一种智能供热站系统的制作方法

1.本实用新型属于采暖供热技术领域，尤其涉及一种智能供热站系统。


背景技术：

2.集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源，改善人民生活，而且能节约能源，减少城市污染，有利于城市美化，有效地利用城市有效空间。所以，集中供热具有显著的经济效益和社会效益。
3.集中供热系统由热源、供热管网、热用户三部分组成。集中供热热源包括热电联产的电厂、集中锅炉房、工业与其他余热、地热、核能、太阳能、热泵等，亦可是由几种热源共同组成的多热源联合供热系统。热源分布要尽量集中、合理，而热源设备尽量选择高参数、大容量、高效率的设备。热源的位置应尽量设在热负荷中心，并根据燃料运输、热力管网和输电出线、水源、除灰、地形、地质、水文、环保、综合利用等诸因素，通过技术经济比较确定。集中供热热源、热力管网和热用户设施要统一规划、统筹安排、同步建设，尽早发挥集中供热的经济效益和社会效益。
4.供热站又称热力站，是热力集中、交换的地方，按供热形式分直供站和间供站，前者是电厂直接供用户，温度高，控制难，浪费热能，是最初电厂余热福利供热的产物。随着商品经济发展，热商品化，热力公司开始提高供热质量，才有间供站，当前集中供热是发展方向，以间供站为主。
5.当前的供热站智能化程度较低，供热站运行管理仍处于手工操作阶段，影响了集中供热优越性的充分发挥。主要反映在：缺少全面的参数测量手段，无法对运行工况进行系统的分析判断；系统运行工况失调难以消除，造成用户冷热不均；供热参数未能在最佳工况下运行，供热量与需热量不匹配；运行数据不全，难以实现量化管理。


技术实现要素：

6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、提升供热站的自动化运转水平以及管理水平的智能供热站系统。
7.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种智能供热站系统包括用于采集供热站信息的信息采集单元、用于获取供热站设备状态的设备状态监控单元、用于判断供热站故障的故障判断单元以及为供热站提供无人值守控制的无人值守单元；还包括数据服务器、web服务器、操作主机以及多个监控主机，各功能单元以及数据服务器、web服务器、操作主机、多个监控主机通过工业以太网通信连接。
8.本实用新型的优点和积极效果是：
9.本实用新型提供了一种结构设计合理的智能供热站系统，与现有的供热站控制系统相比，通过设置信息采集单元、设备状态监控单元、故障判断单元和无人值守单元，提升
了供热站系统的自动化水平以及信息化的水平。通过设置信息采集单元，实现了对供热站各项信息的自动采集，便于运维人员随时获取下辖各供热站的数据信息。通过设置设备状态监控单元，实现了对供热站各主要设备状态的及时获取，便于运维人员随时掌握下辖各供热站的设备运转情况。通过设置故障判断单元，实现了对供热站各主要设备发生故障情况的自动判断，便于运维人员及时获取下辖各供热站的设备故障情况。通过设置无人值守单元，实现了供热站的无人值守运转。
10.通过设置数据服务器，实现了存储数据和提供基本数据服务的技术效果，通过设置 web服务器，提供了网上信息浏览的服务。通过设置操作主机，实现了供热站的远程人工操作控制。通过设置多个监控主机，提供了多个对供热站运行状态进行监视的窗口。
11.优选地：信息采集单元包括信息采集控制器，一次供水压力传感器、一次供水温度传感器、一次回水压力传感器、一次回水温度传感器、一次管网流量传感器均与信息采集控制器连接，二次供水压力传感器、二次供水温度传感器、二次回水压力传感器、二次回水温度传感器、二次管网流量传感器、室外温度传感器均与信息采集控制器连接，增压泵变频驱动器、循环泵变频驱动器、补水泵变频驱动器、补水箱液位传感器均与信息采集控制器连接；还包括无线通信模块。
12.优选地：信息采集单元还包括视频监控模块以及站内存储模块，两者与信息采集控制器连接。
13.优选地：设备状态监控单元包括设备状态监控控制器，增压泵泵后流量计、循环泵泵后流量计、补水泵泵后流量计和补水箱液位传感器均与设备状态监控控制器连接，换热器一次侧入口流量计、换热器一次侧出口流量计、换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计均与设备状态监控控制器连接；还包括无线通信模块。
