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京源中科科技股份有限公司

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發布時間:2020-06-15


京源中科科技股份有限公司

基于大數據的供熱節能測量監控系統應用與研發

      京源中科科技股份有限公司成立于2003 年,主營業務:智慧水計量產品及系統、智慧熱計量產品及系統、智慧防汛技術、系統集成、軟件開發、技術服務等。智慧熱計量產品被住建部列為“全國建設行業科技成果推廣項目”。
      京源中科不斷創新提高計量技術,強化智能計量產品的成果轉化,積極響應市局強檢計量器具下移布局工作,主動承擔社會責任,認真探索計量數據采集分析應用系統,加快建設面向社會的計量保障能力,為政府分憂、為社會服務。
      京源中科研發中心被認定為“北京市級企業科技研究開發機構”。于2015 年、2019 年連續被北京市市場監管局授予“專項計量授權單位”。2017 年被中關村標準化協會批準成立“能源計量分技術委員會”。
      公司申請專利及軟著近100 項,參編各類技術標準20 多項。榮獲“高新技術企業”“北京市專利示范單位”“中關村高新技術企業”“雙軟企業”“中關村標準化試點單位”“信息系統集成及服務三級資質”“北京市誠信創建企業”等。公司通過測量管理體系、信息技術服務、信息安全、社會責任、質量、環境、安全等管理體系,提升了企業管理水平。

      一、項目背景
     據2016-2021 年節能減排行業深度分析及“十三五”發展規劃指導報告表明,能源結構調整,加快綠色、低碳發展, 提高能源系統效率,追求經濟運行效益將成為今后發展的主要目標。通過產業結構調整、技術進步、能效標準管理,多管齊下節能提效,實現“能源總量和強度的雙控”。
      隨著我國對公共建筑節能要求的不斷提高和供熱收費體制改革,采用先進技術,改革供熱模式和系統,供熱按戶計量、按用熱量收費,取代按采暖面積均攤。在國家推行公共建筑供熱系統和模式改革、節約能源、保護環境的背景下,新型供熱控制及熱計量系統的研究具有重要的現實意義。在冬季供暖期,公共建筑內的作息時間是相對固定的。在非作息時間內,如果依然采用和作息時間相同的溫度進行供暖勢必造成很大的浪費。因此對公共建筑進行節能改 造具有重要的作用。

      實現熱計量運行狀態與運行參數的監測與記錄,提高系統自動化水平,便于發現故障,減少系統維護的投入,提高運行效率,減少人力資源的浪費。通過對公共建筑集中供暖系統的監測,積累運行信息數據庫,建立優化數學模型,更好的分析供熱運行,實現供熱負荷按需調節,可以為供熱系統的總體優化提供基礎;建立系統監控平臺,采用合理的熱負荷調節方法,提高系統智能化水平,實現供熱質量的提高,降低能耗,減輕環境污染,實現經濟效益與社會效益的雙贏。
      二、技術措施
      大數據云平臺(結構圖見圖1)的建設,是該項目的主要核心技術,經過多年的項目研發經驗積累和實際項目驗證,具有超高的穩定性,免除了云計算的后顧之憂。用虛擬化進行服務器整合,將物理服務器硬件的利用率從15%提高到85%。資金的開銷減少高達70%,同時管理運維等開銷減少40%。使用虛擬化平臺的 IT 基礎架構,任何業務系統都可以輕松實現系統的高可用保護,操作配置更簡單、靈活, 通過管理客戶端可以隨時更改和應用不同的高可用方案。使用虛擬化實現靈活的 IT 基礎設施管理,將硬件計算資源進行整體規劃,需擴展購置,并且可以將新的設備輕松加入現有基礎設施平臺,真正做到按需實現平滑的系統擴容。
      供熱行業管理信息系統平臺可通過專線或互聯網方式與控制中心連接,得到采集終端上傳來的鍋爐房、換熱站實時數據,歷史數據存檔,為后續統計分析積累大數據。當狀態監控設備因狀態超標而被觸發時,監控管理平臺會立刻收到警報信息,管理人員可以查看到該狀態監控設備的具體位置及相關信息,管理員可查看報警后上傳的狀態數據。


