wǎng)關(guān)

7、 支持遠(yuǎn)程設(shè)置子設(shè)備的參數(shù)

產(chǎn)品選型表

3 北京熱力數(shù)據(jù)平臺(tái)界面展示

4結(jié)束語:

本項(xiàng)目是根據(jù)北京智慧供熱要求，對(duì)區(qū)域重點(diǎn)供暖鍋爐房和換熱站進(jìn)行智能運(yùn)行管理。項(xiàng)目中采用NB無線壓力傳感器為主要的監(jiān)控設(shè)備，4G無線傳感器作為補(bǔ)充，對(duì)于具備直流供電的樓宇管道則可以采用網(wǎng)關(guān)集中采集上報(bào)的方式來監(jiān)測(cè)供暖管路中供/回水壓力，根據(jù)壓力變化來判斷供暖管路系統(tǒng)的安全性和供暖循環(huán)泵的運(yùn)行狀態(tài)；采用NB/4G無線溫度傳感器，監(jiān)測(cè)供暖管路中供/回水溫度，根據(jù)溫度變化和供/回水的溫差來調(diào)節(jié)燃?xì)忮仩t的燃燒狀態(tài)和出水溫度，達(dá)到節(jié)能減排的目的；采用NB/4G無線液位傳感器，監(jiān)測(cè)鍋爐熱水補(bǔ)水箱的水位變化，如果水箱水位較低可以報(bào)警提示并開啟電動(dòng)閥門補(bǔ)水，達(dá)到智能控制的目的。 

通過無線傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、水位數(shù)據(jù)，經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到智慧供熱管理云平臺(tái)，實(shí)時(shí)在PC端、Pad端或者手機(jī)APP上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)采集回來的數(shù)據(jù)以及在控制中心（服務(wù)器）的管理軟件設(shè)定的控制參數(shù)組合參數(shù)邏輯，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)/手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等設(shè)備的啟停及開度狀態(tài)。另外系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)及狀態(tài)巡檢，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效、節(jié)能供暖，保障供暖/換熱站的良好運(yùn)行。