集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及其監控方法
2023-05-31 11:38:01 1
專利名稱：集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及其監控方法
技術領域：
本發明涉及一種集中供熱管網監控系統，尤其涉及一種集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及其監控方法。
背景技術：
隨著社會技術進步及經濟的發展，我國集中供熱管網發展迅速，為廣大採暖用戶提供了溫暖舒適的生活環境，但在供熱系統運行中也存在一些問題，如因用戶擅自更改或增裝室內換熱裝置及設備故障引發的管路跑、冒、滴、漏、系統堵塞現象及用戶私自使用供熱用水等現象時有發生，均造成熱力資源的嚴重損失，並給供熱系統、用戶帶來不安全性。然而目前我國的集中供熱管網系統中還沒有針對用戶用熱異常狀態的監控系統，不能實時了解、判斷用戶的用熱狀態，缺乏對異常用熱現象的檢測和控制手段。如何實現供熱系統正常穩定供熱，提高供熱系統的安全性，提高用戶用熱的舒適性和安全性，成為供熱領域關注的課題。
發明內容
本發明的主要目的在於針對上述問題，提供一種集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及其監控方法，通過對用戶供熱流量的監控及時排除異常用熱狀態，保證供熱系統正常穩定供熱，提高供熱系統的安全性，提高用戶用熱的舒適性和安全性。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統，其特徵在於包括設於供熱管網管理中心的監測用戶用熱狀態的遠程中央計算機控制單元及其依次連接的分別對應各個樓棟設置的GPRS通訊器及集中器，以及各摟棟內用戶分別設置的用戶用熱狀態監控單元，所述用戶用熱狀態監控單元包括與用戶所在樓棟對應的集中器連接的本地測控終端、沿供水方向依次設置在所述供熱管網供水管入戶端的開關控制閥及流量計、設置在供熱管網回水管入戶端的自力式差壓控制閥，所述自力式差壓控制閥的兩引壓管分別連接在該控制閥的出水側回水管和所述開關控制閥進水側供水管上，開關控制閥及流量計均與所述測控終端連接。所述開關控制閥與測控終端通過M-BUS總線連接。—種應用上述集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統進行用戶用熱異常狀態監控的方法，其特徵在於包括如下步驟⑴系統開始運行，測控終端採集瞬時供熱流量F的數據並執行步驟⑵；同時詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，將所述數據上傳給中央計算機控制單元，並執行步驟⑶，當遠程通訊中斷時，該數據溢出，繼續保持詢問狀態；⑵測控終端將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態(2.1)當瞬時流速值V大於瞬時流速高限值Vl時，關閉開關控制閥，程序結束；同時產生本地超高限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超高限報警信號，此時執行步驟⑷；當遠程通訊中斷時，所述本地超高限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態；(2.2)當瞬時流速值V小於等於瞬時流速高限值Vl時，進一步判定瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2:(2. 2.1)當瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2時，產生本地超低限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超低限報警信號，此時執行步驟(5);當遠程通訊中斷時，所述本地超低限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態；(2. 2. 2)當瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2時，說明用戶用熱正常，繼續循環；(3).中央計算機控制單元接收測控終端上傳的瞬時供熱流量F並進行計算和判斷用熱狀態(3.1)將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態(3.1.1)判斷瞬時流速值V是否大於瞬時流速高限值VI，若瞬時流速值V大於瞬時流速高限值VI，則發出遠程超高限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；若瞬時流速值V小於等於瞬時流速高限值Vl則執行以下步驟(3.1. 2)判斷瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2，若瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2，則發出遠程超低限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；若瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2，說明用戶用熱正常；⑷中央計算機控制單元發出本地超高限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障；(5)中央計算機控制單元發出本地超低限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障。