基于物联网的智能供热系统控制技术研究

摘要

为了贯彻城市集中供热热网质量并调的方针，响应环保与节能减排的号召，基于物联网与应用计算机控制技术，结合集散控制的思想，构建“物联网+热网控制”智能监控系统，设计了远程智能监控平台:包括DCS电控系统的开发，可编程控制的编程、触摸屏的设计和上位机的组态，基于智能监控平台开发出了一套符合我国基本国情的热网监控调节策略。使得远程监控中心可以与现场分散控制中心实现联合调控，可以依据换热站的现场采集运行参数实现热网智能调节;通过构建温度补偿函数，充分考虑热网运行滞后性、非线性的特点，糅合经典PID控制，开发了温补PID控制高级调节模式，实现了热网系统安全、稳定、节能地运行，且温补程序具有良好移植性。
　　通过对基于管网动态模型的城市集中供热系统的深入的研究，提出了温补模型和模糊控制结合的具体方法，充分验证了所提出的动态模型与算法的有效性与准确性，消减了超调量，提升热网控制系统的稳定性;结合共轭梯度算法，确立能耗费用方程，设定为目标函数，将约束问题变为无约束问题，通过三次插值线性搜索，求解出一次网流量与温度控制的最优解，将数学模型嵌入控制系统，实现一次网流量与回水温度参数的优化。结果表明，热网智能监控系统可以在智能模式下实现对热网的参数优化和集散监控，并对促进城市集中供热系统运行管理水平的提高具有一定指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 课题研究的主要内容

1．4 本章小结

第二章 集中供热系统及换热站控制系统工艺流程分析

2．1 集中供热系统运行原理

2．2 换热站运行工艺流程

2．2．1 换热站运行相关工艺设备

2．2．2 换热站供热系统特性及监控难点

2．3 换热站供热系统监控要求

2．4 本章小结

第三章 物联网技术在远程监控系统中的应用

3．1 物联网的概念

3．2 物联网体系的构架

3．3 物联网技术在热网远程监控系统中应用

3．4 本章小结

第四章 热网系统总体智能监控方案设计

4．1 换热站现场控制方案及电控柜设计

4．1．1 监控方案设计

4．1．2 DCS电控柜设计

4．1．3 DCS电控柜关键硬件介绍

4．1．4 电控柜控制流程及信号流动

4．2 通讯协议及程序设计

4．3 换热站现场电控柜触摸屏设计

4．4 热网远程监控方案设计

4．4．1 GPRS组网设计

4．4．2 远程监控中心基于组态王(Kingview)的组网设计

4．4．3 远程组态监控方案设计

4．4 本章小结

第五章 智能供热系统控制策略

5．1 基于热网负荷估测的温补PID控制

5．1．1 热网负荷估测

5．1．2 温补数学模型的建立

5．1．3 基于温补数学模型的热负荷预测

5．1．4 气候补偿在锅炉燃烧控制中的节能应用

5．1．5 定温度PID控制

5．1．6 温度补偿PID控制

5．2 一次网运行参数优化及算法研究

5．2．1 一次网运行调节数学模型

5．2．2 热网能耗费用方程

5．2．3 非线性共轭梯度算法

5．2．4 一次网运行参数最优解

5．3 基于热网负荷估测的温补Fuzzy-PID控制

5．3．1 基于模糊控制器的热网温补调节机制

5．3．2 模糊控制器设计

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 未来展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