城市集中供热智能控制系统的研究

城市集中供热智能控制系统的研究

贾凯

石家庄华电供热集团有限公司  河北 石家庄  050000

摘要：我国北方地区冬季气温较低，影响人民的正常生活，因而需要采取集中供暖的方式为建筑住宅提供充足的热量，确保室内温度处于人体适应的范围内，以此提升北方地区人类的生活质量。传统集中供暖系统管理过程中，主要采用的是人员管理模式，即人员根据外界气温、对用户室内温度的简单调查来确定系统运行水平，导致整个集中供暖过程中存在诸多问题：不同用户室内温度差异明显，资源浪费问题严重等。所以，为了进一步提升集中供暖效果，必须采取智能化的集中供暖方案。

关键词：城市集中供热；智能控制系统

1现阶段集中供热系统存在的问题

随着城市建设的发展，对城市集中供热科学化管理和技术提升提出了更高的要求，分析我国城市集中供热系统的现状，还需要解决以下三个关键问题。1）随着集中供热的大力发展和推广，总集中供热面积持续上升，能源消耗在不断增加，在给人们的生活工作带来温暖的同时，也给环境带来了巨大的压力。由于目前集中供热仍然以消耗煤炭为主，需要提高能源利用率，减少能源的消耗。2）由于热网结构上的客观原因和供热系统的强耦合，系统不可能完全做到热量的按需分配，即使增大供热量，某些不利环路热用户的需热量仍然达不到要求，相反在这个过程中，那些分布在热网主干路上的热用户获得的热量大于其需热量，这都是热量不能按需分配造成的结果，热用户的室温舒适度将无法满足。3）供热系统本身的滞后性，使得供热热量往往不能实时跟上外界天气温度的变化，没有更好的利用外界天气温度和系统工况的变化对热用户的供热量进行有效调节。

2智能控制的研究现状

2.1智能控制的定义

智能控制是自动控制理论向更高级方向发展的产物，它具有智能信息处理、反馈和智能控制决策的功能，能进行传统方法难以处理的复杂系统控制。它是现代人工智能技术和自动控制手段相融合的产物。

2.2智能控制具有的基本特点

（1）智能控制是高层控制，能提高对非线性、复杂多变量等系统的控制效果，有较强的容错能力，可以达到广义求解；（2）具有多模态控制方式；（3）控制结构可以根据控制要求进行相应的改变，能够实时适应控制环境，具有自协调、自适应和自学习的能力；（4）有补偿及自修复的判断决策能力。智能控制是通过利用已有专业知识和经验来进行推理并实施智能决策的控制理论，它研究的对象为控制器本身。控制器作为智能控制的主体部分是多个领域知识结合的控制系统，不再是单一的数学模型解析式。自适应更换控制模式，根据被控系统的需要实时智能更改控制参数等控制特点应该是智能控制所具有的，能够依据实时的系统控制过程进行特征识别、学习并组织下一步控制的方式，对控制参数或者结构进行调整，改善系统的控制指标，使系统控制更高效，提高控制的稳定性、速度以及精度。

3城市集中供热智能控制系统的应用

城市集中供热系统控制对象具有滞后性以及不确定性、控制对象所面临的影响因素较多、控制所需的参考信息数据较为复杂、计算过程繁琐等诸多问题，是集中供热智能控制需要突破的，只有这样才能实现有效处理庞大信息体系的目标，从而得到理想的控制效果。智能控制应用于集中供热系统的目的是供热系统可以自主和自适应依据外界天气的温度变化，并结合热用户的热负荷特性变化以及系统运行的需要，对供回水的温度或者循环流量进行控制调节，平衡供热总量与热用户所需热量。智能控制系统可以根据一次网历史热负荷值、系统工况和外界天气温度等参数城市集中供热系统控制对象具有滞后性以及不确定性、控制对象所面临的影响因素较多、控制所需的参考信息数据较为复杂、计算过程繁琐等诸多问题，是集中供热智能控制需要突破的，只有这样才能实现有效处理庞大信息体系的目标，从而得到理想的控制效果。智能控制应用于集中供热系统的目的是供热系统可以自主和自适应依据外界天气的温度变化，并结合热用户的热负荷特性变化以及系统运行的需要，对供回水的温度或者循环流量进行控制调节，平衡供热总量与热用户所需热量。智能控制系统可以根据一次网历史热负荷值、系统工况和外界天气温度等参数。