14.优选地：设备状态监控单元还包括站内存储模块，站内存储模块与信息采集控制器连接。
15.优选地：故障判断单元包括故障判断控制器，增压泵泵后流量计、循环泵泵后流量计、补水泵泵后流量计和补水箱液位传感器均与故障判断控制器连接，换热器一次侧入口流量计、换热器一次侧出口流量计、换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计均与故障判断控制器连接；还包括无线通信模块。
16.优选地：故障判断单元还包括站内显示模块和站内存储模块，两者与故障判断控制器连接。
17.优选地：无人值守单元包括无人值守控制器，一次供水压力传感器、一次供水温度传感器、一次回水压力传感器、一次回水温度传感器、一次管网流量传感器均与无人值守控制器连接，二次供水压力传感器、二次供水温度传感器、二次回水压力传感器、二次回水温度传感器、二次管网流量传感器、室外温度传感器均与无人值守控制器连接，增压泵变频驱动器、循环泵变频驱动器、补水泵变频驱动器、补水箱液位传感器均无人值守控制器连接，一次管网流量调节阀、二次管网流量调节阀、一次管网泄压安全阀和二次管网泄压安全阀均与无人值守控制器连接；还包括无线通信模块。
18.优选地：无人值守单元还包括站内显示模块和站内存储模块，两者与无人值守控制器连接；视频监控模块与无人值守控制器连接。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
20.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
21.请参见图1，本实用新型的智能供热站系统包括用于采集供热站信息的信息采集单元、用于获取供热站设备状态的设备状态监控单元、用于判断供热站故障的故障判断单元以及为供热站提供无人值守控制的无人值守单元。其中，信息采集单元用于获取供热站的运行信息，设备状态监控单元用于获取供热站的主要设备的运行状态，故障判断单元用于判断供热站的主要设备产生故障的情况，无人值守单元用于对供热站提供无人值守的控制功能，达到无人值守运转的技术效果。
22.还包括数据服务器、web服务器、操作主机以及多个监控主机，各功能单元以及数据服务器、web服务器、操作主机、多个监控主机通过工业以太网通信连接。其中，数据服务器用于存储数据并提供基本的数据服务，web服务器用于提供网上信息浏览的服务，操作主机用于供热站的远程人工操作控制，多个监控主机分别位于不同的位置，提供多个对供热站运行状态进行监视的窗口。数据服务器、web服务器、操作主机以及多个监控主机构成了集中供热的管理后台系统，每个管理后台系统下辖多个供热站，同时实现对多个供热站的管理工作。
23.工业以太网是基于ieee 802.3(ethernet)的强大的区域和单元网络。工业以太网，提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内部互联网(intranet)，外部互联网 (extranet)，以及国际互联网(internet)提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10m波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100m波特率快速以太网(fast ethernet，符合ieee 802.3u的标准)也已成功运行多年。
24.一般情况下，供热站的主要设备有：换热器、一次管网和二次管网，其中一次管网连接在换热器的一次侧，二次管网连接在换热器的二次侧。在一次管网上安装有一次管网流量传感器和增压泵，增压泵用于提高一次管网内的水压，保证一次管网内的水流流动，在二次管网上安装有二次管网流量传感器和循环泵，循环泵用于为二次管网内的水流提供动力。在换热器的一次侧入口安装有一次供水压力传感器和一次供水温度传感器，在换热器的一次侧出口安装有一次回水压力传感器和一次回水温度传感器，在换热器的二次侧入口安装有二次供水压力传感器和二次供水温度传感器，在换热器的二次侧出口安装有二次回水压力传感器和二次回水温度传感器。
25.通常情况下，一次管网中的水温需要根据室外温度进行修正，因此在供热站的室外通常设置室外温度传感器。
26.由于二次管网中存在水源消耗，因此需要在供热站内配置补水箱，为了监视补水箱内的水位，在补水箱上设置补水箱液位传感器。在补水箱与二次管网之间的管路上安装有补水泵，在二次管网内需要补充水源时，补水泵启动。
