作者：北京新城热力 赵文彬  王齐  谭浩

【关键词】供热　　能耗　　热计量　　信息化   

1         前言

北京新城热力有限公司于2004年在北京市通州区注册成立，是一家新兴的集中供热企业，也是北京市高新技术企业。公司主营业务包括向用户提供经营性暖气、冷气、生活用水等产品，向用户有偿提供冷暖工程、冷热系统建设、运营管理解决方案等服务，以及能源相关领域的项目投资、运营管理。

北京新城热力有限公司恪守“让用户享受温暖，让员工实现自我，为企业创造财富，为社会创造价值”的企业使命，秉承“真诚服务、快乐拼搏、团结创新”的企业精神，引用河北三河热电厂热电联产机组热源，以特许经营的方式向通州新城集中供热，规划供热面积3000万平方米。该项目作为京津冀区域合作的典范，得到国家发改委、北京市、河北省政府的高度重视和大力支持。通州新城作为北京市重点发展的新城之一、北京市规划建设的行政副中心，未来发展前景良好，远期规划面积将达到5000万平方米。

为了实现对生产数据的统一监管、调度管理、数据分析、节能降耗，公司建设了能耗管理及调度管理系统，该系统实现了能耗监管和调度管理两部分的功能，其中能耗监管功能包括：能耗统计分析、供热KPI指标体系管理、超标管理、负荷预测分析、运行跟踪分析、成本目标体系等，科学实时的统计分析热、水、电等能耗数据；根据气象、各站特性确定科学的能耗指标，并实现动态实时跟踪评估，对高耗能和较节能的热力站进行重点管理，从而全面、系统的分析和核算采暖季生产运行成本达到合理配置资源、均衡供热、节能降耗。调度管理功能包括：生产资料管理、气象管理、运行工况分析、经济运行分析、调度管理、应急预案等，通过采集热力站、热计量表的实时运行数据进行运算处理、趋势分析，均衡分配热源的输出，提供科学的控制策略。

2         系统体系架构

为了提高系统可维护性、可扩展性和安全性，系统采用多层体系结构，根据不同的技术条件和职能划分，我们将系统从上到下划分为业务层、应用层、数据层、应用技术层。

数据层采用Oracle11G大型数据库做为数据库服务器，充分利用Oracle高可靠性、高稳定性、高性能的优点。

业务层应用MVC框架技术实现界面和逻辑分离。

应用层采用国际流行的轻量级Web服务器Tomcat。

应用技术层包括：J2EE、EJB、SSH、JSP、JSF等技术。

系统体系架构图如图1所示：

图1 系统体系架构图

系统开发框架采用先进的J2EE框架技术，分为客户层组件（应用客户端程序和浏览器）、Web 层组件（Java Servlet和Java Server Pages（JSP））、业务层组件（Enterprise JavaBeans（EJB））、企业信息系统层组件(DB、ERP)。

开发框架图如图2所示：

图2 开发框架图

3       系统功能介绍

3.1系统功能架构

系统功能包括以下部分：基础信息管理、气象管理、运行工况、室温分析、热量预测、能耗分析、调度管理、应急管理、日常事务、系统维护。

基础信息管理：实现对热源、换热站、热用户基础档案的管理。

气象管理：实现对天气信息的管理，如天气预报、实时天气等。

运行工况：实现对工况信息的实时监控及分析功能。

室温分析：实现对用户室温的实时监控及分析功能。

热量预测：实现根据天气预报及面积等信息进行热量预测。

能耗分析：实现对换热站、热用户的能耗分析功能。

调度管理：实现调度值班、交接班、调度指令功能。

应急管理：实现应急预案、应急流程管理。

日常事务：实现通讯录、文件管理、公告管理功能。

系统维护：实现用户及角色、及其他基础参数维护。

  图3 系统功能架构图

3.2功能描述

3.2.1 基础信息管理

通过系统对热源、换热站、用户台帐等生产资料信息的进行有效的管理，能够方便地查询其基础信息、相关设备、附属文件、检修、故障等信息，并能统计一段时间的故障次数，为生产调度工作提供依据。

图4 基础信息管理

3.2.2 气象管理

能够读取互联网当地气象信息，包括实况、预报等信息，通过曲线等方式进行展示，以便进行历史能耗的分析以及未来供热调度的依据。

图5 天气预报 

图6 天气实况

3.2.3 运行工况

运行工况数据信息包括热源、换热站、用户四大方面的实时监测数据。

调度人员可自行设计时间间隔，定期刷新，读取各类实时信息。并且可以对各类参数设置其数据正确性条件，例如上下限的设置，参数之间关系设置等，从而对异常数据系统可以自行判断分析。

