自动化系统在集中供热中的应用
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摘要：为提高企业管理水平、加强热力管网调控手段，提高供热质量，节约能源，采用热网自动化控制技术，建立一套计算机办公管理及热力管网自动化控制综合网络系统。使主要业务工作数据能够用网络传输，不仅能提高工作效率而且大大降低办公费用，同时，热力管网实现自动化控制将大大提高供热服务质量， 降低了能源消耗。
关键词：集中供热 自动化控制 系统 应用
城市热力网实行自动控制和调节是保证热网工况正常运行的基础，但大规模安装自控设备和部件需要增加投资，因此在我国目前的财力情况下，受到一定的限制。尽管如此，在各方的努力下我国的城市热网自动化水平有很大的提高。在城市集中供热系统中，因为热力管网结构及运行方式的不同，热力站采取自控的方式也不同。在实际应用中，主要的控制策略有：根据室外温度控制一次回水温度、二次供水温度、二次供回水平均温度方式、也有一部分采用一次流量、二次供回水温差的个方式。从理论上讲，以上各种自动控制方式只代表了供热环节中的一个变量，而非全部，只有时时监查供热中的高效、平稳、运行安全才是真正的控制目标。
一、城市集中供热网智能控制系统
集中供热网由于热工过程大多是强烈耦合的多输人多输出（MIMO）非线性系统，其动态特性随着运行工况的变化而大幅度变化，且各环节的动态特性差异很大，许多环节还具有惯性、滞后、非线性和不确定性等特性，难以建立精确的数学模型，使传统控制理论的应用受到限制。因此，可以选择不依赖系统模型，同时又能随着工业过程的实际环境的改变进行自主学习推理的智能控制。智能控制是应用人工智能的理论和技术和运筹学的优化方法，并将其同控制理论方法与技术相结合，在未知环境下，仿效人的智能，实现对系统的控制。
模糊技术、神经网络和专家系统几种智能信息处理方法是智能控制领域的重要基础工具，近年来得到了迅速发展，在解决传统控制难题方面显示出其优越性。针对集中供热工程中热网分布不均匀、随机性强等特点，为了进一步提高供热效益，提出了专家控制系统设计方案，并就控制规则集的设计作了可贵的探索。针对供热网中大时滞现象，提出了一种新的模糊控制器结构。这种模糊控制器通过在线辨识广义时滞，将时滞辨识的结果模糊化，决策出模糊规则组，填充主模糊规则表，达到自适应的目的。作为应用，给出基于集中供热网温度控制的模糊控制器的设计，以解决控制对象中由大时滞和时变引起的不易控制和参数调整困难的问题。
然而，各种智能控制方法由于其自身的不同特点，适用领域都受到限制。因此，人们将这几种智能控制方法有机地结合起来，以期综合优点、互补不足，构造出接近于人类大脑高级智能活动的计算智能的新学科开始形成，并迅速发展，以计算智能为理论基础的集成智能系统在应用中体现了强大的生命力。
近年来国内越来越多的集中供热网综合自动化技术的研究专家们把集成智能系统的思想引入到热力系统的控制中。其中应用较广泛的一种是将传统常规控制和智能控制并存的混合智能控制系统，例如将模糊控制器和PI控制器并联组成双模控制器，根据系统的不同状态选择不同的控制方法，能够满足控制对象是变参数系统的控制要求，在各种丁况下均能保证所要求的控制精度。模糊控制在中央控制机中实现，PI控制在PLC中实现，这种双模控制器还可以保证在中央控制机不投入控制的情况下，也能对温度进行基本控制，便于实现冗余功能。在传统混合智能控制系统中加入专家控制模块，由专家控制模块根据对历史数据和当前数据的分析，优化流人各控制算法模块数据流的分配和各控制输出量综合的比例因子，实现自适应控制。这样就构成了自适应混合智能控制。另外一种就是将模糊技术、神经网络和遗传算法三种主要的智能控制方法互相交叉、有机地结合起来，将三者协调地使用于一个系统中的问题。三者结合组成一种新型智能控制系统，基于遗传算法的模糊神经网络智能控制。
二、自动化系统将带来可观的效益
办公自动化网络及热网自动化控制工程投入运行后，为热力公司提高管理水平，降低办公费用，提高热网运行效率，节约能源，提高供热服务质量都起到了良好的推动和促进作用，主要表现在以下几个方面：
提高工作效率，降低办公费用，办公自动化系统投入运行后，公司文件发送基本上可以取消纸张印刷发送，而一律使用计算机网络发送文件，同时还要将文件建立在主页当中，通过计算机网络发送文件，可以使各个部门在同一时刻全部接收到文件，大大提高工作效率，由于取消了文件打印，则节省了大量的文件打印费用，由于公司所有文件都可以在公司主页中查询，因此，极大地方便公司员工查询公司有关文件、规定及政策等， 提高公司管理工作的透明度。
提高了采暖收费工作的工作效率及准确度，保证收费工作高效、稳定运行，利用计算机办公网络进行收费， 收费人员可以多人、多计算机同时进行收费工作，采暖发票也由计算机自动打印， 保证用户能够随时交费、随时打印发票，用户基本不用等待，节约了用户时间，提高了服务质量，同时由于收费数据储存在网络服务器中，公司每一个管理人员都可以在自己的计算机上查询到自己所承担的收费用户的交费情况，极大地方便了公司管理人员催缴采暖费的工作。
提高了工程设计水平及技术档案管理水平，由于使用了专用的热网设计、绘图软件， 大大地提高了设计水平及工作效率，减少工程设计失误，保证了工程施工的顺利进行。同时， 公司热力设施的基础数据全部使用地理信息系统进行管理，使得公司所有的技术人员都可以在办公阿络上查询到公司热力设施的墓础数据，方便了供热运行及工程施工工作。
提高热网运行调度水平，提高供热服务质量，热网投入自动运行后，换热站二级管网的供回水温度始终在规定的范围内运行，同时热网自动运行可以快速跟踪室外温度的变化，当室外温度出现大的变化时，二级管网供回水温度同时也跟着变化，保证采暖用户的室内温度始终比较均衡，避免了热网温度滞后现象，大大提高了供热服务质量，同时在白天室外气温较高时减少了供热量。这样就可以节约大量的热量和电量， 减少热网运行成本。由于调度具有了热网调控手段，可以随时调节热网运行参数，在节假日可以人为提高供热运行参数，保证了用户室内温度，为热力公司树立良好的企业形象。
三、结语
计算机管理及自动化控制系统对整个公司工作效率和管理水平的提高将起到巨大的推动效应，热网的自动化运行也收到较好的运行效果，会大大提高供热服务质量，节约大量的热量及电量，取得更为可观的经济效益。由于系统还处于建立和完善过程中，还有许多技术问题等待解决，因此，还需要我们积极工作，完善系统，使得计算机自动化系统能够稳定运行，为企业创造良好的经济效益和社会效益。