27.前述增压泵、循环泵和补水泵均采用变频控制，因此在供热站内设置与增压泵连接的增压泵变频驱动器、与循环泵连接的循环泵变频驱动器、与补水泵连接的补水泵变频
控制器。
28.为了对一次管网和二次管网内的水源流量进行调节，在一次管网上设置一次管网流量调节阀，在二次管网上设置二次管网流量调节阀。为了在管网内的压力超限时产生泄压安全效果，在一次管网上设置一次管网泄压安全阀，在二次管网上设置二次管网泄压安全阀。
29.如图中所示，信息采集单元包括信息采集控制器，一次供水压力传感器、一次供水温度传感器、一次回水压力传感器、一次回水温度传感器、一次管网流量传感器均与信息采集控制器连接，二次供水压力传感器、二次供水温度传感器、二次回水压力传感器、二次回水温度传感器、二次管网流量传感器、室外温度传感器均与信息采集控制器连接，增压泵变频驱动器、循环泵变频驱动器、补水泵变频驱动器、补水箱液位传感器均与信息采集控制器连接。
30.信息采集控制器基于plc芯片搭建，包括必要的模数转换电路、电源管理电路等，接收与之连接的部件的信号并转换成数字量。
31.还包括无线通信模块，无线通信模块通过工业以太网与集中供热管理后台通信连接，将本单元收集得到的供热站运行信息上传至集中供热管理后台。运行信息包括：一次供水的压力和温度、一次回水的压力和温度、二次供水的压力和温度、二次回水的压力和温度、室外温度、一次管网和二次管网的流量、增压泵的转速、循环泵的转速、补水泵的转速以及补水箱中的液位高度，其中增压泵的转速、循环泵的转速、补水泵的转速经由增压泵、循环泵和补水泵三者的变频驱动器直接获取。
32.为了对供热站内进行视频成像监控，本实施例中，信息采集单元还包括视频监控模块以及站内存储模块，两者与信息采集控制器连接。其中，视频监控模块为摄像头，站内存储模块用于存储采集得到的站内信息以及摄像头采集得到的视频信息，前述站内信息和视频信息经由无线通信模块上传至集中供热管理后台，同时在站内存储模块中存储，作为本地备份。
33.如图中所示，设备状态监控单元包括设备状态监控控制器，增压泵泵后流量计、循环泵泵后流量计、补水泵泵后流量计和补水箱液位传感器均与设备状态监控控制器连接，换热器一次侧入口流量计、换热器一次侧出口流量计、换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计均与设备状态监控控制器连接。
34.设备状态监控控制器基于plc芯片搭建，包括必要的模数转换电路、电源管理电路等，接收与之连接的部件的信号并转换成数字量。
35.增压泵泵后流量计、循环泵泵后流量计和补水泵泵后流量计三者是为了评价增压泵、循环泵和补水泵三者各自的运转情况而增设，通过获取这三个泵体后方的流量实现对泵体是否正常运转进行检测评价。通过将换热器一次侧入口流量计与换热器一次侧出口流量计检测的流量数据进行比较，实现对换热器一次侧是否泄漏进行评价，通过将换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计检测的流量数据进行比较，实现对换热器二次侧是否泄漏进行评价。
36.还包括无线通信模块，无线通信模块通过工业以太网与集中供热管理后台通信连接，将本单元收集得到的设备状态信息上传至集中供热管理后台。设备状态信息包括：增压泵的运转情况、循环泵的运转情况、补水泵的运转情况、补水箱的液位情况、换热器一次侧
是否泄漏以及换热器二次侧是否泄漏。
37.本实施例中，设备状态监控单元还包括站内存储模块，站内存储模块与信息采集控制器连接。站内存储模块用于存储采集得到的站内信息，前述站内信息经由无线通信模块上传至集中供热管理后台，同时在站内存储模块中存储，作为本地备份。
38.如图中所示，故障判断单元包括故障判断控制器，增压泵泵后流量计、循环泵泵后流量计、补水泵泵后流量计和补水箱液位传感器均与故障判断控制器连接，换热器一次侧入口流量计、换热器一次侧出口流量计、换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计均与故障判断控制器连接。
39.故障判断控制器基于plc芯片搭建，包括必要的模数转换电路、电源管理电路等，接收与之连接的部件的信号并转换成数字量。
