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技術文章

智慧供熱總體目標和智慧供熱技術發展問題

時間:2019-10-7 9:23:31   作者:iheating智慧供熱   來源:iheating   評論:0
內容摘要:智慧供熱是一種新型供熱方式,推進智慧供熱是一個長期的漸進的過程,實現供熱技術、設備的創新突破,解決智慧供熱中的智能算法及模型等關鍵理論問題..
智慧供熱的核心是供熱。智慧供熱與傳統供熱的區別是智慧,是供熱向高效率、高質量、精細化、低成本、人性化發展;是從傳統供熱系統滿足用戶的整體需求,向注重不同用戶群體需求轉變,更加關注供熱服務,將服務延伸至供熱建設的各個環節及全壽命周期,用最低的成本,最高的效率,最大程度滿足熱用戶需求。智慧供熱的總體目標是:用戶舒適滿意、系統安全可靠、能源利用高效、低碳清潔經濟。
 
智慧供熱各組成部分的任務及目標
 
物理設備網、信息物聯網和智慧供熱平臺是構成智慧供熱的三個物理實體。將智慧供熱的總體目標分解,可得到圖2所示的智慧供熱各組成部分的任務及目標。

智慧供熱技術論文-智慧供熱系統組成
智慧供熱各組成部分的任務及目標
 
1 物理設備網
 
物理設備網的任務是:不斷推進供熱技術進步,實現先進的供熱技術與智能設備、智能傳感器深度融合,構建熱源可調(運行調節)可控(安全控制和鍋爐的經濟運行控制)、供熱管網可調(水力平衡調節)可控(安全控制)、熱力站可調(運行調節、水力平衡調節)可控(安全控制)、熱用戶可調(水力平衡調節)可控(室溫控制)的新型供熱系統。
 
物理設備網的目標是:供熱系統可控、供熱管網平衡、用戶用熱計量、站點無人值守。不同的供熱技術構成的供熱系統,其節能效果差距較大,供熱節能的關鍵在于供熱技術進步。智慧供熱是用人工智能部分地代替人的勞動,提升的是人的管理水平,消除人工管理的差距和缺陷,減輕人的工作強度,其帶來的節能效果有限,切不可高估智慧供熱的作用。供熱信息網了解到部分企業實施智慧供熱后節能效果較大,是因為通過智慧供熱的實施,投入了原來供熱系統應該裝備而由于某種原因實際沒有裝備的設備,將不合理的供熱系統變得合理。
 
2 信息物聯網
 
信息物聯網的任務是:實現數據按照統一標準全面采集,統一格式完整傳輸,統一維度儲存,統一標準對齊(各類型數據按照一定的規則在空間上排列,而不是順序地一個接一個地排放)、高效處理,在線辨識數據質量,在線核查傳感器的工作狀態,對存疑的傳感器進行離線檢查,避免傳感器帶病工作。
 
信息物聯網的目標是:保證數據傳輸穩定、獲得的數據完整可靠。信息物聯網和供熱管網一樣分布在城市的各個部位,熱源的生產過程、熱量的輸送情況、系統調節的狀態、用戶的需求及控制結果都通過信息物聯網連接在一起,通過智能化控制使整個供熱系統運行得以優化。數據是智慧供熱的基礎性支撐,若傳感器測量的上傳數據可信度低,都將影響基于智慧供熱平臺的數據挖掘的結果及運行決策。
 
3 智慧供熱平臺
 
智慧供熱平臺的任務是:對數據的有效性進行確認,通過數據的預處理工作,使殘缺的數據完整,將錯誤數據糾正、多余的數據去除,進而將所需要的數據挑選出來,并進行數據集成。保證數據的準確性、完整性、一致性、唯一性、適時性、有效性。對有效的數據,通過統計學、人工智能等方法,從海量的數據中挖掘出重要的、且有價值的信息、知識或邏輯,并用挖掘出的知識或經驗(一般認為“數據挖掘”是從海量數據中挖知識,機器學習是從數據中挖經驗)進行下述工作:
 
①制定系統運行智能決策方案。挖掘出某特定區域內供熱負荷的特點和趨勢,根據氣象參數,確定下一個調度周期內的供熱需求;根據系統的配置狀況,制定下一個調度周期內設備的運行調節方案,優化系統的熱力工況,優化控制能源轉換設備和動力設備;自動評價系統的運行方案及運行效果。
 
②制定系統安全決策方案。辨識出運行系統的實際特性參數,分析系統的動態特性,評估供熱系統的可靠性,快速診斷并準確預測事故原因,制定出更加合理的事故處理方案和維護管理方法,減少事故發生的次數和事故處理時間及影響范圍,提高系統的安全性。
 