所述瞬時流速高限值Vl=1. 5_2m/s ;所述瞬時流速低限值V2=0. 1-0. 3m/s。本發明的有益效果是通過採用流量計隨時測量用戶瞬時供熱流量，並採取了本地閉環控制和中央計算機控制單元實時監測的雙重結構達到對異常用熱狀態可靠、及時判斷、及時解決的效果，當瞬時供熱流量增大且超過設定高限值則可能是發生了洩露事故或用戶戶內私自用水，此時可緊急關閉開關控制閥，並通過上傳報警，派相關人員進入現場進行實際查看，排除故障，消除用熱異常狀態；當瞬時供熱流量減小且超過設定低限值，則可能是用戶發生了管路堵塞，或在計量表戶外側私自引接用水或用戶人為關閉了戶內採暖設施上的閥門，此時通過上傳報警，管理中心派相關人員進入現場進行實際查看，解決和消除用熱異常狀態。同時，中央計算機控制單元通過接受的瞬時供熱流量數據，也進行監測報警及現場排除故障。總之，通過對用戶供熱流量的監控及時排除異常用熱狀態，保證供熱系統正常穩定供熱，防止資源浪費，提高供熱系統的安全性，提高用戶用熱的舒適性和安全性。
圖1是集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統的結構框圖2是集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統的用戶用熱異常狀態監控程序流程圖。圖中1中央計算機控制單元，21_2n GPRS通訊器，31_3n集中器，4測控終端，5M-bus總線，6除汙器，7開關控制閥，8流量計，80供水管，9自力式差壓控制閥，91、92引壓管，90回水管，10球閥，Al-An樓棟，Bl-Bm用戶，Cl-Cm用戶用熱狀態監控單元。以下結合附圖和實施例對本發明詳細說明。
具體實施例方式圖1示出某供熱居民區的集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統，本實施例中，圖中的n為9，m為15。即該供熱居民區有9個樓棟A1-A9，每個樓棟中有15個用戶B1-B15。基於上述供熱區域，該集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統的特徵在於包括設於供熱管網管理中心的監測用戶用熱狀態的遠程中央計算機控制單元I及其依次連接的分別對應各個樓棟設置的GPRS通訊器21-29及集中器31-39，以及各摟棟內用戶分別設置的用戶用熱狀態監控單元C1-C15，上述用戶用熱狀態監控單元包括與用戶所在樓棟對應的集中器連接的本地測控終端4、沿供水方向依次設置在上述供熱管網供水管80入戶端的開關控制閥7及流量計8、設置在供熱管網回水管90入戶端的自力式差壓控制閥9，自力式差壓控制閥9的兩引壓管91、92分別連接在該控制閥的出水側回水管和上述開關控制閥進水側供水管上，開關控制閥7及流量計8均與測控終端4連接。如圖1所示，在供水管80及回水管90上分別設有控制管路開、閉的球閥10，在供水管80上還設有對管路中的雜質進行除汙淨化的除汙器6，這些設施是入戶熱力小室中的標準配置設備。上述流量計8採用天津訊爾儀表公司的型號為ldg-25s-t2f 100的高精度流量計，其功能是對用戶用熱流量進行測量、採集，並通過有線形式傳至測控終端4。開關控制閥7的功能是在測控終端的控制下完成對用戶的異常用熱時的關閉，並在用戶解除異常用熱狀態後開啟開關控制閥。上述開關控制閥7採用了江蘇邁拓智能儀表有限公司的MTV-25Y控制閥，與測控終端4通過M-BUS總線連接，由於電源與信號同時提供，可保證測試的準確可靠，M-BUS總線為市售產品。上述自力式差壓控制閥9米用了 Honeywell公司的型號為Kombi_3-plus的自力式差壓控制閥，其功能是⑴.消除二次網垂直水力失調。⑵.限制開關控制閥迴路的差壓值，保證開關控制閥7的正常工作。自力式差壓控制閥9的工作原理是當熱水介質通過閥芯、閥座截流後，進入開關控制閥迴路，而開關控制閥7的壓差通過引壓管分別引入自力式差壓控制閥的上下膜室，在上下膜室內產生推動力，與其彈簧的反作用力相平衡，從而決定了閥芯與閥座的相對位置，而閥芯與閥座的相對位置確定了壓差值的大小；當被控壓差變化時，力的平衡被破壞，從而帶動了閥芯運動，改變了閥的阻力係數，達到保證控制壓差為設定值的作用，從而限制開關控制閥迴路的差壓值，確使工作壓差不超過最大允許壓差，保證開關控制閥7的正常工作。設置在供熱管網管理中心的中央計算機控制單元I為現有計算機硬體系統，主機內存儲用戶用熱狀態監控程序及相應設定的對應供熱流量高限和低限的換算值等參數以及計算過程的各種數據，其功能是監測用戶用熱狀態，包括通過GPRS通訊器21-29，集中器31-39接收來自各樓棟共135個用戶的測控終端4的上傳用戶供水管的瞬時供熱流量數據，進行轉換計算並與設定高限值和低限值比較，對超限數據發出遠程聲光報警，並由供熱管網管理中心通知相關人員進行現場檢查，排除異常用熱原因；中央計算機控制單元I還接收來自測控終端4上傳的本地超限報警信號，並發出本地超限聲光報警，同時由供熱管網管理中心通知相關人員現場解決故障。