40.如前所述，通过增压泵泵后流量计来检测增压泵是否正常运转，通过循环泵泵后流量计来检测循环泵是否正常运转，通过补水泵泵后流量计来检测补水泵是否正常运转，通过将换热器一次侧入口流量计与换热器一次侧出口流量计检测的流量数据进行比较，实现对换热器一次侧是否泄漏进行检测，通过将换热器二次侧入口流量计和换热器二次侧出口流量计检测的流量数据进行比较，实现对换热器二次侧是否泄漏进行检测。
41.还包括无线通信模块，无线通信模块通过工业以太网与集中供热管理后台通信连接，将本单元获取的故障信息上传至集中供热管理后台。故障信息包括：增压泵是否正常运转、循环泵是否正常运转、补水泵是否正常运转、补水箱是否超高限或者低限、换热器一次侧是否泄漏以及换热器二次侧是否泄漏。
42.本实施例中，故障判断单元还包括站内显示模块和站内存储模块，两者与故障判断控制器连接。其中，站内存储模块用于存储得到的站内信息，前述站内信息经由无线通信模块上传至集中供热管理后台，同时在站内存储模块中存储，作为本地备份。显示模块用于在站内对故障信息进行显示，具体地，显示模块可以包括液晶显示屏，在液晶显示屏的页面上显示有站内设备布局图以及管线线路图，在前述主要设备即换热器、增压泵、循环泵、补水泵和补水箱的相应位置设置故障指示标志(如状态正常时显示绿色、状态异常时显示红色)，在故障判断单元判断设备出现故障时，在显示模块上进行相应的显示，便于维保人员快速找准故障设备的位置。
43.如图中所示，无人值守单元包括无人值守控制器，一次供水压力传感器、一次供水温度传感器、一次回水压力传感器、一次回水温度传感器、一次管网流量传感器均与无人值守控制器连接，二次供水压力传感器、二次供水温度传感器、二次回水压力传感器、二次回水温度传感器、二次管网流量传感器、室外温度传感器均与无人值守控制器连接，增压泵变频驱动器、循环泵变频驱动器、补水泵变频驱动器、补水箱液位传感器均无人值守控制器连接，一次管网流量调节阀、二次管网流量调节阀、一次管网泄压安全阀和二次管网泄压安全阀均与无人值守控制器连接。
44.无人值守控制器基于plc芯片搭建，包括必要的模数转换电路、电源管理电路等，接收与之连接的部件的信号并转换成数字量。无人值守控制器根据获取得到的站内运行信息，结合内置的判断规则，对供热站进行无人值守的控制。
45.具体地，无人值守控制器检测获取室外温度数据、一次管网的当前流量数据、二次管网的当前流量数据，换热器一次侧的一次供水压力数据和温度数据、换热器一次侧的回
水压力数据和温度数据、换热器二次侧的供水压力数据和温度数据、换热器二次侧的回水压力数据和温度数据以及补水箱的液位数据，根据内置控制规则，通过对增压泵变频驱动器及增压泵、一次管网流量调节阀进行控制，实现对一次侧工况的调节控制，通过对循环泵变频驱动器及循环泵、二次管网流量调节阀进行控制，实现对二次侧工况的调节控制，综合实现一次管网与二次管网之间工况的匹配。
46.当二次管网内需要补水时(检测到二次管网内的水压下降)，则无人值守控制器通过补水泵变频驱动器驱动补水泵动作，向管网内补水。通常情况下，补水箱设施设置浮球阀，当液位低于一定值时，浮球阀自动开启通过水管补水，因此无需提供额外的控制。
47.还包括无线通信模块，无线通信模块通过工业以太网与集中供热管理后台通信连接，将本单元的信息上传至集中供热管理后台，并且接收集中供热管理后台发送的控制指令。在集中供热管理后台的操作主机上设置对供热站的操作界面，在该操作界面上能够手动对供热站内增压泵、循环泵、补水泵的起停以及转速进行控制，也能够对一次管网的流量和二次管网的流量进行手动控制。
48.当无人值守控制器检测到一次管网和/或二次管网内的压力超限时，通过开启相应的一次管网泄压安全阀和/或二次管网泄压安全阀对管网进行泄压，保证运行的安全性。
49.本实施例中，无人值守单元还包括站内显示模块和站内存储模块，两者与无人值守控制器连接；视频监控模块与无人值守控制器连接。其中，站内存储模块用于存储得到的站内信息以及摄像头采集得到的视频信息，前述站内信息和视频信息经由无线通信模块上传至集中供热管理后台，同时在站内存储模块中存储，作为本地备份。
50.该站内显示模块用于显示供热站的无人值守运行情况，具体地，站内显示模块可以为液晶显示屏，在液晶显示屏上显示模拟化的整个供热站系统(包括关节设备以及管路、阀门等)，并采用动态变化的箭头等标示介质流向，采用文本框等显示关键位置的压力/温度信息等。
51.视频监控模块可以为摄像头，此摄像头的作用是对供热站的关键位置进行重点监视，便于集中供热管理后台及时发现供热站的现场异动情况，并作出及时处理。