对于异常数据系统会进行报警，通过不同的颜色状态显示不同的错误，例如红色超限，蓝色异常等，对于异常数据系统提供人工维护的功能，除了保留原始监控数据留下，统计分析主要参考人工调整后的信息进行，从而保证后面调度工况分析的正确性。

按照管理规定，对实时数据进行分析，对调度所关注的工况异常等信息支持数据检索、查询，报警。

对于实时工况，系统以图表等方式将多个站工况参数进行对比分析，给调度提供工况调整的依据。

实时数据结合地图(百度)工具，实现在地图中直观查看换热站实时工况信息的功能。

图7地图查看实时数据

图8 历史工况曲线

图9 工况对比分析

3.2.4 室温分析

对用户室温实时监控，通过用户所属换热站，折算换热站室温，将换热站室温、最近一小时的站阀门开度、不热用户数占总用户的百分比作为参数，折算出建议阀门开度，指导调度人员进行供热调控。

通过室温排名，快速定位不热及过热点，使调度人员及时掌握最末端的供热情况，及时对供热方案做出调整。

图10 室温排名

3.2.5 负荷预测

供热运行期，系统能够根据实时工况、实际气象预报、实际供暖负荷等信息，自动计算出理想的供热调整量，结合调度人员人工的判断，最终制定出不同时期实际调度运行方案，从而指导调度人员的具体工作，并且作为后期供热量调度分析的判断依据。

系统提供有效的分析手段，能够方便地随时掌握各热源实际供热量与采暖期预测运行方案、实际调度运行方案之间供热量的差异，从而能够及时调整后期的工况。

系统对实际耗热量与预测量进行对比分析，为生产调度提供依据，从而分析出各个换热站热耗实际调度水平。

图11 负荷预测跟踪

3.2.6 能耗分析

数据分析、统计功能。结合实际情况，建立各种统计方式的模型，进行数据统计、分析，甚至挖掘，得出最后结论，为制订供热企业的节能标准提供基础数据。热耗、水耗、能源单耗、能效KPI指标的柱状图、线图、饼图显示等。

系统通过对气温、生产等相关信息多种形式的展示、分析、挖掘，分析，按照科学的计算方法加以人工的调整建立热源、站以及用户各级能源消耗的指标，为科学核算供热成本及节能降耗工作提供依据

通过指标体系，对各个时段的供热的质量、能耗的水平等进行评价分析，对超标等信息甚至报警，从而公司相关的管理人员，可以及时掌握自己的所负责的相关的各项指标，从而有效地进行运作；对于各级管理部门，可以有效的监管，控制各个基层的情况，对当前的所采取的供热策略和方法进行评估和调整，从而不断提高供热质量和热网的经济运行水平，不断提高企业的技术水平和科学化管理程度；此外，在对历年数据分析的基础上，可以预测未来热力供应趋势。

图11 能耗分类汇总

图12 换热站能耗统计

3.2.7 调度管理

包括调度班组维护、交接班、调度值班日志、调度指令执行功能。

班组维护功能实现值班表维护功能，定期由调度人员输入作为值班安排。

交接班功能实现值班人员的交接以及上班调度工作的交接。

调度日志记录实现值班人员根据自己实际的值班情况，做一个工作记录，把在值班过程中遇到的问题及时的录入系统中，方便下一班次处理。还可以根据条件查询工作人员所需要的日志记录信息

调度指令功能实现调度指令的编制、审批、下达、跟踪、执行等内容，实现调度任务的闭环管理。

3.2.8 应急管理

包括具备各类应急预案的专家库，生产运行应急事件管理以及现场重大缺陷的处理方案等信息。

应急预案功能实现根据上报的紧急事件形成的处理方案，一个事件可能对应对个处理方案，择优而取。

应急事件处理功能实现对应急事件的上报、处理、跟踪。

4         结束语

通过建设能耗监管及调度管理系统，实现了公司生产运行数据的信息化、集中化管理，提高了数据的有效性、一致性和共享性，实现了数字化的调度管理流程，通过对能耗数据进行科学分析，实现包括能耗、单耗等能耗信息的统计分析，根据实时外温、供热负荷等数据进行能耗的科学预测，实现了能耗指标化管理，对超标或者供热量不足等问题及时进行预警，提高了监管的科学性。

参考文献

[1]顾孔满，孙建新.用信息技术改造供热企业的必要性和可行性[J]，科技与企业，2004(6);138-139.

[2]张拓.供热企业管理系统的设计与实现[D]，哈尔滨：黑龙江大学，2013.

[3]胡忠德，严启，彭顺风，基于OPC技术的数据采集系统[J]，自动化技术与应用，2008，（11）