摘要：科学技术的发展，我国的物联网技术有了很大进展，并在智慧供热系统设计中得到了广泛的应用。本文首先分析智慧供热DCS系统总体框架设计，其次探讨智慧供热系统的设计与实现，从而实现内温度预测和控制。

关键词：智慧供热；物联网；数据采集；远程控制

引言

由于供暖涉及热源厂、换热站、居民住宅等多个环节，如果出现居民家庭供暖温度不达标，问题排查并不是一件容易的事情。传统的问题排查手段，排查难度大，人工成本高。与此同时，部分居民家庭供暖温度过高，居民通常会采用开窗通风的形式进行散热，达到适宜的温度，这造成了能源浪费。这两种情况存在的主要原因是温度数据采集难、数据关联分析难，造成了供暖分配不均的难题。本文把物联网技术和人工智能技术应用到供暖监测中，很好地解决了供暖问题排查和供暖分配不均的问题。

1智慧供热DCS系统总体框架设计

本文针对现代集中锅炉供热系统运行管理需求，设计出了一种智慧供热DCS系统。该系统由5个层次构成，分别为：（1）设备层，即安装在供热系统运行现场的数据采集设备及控制设备，用于对现场供热设备运行状态信息进行检测。（2）控制层，指的是现场控制设备，在控制指令的作用下，对相关设备进行调节，以确保各设备处于最佳运行状态。（3）监控层，通过对现场采集数据的计算与分析，判断现场设备运行的状态，并以此为基础，生成相应控制指令。（4）通信层，主要用于各模块间数据的传输。（5）管理层，主要用于DCS系统的管理。

2智慧供热系统的设计与实现

在智慧供热系统中，对热网运行及相关数据进行分析和优化是实现能源高效利用与科学化管理的重要环节。通过对采集到的供热数据的分析，可以了解供热设备的运行状态、运管人员需求及热用户需要等信息，并提供决策支持。同时，基于机器学习等算法和技术，可以对供热需求进行预测，从而实现对供热系统的优化调控。

2.1传感器网络的布置和配置

传感器网络的布置和配置是智慧供热系统设计的重要环节。通过合理的传感器布局，可以获得供热设备的运行状态和环境参数等关键数据，从而实现对供热系统的实时监测和控制。在布置传感器时，需要考虑供热设备的类型、数量、位置及监测需求。常用的传感器类型包括一二次网温度、压力传感器、流量传感器、电动调节阀等。其点位的安装完全可以参照传统供热系统的安装方法。但需要注意针对热用户室内温度的采集点位，应结合房屋保温方式、供暖方式及是否属于三供一业及老旧楼房改造项目建筑。传感器网络的配置不仅需要以往的有线网络连接，还需要结合无线通信技术，将传感器与智能控制器或云端平台相连。

2.2控制层设计

在系统控制层设计中，选择新华控制器（XCU）作为主要设备。XCU具有多项重要功能，包括但不限于以下几个方面：首先，它能够接收通信信息转换卡发送的信息，并根据预设的控制策略对这些信息进行处理，推导出所需的控制量，并将处理结果反馈到通信信息转换卡。随后，利用现场控制模块作为主要工具，将最终结果输出，从而实现动态连续的控制操作。其次，XCU还具备接收各方面传输的控制指令的能力，并对这些指令进行适当处理，以调节现场供热设备的运行状态。最后，在控制指令的操作下，XCU能够实现自动控制模式与手动控制模式之间的灵活切换，以满足供热系统在不同工况下的精准控制要求。通过以上功能的合理应用，XCU作为系统控制层的核心设备发挥着至关重要的作用，确保了供热系统的稳定运行和高效管理。

2.3监测系统开发

上位机选用KingView6.55软件开发。通过ModbusTCP驱动连接物联网模块采集下位机数据并监控，配置组态王驱动。在上位机界面中，能实现系统管理、历史曲线、报警信息等功能。工艺流程画面可显示换热站的整体流程以及重要参数，一次网供回水工作压力、温度以及低区高区二次网供回水工作压力、温度等参数分别显示在其相应位置上，可以由相应位置的参数判断该段工作是否正常。历史趋势曲线画面可将换热站重要参数记录以曲线形式展示出来；实时参数画面可展示换热站的所有运行参数；设备参数画面可对控制参数进行修改（如PID参数、二次网供水目标温度等）；报表统计画面可汇总换热站数据报表；报警信息画面可显示系统的实时报警等。

2.4管理层设计

在管理层中，高速数据网用于完成实时信息与文件的共享。其中，实时信息指的是供热系统运行时所产生的控制指令、报警信号等信息。若应用要求处于较高的水平，将会对DCS系统实时性提出较高的要求，因而可将高速数据网划分成两大模块，分别为：（1）实时数据网，一般采用的是冗余总线结构，主要传输实时信息；（2）信息数据网，一般采用的是由操作系统直接支持文件与打印共享的通用网络，其与HMI相连。信息数据网获取相关数据后，可进一步将其传输给日常管理系统与实时监控系统。前者用于完成供热系统的决策管理、计划管理等工作，后者完成供热系统运行优化、检测等工作。

2.5隐私保护方法和策略

为了保护用户的隐私和供热设备的敏感数据，智慧供热系统必须构建一系列的隐私保护方法和策略。首先，系统应该采用强大的身份验证和访问控制机制，确保只有经过授权的用户才能访问系统和数据；其次，数据传输过程中应使用加密技术，确保数据传输安全。此外，数据存储方面应采用安全的存储介质，并且对敏感数据进行加密存储。另外，匿名化和脱敏技术可以在一定程度上保护用户的隐私，通过去除或替换个人身份信息，减少敏感数据的暴露风险。同时，建立健全安全监测和事件响应机制，及时发现和应对安全事件，以降低安全风险。同时，提供物联网服务的通信运营商在智慧供热系统中的安全与隐私保护方面也发挥着重要作用。目前通信运营商及网络云平台可以提供设备认证、安全通信、数据加密等功能，从软件、硬件层面增强系统的安全性。此外，通过监测设备状态和数据流量，及时发现异常行为或攻击，以保护系统和用户的隐私安全。

2.6在智慧供暖监测系统中，使用此模型来预测室温

根据预测室温来适当调节进水温度控制阀，实现供暖均衡分配，既满足居民的取暖，又可以达到节约能耗的作用。另一方面，通过终端户表温度传感器获取实际室温，把实际室温与预测温度进行对比，如果差异超过阈值，则发出告警，对此终端户供暖是否出现异常情况进行分析，及时发现问题，并进行解决。

2.7实现智慧供热，应用人工智能优化算法

提供优于人工经验的预测性调控策略。通过全网热工水力仿真计算，实现针对多热源联网、解列运行等复杂供热系统的调度自动化，动态工况下快速建立全网水力平衡。

结语

综上所述，基于物联网技术的应用，智慧供热系统在城市集中供热行业具有巨大的潜力和前景。通过智能化管理和能耗优化，可以提高供热系统的效率、质量和供热企业的服务水平。为了保护数据安全和用户隐私，需要采取相应的安全措施。同时，加强技术标准和政策支持，推动智慧供热系统的发展。随着智能电网和智能建筑的融合，智慧供热系统将更加注重能源效率和环境友好性。

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