3.1热负荷智能预测技术

供热负荷的智能预测是集中供热系统实现科学化管理的重要内容之一。由于城市集中供热系统是一个复杂的大系统，热负荷预测的过程中易受到例如外界天气温度、系统工况等因素的影响，为了提高预测的准确性，热负荷预测除需要供热负荷的历史数据外，还需要大量的相关影响因素数据，处理如此量多、类多的数据，对预测模型的要求就非常高，需要使用机器学习、深度学习等现代智能预测网络。随着供热系统信息化程度的不断增高，基于这些方法的热负荷智能预测技术能够很好的利用供热系统提供的海量且可靠的数据集，分析数据之间的内在联系，提高集中供热热负荷预测精度，顺应城市集中供热和大数据的发展。

3.2模糊自适应优化控制技术

模糊自适应控制已较成熟地应用于集中供热控制系统，来达到对热源、换热站的各种智能控制要求，例如在出现热源工况波动等原因造成的燃煤不稳定的情况时，可以自适应对模糊控制器输出参数进行修改，从而确保热源控制系统适应各种条件下的变化，保持热源最佳燃烧状态。还有对于换热站二次网流量的控制，当室外温度升高时，二次网供水温度高于设定值，模糊自适应控制系统将自动调整执行器的动作，即降低二次网循环泵电机的工作频率，这样就可以降低二次网供水流量，传送到热用户的热量也随之减少，使二次网供水温度降低并稳定在期望值附近。当室外温度降低时，二次网供水温度低于设定值，模糊自适应控制系统将自适应升高二次网循环泵电机的工作频率，增加二次网供水流量，传送到热用户的热量也随之增加，使二次网供水温度升高，并稳定在期望值附近。模糊自适应控制技术的应用，可以提高控制系统的稳定性，减少供热设备的不良运行状态，从而延长设备使用寿命，降低运行成本。

3.3循环泵智能变频调速技术

水泵的智能变频调速技术，已经广泛应用于空调、供热等系统中，特别是在集中供热分布式输配系统中，变频调速技术已经成为供热系统管网流量控制的重要技术支撑。

3.4计算机控制技术

对于上述几种供热智能控制技术而言，它们都是以计算机运行为基础的，利用计算机为技术应用平台，使计算机输出相应的控制信号。同时，较强的自我检测功能也是计算机控制系统本身所具有的，它能够迅速察觉到例如集中供热系统中存在的异常状态和故障，及时向操作人员或者控制系统发出提示、报警信号，如发现流量需要做出改变、控制器误动或者拒动时，及时校验并进行调节操作。另一重要优势就是可以建立大容量数据库，保存供热系统所有的历史记录，方便随时查阅和使用，且可以实现人机界面，操作方便，提高工作效率。

3.5远程监控与管理技术

远程监控与管理技术，是采用了基于互联网的多媒体信息技术与物联网技术，能够实现对供热系统的信息采集、存储、处理等多种功能，并完成远程实时监控、信息共享、流程控制等任务。集中供热领域常用的远程监控管理系统有：InTouch、SCADA、SEMS和iFIX。

4结束语

城市集中供热控制系统是基于集中供热的结构、运行方式及原理，并根据所要达到的调节效果和热用户的需热量进行设计搭建的具有控制调节功能的系统。控制系统为了更好地服务于城市集中供热，其要有可靠性强、高精度、自适应的特点。随着我国能源的不断消耗和供热规模的与之俱增，给集中供热控制系统带来了新的挑战和要求，需要对集中供热控制系统进行更深入的研究，进一步提升集中供热系统运行的稳定性、自适应性和节能性，这也是集中供热控制系统的发展方向。

参考文献

[1]丁大奎.集中供热自动化系统在供热管网中的实践探析[J].中国设备工程,2022,06(17):115-117.

[2]薛见海.热电厂节能型智能供热控制系统设计探析[J].中国高新科技,2022,17(03):31-32.