      1.     物聯網智能終端采集系統,是系統采集終端與設備的通信。上位機通過對GPRS 模塊的配置,可以將智能終端連接到Internet。DHT11 接口用于連接溫濕度傳感器,實現對溫度、濕度信號的采集。LED 指示燈可以實時顯示DI、DO 及智能終端電源狀態。本項目具有開放通信協議,自身帶控制接口,能夠為開發人員的工作帶來便利,提高開發效率,節約開發成本等優點。
      2.     根據監測目標的實際情況制定切實可行的監測方案,通過標準的能源計量器具,獲得真實的、準確的能耗數據遠程監測參數。
對居民區的供暖鍋爐房的供暖質量及能源消耗狀況進行實時監測,及時發現、糾正用能浪費現象,制定合理科學的能源規劃使用方案,根據不同行業、不同系統能源消耗綜合水平和特點,進行數據分析,實時進行供熱系統安全預警、運行預警和能耗預警。
能耗監測功能建設可分為感知、傳輸和智能處理三部分,實現了對供暖單位運行鍋爐實時在線監測,為政府供暖管理提供了信息化手段。
      3.     基于大數據的公共建筑供熱節能采集管理系統:在一個供熱區域中,一般既有24 小時需熱的熱用戶,也有只需要工作時間供熱的熱用戶,家屬樓,商戶。兩者的用熱需求不一樣,如果按照傳統的供熱方式,商戶在晚上將白白浪費很大一部分能源,為此,要對商戶進行單獨的樓宇分時分溫控制。樓宇分時分溫控制器根據用戶的設定室內溫度需求,自動控制入戶熱水流量,從而達到按需供熱,精確控制室內溫度,滿足不同時段用熱的目的。
      三、具體成效
      供熱系統信息管理平臺基于物聯網架構,對供熱系統運行數據實時監測,實現了數據挖掘、自動化控制和能耗分析,解決了供熱管網失調、管網“跑冒滴漏”等問題;為供熱監管部門和供熱企業提供“辦公+互聯網”的工作平臺,實現在線培訓、宣傳和監管,提高了政府監管部門和供熱企業的精細化管理水平。
      1.      降低供熱系統能耗損失
      通過該平臺的應用,可降低供熱系統能耗損失。熱源處的控制可實現平均節能20%,管網系統采用變頻泵調節等技術可實現平均節能20%,末端用戶管網的控制和熱計量可實現平均節能30%,室外溫度補償及夜間供暖設定調整實現平均節能20%,每年僅北京市建筑供熱節能產生直接經濟效益近20 億元。如果推廣到全國,則可產生直接經濟效益200 億左右。
      2.      降低輸水管網漏損
      通過該平臺的應用,可降低供熱系統的管網漏損。我國大部分供熱系統的管網漏失在6%左右,通過該平臺可使漏失率降低到1%以下的水平。以某熱力公司為例,該熱力公司每小時供熱水量為8000t,失水量500t,日失水量高達12000t,供暖季失水量高達144 萬t。熱水流失不僅僅是水資源的浪費,還包括軟化水的成本,加熱水的熱能,水從熱源端運輸到流失點水泵所消耗的電能。按全自動軟水器水處理為例,生產 1 t 軟化水的成本約8.5 元,按照溫差80℃,每噸補水耗熱量為0.336GJ,若鍋爐的效率為75%,實際每噸補水耗熱量為0.448    GJ,按照北京市平均熱價約44.45 元/GJ 計算,生產1t 熱水的熱成本約19.9 元,因此,生產1t 熱水的總成本約29 元。對于該熱力公司,因熱水流失產生直接經濟損失4176 萬元,通過該平臺,失水率降低至1%,可減少直接經濟損失3513 萬元。
      3.      間接經濟效益
      通過供熱系統信息管理平臺的應用,還可產生如下間接經濟效益:促進供熱企業管理方式轉變,精化管理流程,杜絕安全隱患,降低企業運行與管理成本。提升城市公用事業能源管理的綜合水平,提高城市防災免災能力。通過大數據融合和互聯網技術,創新公用事業領域的產業發展空間,創造共享經濟的新業態。



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