③提升供熱企業智能管理水平。在熱費管理、客服管理、用戶管理、設施管理、檢修管理、人才培養各個環節,實現信息系統的整合,消除信息孤島,實現信息共享、協同發展。為供熱資源優化配置、優化利用,降低供熱成本,滿足用戶需求提供支撐。
 
智慧供熱平臺的目標是:系統安全,運行智能,運行費低,管理智能,服務周到,用戶滿意。

智慧供熱總體目標和智慧供熱技術發展問題


實現供熱目標的途徑及建議:


1 途徑

 
傳統供熱經歷了人工運行時代、自動化運行時代、信息化指導運行時代。在新一輪科技革命的浪潮中,供熱運行已經起步向智慧運行時代邁進。
 
在人工運行時代,鍋爐運行、閥門的開閉和水泵等設備的啟停由人來操作。進入自動化運行時代,單調、重復的操作由自動化裝置代替,鍋爐運行、閥門的開閉、水泵等設備的啟停是根據人的命令來自動啟停或開閉,從而將人從部分體力勞動中解放出來,供熱品質得到保障。供熱信息化,是應用先進的計算機網絡技術去整合供熱運行管理各個部門,提供準確、有效的感知數據信息,避免操作失誤和人的影響,對供熱需求進行快速決策,提高供熱系統的安全性和系統效率。供熱的信息化和自動化,都要將運行操作合理化、標準化,在確定統一的流程的基礎上,實現信息化。
 
供熱系統的自動化和信息化是供熱系統智能化的基礎。供熱系統的智能化水平可以劃分為3個縱向的層級:初級智能系統、恒定智能系統和開放智能系統。智能化系統的層級及特征見圖3。 

初級智能系統的特征為:具備狀態感知、自動決策、即時執行3個特征。恒定智能系統的特征為:具備狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行4個特征。開放智能系統具備智能的全部特征:狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升。供熱系統智能化是一個長期奮斗目標,不是短期內能實現的,必須清醒地認識到這一點。用常規方法實現的供熱任務,不應貼上智慧的標簽。
 
機器學習泰斗Michael I. Jordan教授否認人類現在已經處于人工智能時代,他認為人類正處于計算機科學時代、統計時代、個性化服務和數據時代,或者手機時代、移動時代。Michael I. Jordan教授認為:過去的40  a間真正發生的是智能增強(IA),包括數據處理、數據分析、搜索引擎、自然語言翻譯、推薦系統等,其實都是智能增強(IA),而不是人工智能(AI)。
 
目前我國供熱系統的實際水平是信息化不完善,少部分系統實現了自動化,一些標稱實現智慧供熱的系統,距上述分析的智慧供熱應完成的任務和目標相差甚遠;距智慧供熱系統應具備的自感知、自分析、自診斷、自決策、自學習的能力相差甚遠,供熱系統所達到的智力離初級的智能要求相差很大。
 
2 建議
 
智慧供熱目標是靠智慧供熱必須完成的任務的落實來實現的。為此建議如下:
 
①智慧供熱是一種新型供熱方式,智慧供熱技術還很不完善,推進智慧供熱是一個長期的漸進的過程,各國都在不斷探索中,也都面臨標準、網絡、安全、人才等一系列共性問題和挑戰。要緊緊抓住智慧供熱帶來的歷史性機遇,充分利用物聯網、大數據、人工智能等先進技術,瞄準智慧供熱目標,推進產學研用協同創新,實現供熱技術、設備的創新突破,解決智慧供熱中的智能算法及模型等關鍵理論問題,用創新引領和推動智慧供熱的水平和質量提升,形成從事推廣應用各種共性使能技術(Enabling Technology,是指一項或一系列的、應用面廣、具有多學科特性、為完成任務,從而實現目標的技術)和提供系統解決方案的新興企業集群。
 
②智慧供熱建設是一個循序漸進的過程,目標宏偉,不可能一蹴而就。供熱企業應加強頂層設計,認清其所處的位置和擁有的實力,充分考慮技術先進性和技術經濟性的平衡,理清現有條件下可能實現的目標,評估其在通往智慧供熱的道路上要達到的層次。供熱信息網了解到實事求是地根據供熱企業的具體情況,制定出合理的智慧供熱建設方案,分階段、分層級往前推進。
 
③既有系統沒有進行信息化建設的供熱企業,現階段的工作重點要先放在先進供熱技術與信息化、自動化融合上,使得這些供熱企業能夠高質量地完成信息化和自動化的補課;已經實現信息化的供熱企業,在補齊短板基礎上,引進智慧供熱平臺。新建建筑及新建系統,要按照智慧供熱的目標建設。

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該文章所屬專題:供熱系統

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