一种基于物联网的城市区域集中供热监控系统及供热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信息化的集中供热系统，特别涉及一种基于物联网的城市区域集中供热监控系统及供热系统。
【背景技术】
[0002]城市区域集中供热是一种将热源所产生的蒸汽或热水，通过热网向全市或部分地区的热用户供应生活用热的方式。实现集中供热是城市能源建设的一项基础目标，也是城市现代化建设的一个重要标志，更是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。
[0003]目前，随着经济社会的不断发展，集中供热行业在我国得到了迅速的发展。作为城市生活的核心行业之一，集中供热行业的良好发展有利于提高城市居民的生活水平，改善城市生活的空气质量，提高城市生产的能源利用率。据《中国城市建设统计年报》的统计数据显示，截至目前，我国已有360多个城市实现了市内统一的集中供热目标。
[0004]但是由于我国各地的气候条件有很大不同，对于已经普及集中供热系统的城市，它们大部分都分布在我国的东北、华北与西北地区。在这三大地区的很多城市中，集中供热系统得到了较大的推广，同时，这些城市中的集中供热系统也在快速的向规模化、大型化的方向发展。
[0005]其中，信息化的集中供热系统已经成为当前供热领域的主流供热系统。信息化的集中供热系统是基于集中供热的方式，结合信息技术实现的一种高安全性、低能耗性和低污染性的供热系统。集中供热是指以蒸汽或热水为热媒介，以供热管网的方式为某个特定区域提供热能的供热方式。集中供热系统是由热源、热网、热用户三个部分构成。此外，信息化技术是指应用现有的信息化设备和那些能够实现自动化调节、管理、监控、提供人性化服务的相关信息化技术。
[0006]需要说明的是:经研究发现，我国的热源供热能力普遍不足，且锅炉、换热站与楼宇大多采用独立运行的管理模式，这样的模式会造成缺乏全面、准确地运行分析，导致热源不能按照热网的实际需求及时调度，造成热力失调，影响供热效果等问题。
[0007]具体的说，城市区域集中供热系统的控制一般是采用分开控制的，热源、热网与热用户是单独进行管理的。信息化的集中供热系统的关键问题在于高效的实现各个参与单元间及时的自由通讯和反馈。由于传统通讯技术的发展限制，现阶段信息化的集中供热系统在信息交换效率上相对较低，使得大部分国内使用的集中供热系统的能源利用率低、服务比较单一。如何实现信息化的集中供热系统的单元间高效的、自由的信息交换是现阶段亟待解决的一个问题。因此，为避免上述技术问题，有必要提供一种先进的城市区域集中供热监控系统，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
[0008]鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于物联网的城市区域集中供热监控系统，该供热监控系统基于物联网技术对供热设备及用户等信息进行采集、传输与处理，进而实现对整个供热过程的实时监测，并根据采集的信息进行节能控制。
[0009]为了实现上述目的，本发明的技术方案:
[0010]一种基于物联网的城市区域集中供热监控系统，其特征在于:
[0011]包括感知层、网络层与应用层，所述感知层与所述应用层通过所述网络层相互传输数据信号；
[0012]所述感知层包括锅炉监控系统，换热站监控系统，楼宇监控系统以及气象数据采集系统；其中所述锅炉监控系统用于实时监控锅炉的供热运行状态并将采集到锅炉的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述换热站监控系统用于实时监控换热站的供热运行状态，并将采集到换热站的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述楼宇监控系统用于实时监控楼宇的供热运行过程，并将采集到楼宇的供热运行状态数据传输到所述网络层中；所述气象数据采集系统用于实时采集当前气象环境的气象参数数据，并将采集到的气象参数数据传输到所述网络层中；
[0013]所述网络层包括网络通讯服务器、中心管理服务器以及通讯网络，所述网络通讯服务器与所述中心管理服务器通过通讯网络相互传输数据信号；所述网络通讯服务器用于接收所述感知层上传的各供热运行状态数据并将所接收到的供热运行状态数据传输到所述中心管理服务器中；所述中心管理服务器用于将接收的所有的供热运行状态数据存储到内部数据库中并进行Web网页发布。
[0014]进一步的，所述锅炉监控系统包括:
[0015]多个用于采集锅炉供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
[0016]用于采集锅炉供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
[0017]接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的锅炉监控PLC控制器；