測控終端4採用了天津市藍深科技發展有限公司的GT50測控終端，該測控終端是直接應用於工業現場的工控機，為包括多種模板的一體化設備，機內存儲與中央計算機控制單元同樣的用戶用熱狀態監控程序、相應設定的對應供熱流量高限和低限的換算值等參數以及計算過程的各種數據，其功能是直接處理流量計8的流量信號，通過流量計採集用戶供水管的瞬時供熱流量，在流量數據上傳的同時進行本地換算和計算、並通過與設定高限值和低限值比較、控制開關控制閥的開啟和關閉，實現本地閉環控制，同時在遠程通訊正常狀態下，可以將瞬時供熱流量信號、本地超限報警信號通過集中器、GPRS通訊器上傳給供熱管網管理中心的中央計算機控制單元I。GPRS通訊器的功能是實現測控終端與中央計算機控制單元的數據通訊的通訊系統，採用目前常規使用的APN虛擬專網的通訊方式，本例中選用了天津市藍深科技發展有限公司的GPRS通訊器。集中器的功能是對一棟樓內所有用戶異常用熱控制單元的測控終端的信號進行集中上傳。本例中，集中器採用了秦皇島市榮創科技發展有限公司的集中器。以下為採用上述集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統進行用戶用熱異常狀態監控的方法，參見圖2。本方法的特徵在於包括如下步驟⑴系統開始運行，測控終端4採集瞬時供熱流量F的數據並執行步驟⑵；同時詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，將上述數據上傳給中央計算機控制單元1，並執行步驟⑶，當遠程通訊中斷時，該數據溢出，繼續保持詢問狀態；⑵測控終端4將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態(2.1)當瞬時流速值V大於瞬時流速高限值Vl時，此時說明可能是發生了管路洩漏事故或用戶戶內私自用水，須關閉開關控制閥7，程序結束；同時產生本地超高限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超高限報警信號，此時執行步驟⑷；當遠程通訊中斷時，所述本地超高限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態；(2. 2)當瞬時流速值V小於等於瞬時流速高限值Vl時，進一步判定瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2:(2. 2.1)當瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2時，此時說明可能是採暖用戶發生了管路堵塞或用戶在計量表戶外側私自引接用水或人為關閉了戶內採暖設施上的閥門，此時產生本地超低限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超低限報警信號，此時執行步驟(5);當遠程通訊中斷時，上述本地超低限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態；
(2. 2. 2)當瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2時，說明用戶用熱正常，繼續循環；(3).中央計算機控制單元接收測控終端上傳的瞬時供熱流量F並進行計算和判斷用熱狀態(3.1)將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態(3.1.1)判斷瞬時流速值V是否大於瞬時流速高限值VI，若瞬時流速值V大於瞬時流速高限值VI，則發出遠程超高限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；等於瞬時流速高限值Vl則執行以下步驟(3.1. 2)判斷瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2，若瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2，則發出遠程超低限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；若瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2，說明用戶用熱正常；⑷當中央計算機控制單元I接收到測控終端4上傳的本地超高限報警信號時，發出本地超高限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障；(5)當中央計算機控制單元接收到測控終端4上傳的本地超低限報警信號時，發出本地超低限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障。上述瞬時流速高限值Vl=L 5-2m/s,瞬時流速低限值V2=0. 1-0. 3m/s。綜上所述，採用了本發明提供的集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及上述監控方法，實現了對用戶用熱異常狀態可靠、及時的判斷並可及時解決，當瞬時供熱流量增大且超過設定高限值則可能是發生了洩露事故或用戶戶內私自用水，此時可通過測控終端
4的本地控制緊急關閉開關控制閥7，並通過上傳本地報警信號，由管理中心派相關人員進入現場進行實際查看，排除故障，消除用熱異常狀態。當瞬時供熱流量減小且超過設定低限值，則可能是用戶發生了管路堵塞，或用戶在計量表戶外側私自引接用水或人為關閉了戶內採暖設施上的閥門，此時通過上傳本地報警信號，由管理中心派相關人員進入現場進行實際查看，解決和消除異常用熱狀態。同時，中央計算機控制單元通過接受的瞬時供熱流量數據，同時進行計算、判斷並對異常用熱狀態發出遠程報警，並排除現場故障。由此保證供熱系統正常穩定供熱，防止資源浪費，提高供熱系統的安全性，提高用戶用熱的舒適性和安全性。
