摘要：近年来随着工业互联网技术在供热行业的推广应用，城市城镇供热已从局部自动化程度过渡为基于网络的热网自动化，并向供热链路整体互联化智能化发展。现阶段国外供热链路已从供热链路“热源-换热站”逐渐向“热源-换热站-热用户”的模式进行精确化、精细化、智能化的方向发展。本文对工业互联网热网与热用户大数据应用监控管理系统进行了比较全面的论述，有助于推动其在更大的范围内进行推广应用。
一、前言
目前国外为向精确化、精细化、智能化供热目标迈进，已推行热力公司以“热”的方式向热用户端以供热管网传输的方式使热用户端室内温度自行调节，保证供热舒适性。热力公司通过各个热用户端使用热的情况合理性调节热的生产、分配、输送过程，进而达到精确化、精细化、智能化供热，最终实现供热舒适化、热能合理性生产达到节能降耗的目的。我国现阶段城市城镇供热已从人工监控调度方式转为利用局部自动化技术控制，“热源-换热站-热用户”链路中热源利用DCS技术已实现监控，换热站环节部分利用自动化技术实现局域网内监控，但热用户端系统如何有效接入热源-换热站，并形成源网荷一体化的智能综合服务系统尚处于探索研究阶段。
二、大数据应用监控管理系统的构成
1-功能模块
基础功能：数据采集功能，热量按需调节，设备控制功能，数据传输功能，实时参数显示功能，实时报警及管理，数据分析及报表打印功能，系统设置功能，设备供应管理功能，系统建设管理功能等。针对性功能：热用户端楼栋的分时分区、自动调节的功能；热用户以热的形式提供个性化的室温控制功能；热用户历史缴费情况、可用热等参数明细展示；为热力公司提供热用户管理功能；为热力公司提供真实有效的供热投诉及解决功能等。
2-系统架构
系统由数据中心和若干个热用户远程控制终端以及相关的通讯网络组成。系统为拓扑结构支持扩展，分为三层级架构，具体表现为：管理级、控制级、现场级，如图1所示。
3-数据采集系统
工业互联热网与热用户大数据应用监控管理系统安装在作为数据中心的服务器上，该服务器将采集现场控制机的数据，监测现场控制机的运行情况并指导操作员进行操作。服务器定期从现场控制机采集数据以保证其数据库不断更新。实时监控热力站/换热站运行情况。系统数据采集层：采用了批量采集和消息队列的技术，采集汇聚了B数据采集（换热站基础信息数据、换热站设备运行数据、热网管网数据、热源锅炉数据）、M数据采集（热力公司基础数据、管理数据、运维数据）；数据处理与计算层：采用数据模型批处理与单数据处理结合的方式，数据模型批处理主要处理换热站运行数据报警、存储方式，热网管网数据异常分析，巡检回传数据分析处理等；单数据处理结合统一监控中心控制命令进行实时监控处理。数据采集与传输：系统支持与莫迪康的ModbusTcpServer通过以太网进行通讯，使用的协议为支持协议Modbus标准协议。使用该ModbusTcpServer协议，定义热力站设备，定义时定义设备时请选择：[PLC]>[莫迪康]>[ModbusTcpServer]>[TCP]。定义设备后，依据对接监控内容点号，定义变量。除此定义规则外，变量定义时其他属性分为公共基本属性、IO属性、报警属性、历史属性四个部分。公共基本属性包括：初始值、最小值、做大值、死区、状态、记录事件、安全区、拓展域、状态枚举等属性；IO属性包括：访问名称、采集设置（强制读、强制写、允许）、最小实际值、做大实际值、数据转换设置（线性、开方、查表、累计、无）等属性；报警属性包括是否启用报警、受限报警设置、变化率报警、偏差值报警、状态报警、报警组、界限值、报警约束、报警文本、优先级、状态报警表等属性；历史属性为历史数据记录设置内容有无（即不做历史记录）、改变记录（设置死区）、间隔记录（自定义记录时间间隔）、备份、每次采集记录等参数。
二、大数据应用监控管理系统的优势
1-能够对热网用户的楼栋端进行精准监控调节
通过实时监控小区、楼栋电动阀门、流量阀门开度等运行情况，结合“互联网+北斗”热网运营管理系统提供的整个热网供热历史数据中挖掘出不同室外温度、天气下的二网供回水温度、压力等参数，进行楼栋分时分区调节，计算各个小区、楼栋的耗热需求，合理性调节小区、楼栋外控制阀（电动调节阀、流量阀等），自动分配热用户所需热量；同时系统自动为热力公司核算换热站供热量，为生产调度提供辅助策略，实现按需供热，保质保量，节能运行。
2-为热网用户提供个性化的室温控制和用能
采用分户热计量的管控方式，对二网热用户进行数字化、智能化、网络化的控制管理。一方面满足热用户根据自身要求，利用热用户室内温度控制装置（如暖气温控阀、流量调节阀）在一定范围内进行自主调节，实现个性化室温控制；另一方面供热企业通过监控热用户室内安装的热计量表、阀的数据，清晰专业的分析计算数据背后的用热趋势、规律和需求变动，为供热企业转变生产方式、经营管理方式，实现更好的热平衡、热体验、热效率，为更节约的能源管理提供巨大的帮助，为推进供热领域的数字化、网络化、智能化技术的发展提供有力的依据，是在供热领域中实现工业互联网、物联信息化、工控自动化、云计算等技术的应用。
3-改善热网用户的热计费收费
一方面实现对供热热用户端的缴费情况进行管理，管理热用户端供热面积、供热热计量、单位面积供热系数、单位热负荷系数等，以供热季的形式按照面积法或流量算法选择缴费。提供小区（或楼栋）缴费总价、缴费占比、未缴费占比、报停情况、报停占比等，若占比率未达标则自动关断楼栋供热调节阀不予提供供热服务。另一方面，为热用户的缴费提供历史用热量、历史缴费情况、剩余可使用热量等明细，使热用户清晰明确的掌握用热情况。
4-提高热网用户投诉的解决效率
通过提供热力投诉模块，接到供热投诉时记录投诉内容，包括小区、楼栋、单元、住户、问题、处理方式等，解决热用户所投诉问题，并依据系统采集的住户室内温度等参数处理投诉或供热异常，可有效提高现阶段缴费难、缴费差、虚投诉等问题。
三、结语
总而言之，工业互联网热网与热用户大数据应用监控管理系统能够实现对每个热用户的控制，单独调节某户不会影响其他热用户的正常供热，通过工业自动化、网络传输设备、互联网采集的热计量数据及时、清晰、明确的判断热用户实际的供热状态，实时监测热用户端室内温度、用热量等数据为解决热力公司投诉问题和热计量收费提供有力依据，反过来热计量收费的缴费。指导系统后台关启热用户端流量阀等以控制供热服务；为热力公司、热用户提供历史缴费情况、可用热等参数明细、用户管理等服务；提供真实有效的供热投诉及解决方式等。通过本系统智能化、自动化功能的实现，一方面提高供热公司的热服务技术水平和工作效率，另一方面实现了节能降耗。
作者：李进平 刘凤凤 郭治江 单位：山西北斗位汛电子技术有限公司