[0018]接收锅炉监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控锅炉供热运行状态情况的工程师站；
[0019]所述工程师站通过所述交换机与所述操作员站构成了监控局域网络，所述工程师站通过MPI通讯方式监控锅炉供热运行状态情况，所述操作员站通过监控局域网络进一步监控锅炉供热运行状态情况；
[0020]以及历史存档服务器，所述历史存档服务器通过所述监控局域网络接收锅炉供热运行状态数据进行归档并通过通信网络将所述锅炉供热运行状态数据上传至所述网络层。
[0021]进一步的，所述换热站监控系统包括:
[0022]多个用于采集换热站供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
[0023]用于采集换热站供热运行过程中各个电机转速信号并将采集到的转速信号转换成对应频率信号的变频器；
[0024]接收所述电信号及所述频率信号并将接收到的各个信号分别转换成相应数字信号的换热站监控PLC控制器；
[0025]以及接收换热站监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控换热站供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏。
[0026]进一步的，所述楼宇监控系统包括:
[0027]用于采集楼宇供热运行状态数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
[0028]接收各个传感器发送的楼宇供热运行状态数据并将所述楼宇供热运行状态数据转换成相应数字信号的楼宇监控PLC控制器；
[0029]接收楼宇监控PLC控制器上传的数字信号，用于实时监控楼宇供热运行状态情况的MCGS嵌入式触摸屏；
[0030]以及将所述楼宇供热运行状态数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
[0031]进一步的，所述气象数据采集系统包括:
[0032]多个用于采集供热系统周围的气象状况数据并将采集到的数据信号转换成对应电信号的传感器；
[0033]接收各个传感器发送的气象状况数据并将所述气象状况数据转换成相应数字信号的智能气象数据采集仪；
[0034]以及将所述气象状况数据上传至所述网络层的GPRS DTU通讯模块。
[0035]进一步的，本发明的目的还要提供一种城市区域集中供热系统，其特征在于:
[0036]包括锅炉、换热站、楼宇、各级供热管网、供热设备以及所述集中供热监控系统，所述锅炉与所述换热站通过一次供热管网连接，所述换热站与所述楼宇通过二次供热管网连接;
[0037]所述一次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括均压管、若干构成冗余结构的加压栗、若干构成冗余结构的一次网循环栗、若干构成冗余结构的一次网补水栗、一次网泄压阀以及一次网补水箱；所述一次供热管网、所述锅炉监控系统与所述换热站监控系统构成初级供热管控系统，通过所述锅炉监控系统与所述换热站监控系统上传的数字信号，实时监控锅炉与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到锅炉与换热站之间的供热运行状态情况控制锅炉各个电机以及一次供热管网各栗电机的启停动作，完成锅炉与换热站之间的供热管控；
[0038]所述二次供热管网除了包括相应的供热管道外，还包括电动开关阀、二次网泄压阀、若干构成冗余结构的二次网循环栗、若干构成冗余结构的二次网补水栗以及二次网补水箱；所述二次供热管网、所述换热站监控系统与所述楼宇监控系统构成二级供热管控系统，通过所述换热站监控系统与所述楼宇监控系统上传的数字信号，实时监控楼宇与换热站之间的供热运行状态情况，并通过监控到楼宇与换热站之间的供热运行状态情况控制电动开关阀与二次网泄压阀的开关以及二次供热管网各栗电机的启停动作，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
[0039]进一步的，所述气象数据采集系统将采集到的气象状况数据上传到所述网络层的网络通讯服务器中，然后通过通讯网络，所述网络通讯服务器中的室外温度气象数据能够分别被下传到所述换热站监控系统与所述楼宇监控系统中，从而使得换热站监控系统与楼宇监控系统基于统一的室外温度气象状况，完成换热站与楼宇之间的供热管控。
[0040]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0041]1.本发明基于物联网对某城市区域的供热过程进行远程监控，实现了供热数据的统计，供热系统的控制为供热服务决策与供热维护指导等功能，同时，本发明涉及到供热系统布局合理，各个子系统与子设备安装方便，便于进行系统拓展与二次开发；
[0042]2.本发明适用于集中供热过程的监控和管理，该系统可实现集中供热过程的全网集中控制，实现热源、热网与热用户的分散控制以及协调控制的功能，具有自动化程度高、可靠性好、能源消耗低等优点，适应于城市集中供热的发展趋势，具有广阔的应用前景，并将带来显著