權利要求
1.一種集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統，其特徵在於包括設於供熱管網管理中心的監測用戶用熱狀態的遠程中央計算機控制單元及其依次連接的分別對應各個樓棟設置的GPRS通訊器及集中器，以及各摟棟內用戶分別設置的用戶用熱狀態監控單元，所述用戶用熱狀態監控單元包括與用戶所在樓棟對應的集中器連接的本地測控終端、沿供水方向依次設置在所述供熱管網供水管入戶端的開關控制閥及流量計、設置在供熱管網回水管入戶端的自力式差壓控制閥，所述自力式差壓控制閥的兩引壓管分別連接在該控制閥的出水側回水管和所述開關控制閥進水側供水管上，開關控制閥及流量計均與所述測控終端連接。
2.根據權利要求1所述的集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統，其特徵在於所述開關控制閥與測控終端通過M-BUS總線連接。
3.一種應用如權利要求1或2所述的集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統進行用戶用熱異常狀態監控的方法，其特徵在於包括如下步驟 ⑴系統開始運行，測控終端採集瞬時供熱流量F的數據並執行步驟⑵；同時詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，將所述數據上傳給中央計算機控制單元，並執行步驟⑶，當遠程通訊中斷時，該數據溢出，繼續保持詢問狀態； ⑵測控終端將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態 (2.1)當瞬時流速值V大於瞬時流速高限值Vl時，關閉開關控制閥，程序結束；同時產生本地超高限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超高限報警信號，此時執行步驟⑷；當遠程通訊中斷時，所述本地超高限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態； (2.2)當瞬時流速值V小於等於瞬時流速高限值Vl時，進一步判定瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2 (2. 2.1)當瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2時，產生本地超低限報警信號並詢問遠程通訊是否正常，當遠程通訊正常時，向中央計算機控制單元上傳本地超低限報警信號，此時執行步驟(5);當遠程通訊中斷時，所述本地超低限報警信號數據溢出，繼續保持詢問狀態； (2. 2.2)當瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2時，說明用戶用熱正常，繼續循環； (3).中央計算機控制單元I接收測控終端4上傳的瞬時供熱流量F並進行計算和判斷用熱狀態 (3.1)將瞬時供熱流量F換算成瞬時流速V，並與設定的瞬時流速高限值Vl和瞬時流速低限值V2比較，判斷用戶用熱狀態 (3.1.1)判斷瞬時流速值V是否大於瞬時流速高限值VI，若瞬時流速值V大於瞬時流速高限值VI，則發出遠程超高限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；若瞬時流速值V小於等於瞬時流速高限值Vl則執行以下步驟 (3.1. 2)判斷瞬時流速值V是否小於瞬時流速低限值V2，若瞬時流速值V小於瞬時流速低限值V2，則發出遠程超低限聲光報警信號，此時管理中心通知人員現場排除故障；若瞬時流速值V大於等於瞬時流速低限值V2，說明用戶用熱正常；⑷中央計算機控制單元發出本地超高限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障； (5)中央計算機控制單元發出本地超低限聲光報警信號，此時，管理中心通知人員現場排除故障。
4.根據權利要求3所述的用戶用熱異常狀態監控方法，其特徵在於所述瞬時流速高限值Vl=L 5-2m/s ;所述瞬時流速低限值V2=0. 1-0. 3m/s。
全文摘要
本發明涉及集中供熱管網用戶用熱異常狀態監控系統及其監控方法，系統包括中央計算機控制單元及依次連接的GPRS通訊器、集中器，用戶用熱狀態監控單元，該單元包括本地測控終端、設在供水管上的開關控制閥及流量計、回水管上的自力式差壓控制閥，開關控制閥及流量計與測控終端連接；監控方法步驟測控終端採集瞬時供熱流量F的數據，換算成瞬時流速V，通過與瞬時流速高限值V1和瞬時流速低限值V2比較判斷用戶用熱狀態，控制開關控制閥開閉，同時向中央計算機控制單元上傳超限報警信號；中央計算機控制單元接收測控終端瞬時供熱流量F的數據與超限報警信號，進行相同換算，計算及比較判斷，發出報警，派員現場排除故障，使系統正常供熱。
文檔編號F24D19/10GK103062835SQ20131003905
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者黃鸞, 董現海, 高少東, 雷春鳴, 張華奇 申請人:天津市熱電設計院, 天津市津安熱電有限公司