目前熱力系統，如換熱站大都采用人工監控，人工監控不僅浪費人力；而且在出現事故隱患時操作人員難以發現，易造成設備事故。同時各換熱站比較分散的獨立運行，難以達到供熱系統整體的最佳運行狀態，造成了整個熱網的熱力失衡，影響供熱效果而造成能源的極大浪費，非常不利于節能減排，甚至影響供熱服務質量。因此需要更科學、智慧的精準管理來提高供暖的技術水平。
1 熱力監控場景分析:
智慧熱力監控系統,最典型場景有三類,分別是地井管網熱力監控、樓道管線溫度壓力監控和鍋爐房熱力監控。系統整體的網絡結構如下所示:
系統架構圖主要分為5層結構，最底層是具體的場景，然后是設備層通過傳輸層將數據發送給對應的服務器或者接收設備，然后到達物Link服務器進行數據梳理，然后將數據推送給應用服務器進行整體項目的展示，客戶則可以通過PC機進行數據查看，現場人員則通過手機端進行跟蹤供暖的各項參數，以此保障系統運行。
1.1 地井熱力管網的熱力監控
地井管網主要分布在小區的單元樓入口處，監測的是入戶的溫度和壓力值，以此保證入戶溫度滿足要求，以此提高居民供暖滿意度并盡量降低能源消耗。壓力的監控則主要是檢測管線泄漏的問題，防止發生現場事故。
對于地井供熱管網的監控，設備安裝到地井里，必然受到井蓋的影響，此外不同深度的影響,對于信號強度的影響非常明顯，每下降1米，信號強度大約衰減35%。
對于類場景優選4G的通訊方式,相對于與NB通訊方式,4G網絡的基站覆蓋更為全面,但是對于NB信號好的環境也可以采用NB通訊的方式。
此外高溫高濕的環境對產品的防護性提出了更高的要求,夏季地井隨時面臨大水滿貫的情況,因此具備IP68防護等級也是一個硬性需求。
1.2 樓道管線溫度壓力監控
樓道管線的溫度壓力監控，樓管管線通常情況下具有直流供電，因此可以采用直流供電對壓力和溫度傳感器進行供電，通過4G網關的RS485接口將同樓道的壓力溫度傳感器進行集中采集,然后統一上報到服務器。
其結構圖如下所示：
JR01系列4G邊緣網關通過RS485接口可以同時采集64臺設備的采集數據,通過直流24V對整個系統進行供電，具有如下的特點: 4G通訊方式采用MQTT傳輸協議，通訊穩定可靠；MQTT協議對服務器的系統資源占用率低，適合大批量部署；傳感器免配置，接入傳感器網關自動讀取數據；出廠上報頻率1分鐘，用戶可根據系統需要遠程修改上報頻率；支持遠程配置網關和傳感器的功能，例如可遠程消除傳感器的零點誤差值和數據采集的偏移量，從而實現數據的二次修正功能；采集的數據自動上報到物LINK服務器也可以直接上報到客戶的私有數據平臺。
1.3 鍋爐房熱力監控
熱源種類包括燃氣鍋爐、電鍋爐、各類熱泵（含直燃機）、太陽能光熱設施等鍋爐房，監控的主要的參量是壓力和溫度，除此之外還需要監控環境氣體并控制燃燒閥門開門開度等。
1.3.1 換熱站監控
換熱站的監控參數主要就是管網的壓力和溫度，并不涉及加熱問題，因此對于溫度壓力的監控產品無強制防爆要求.
1.3.2 燃氣鍋爐的監控
燃氣鍋爐的監控參數主要有出口溫度和壓力值，此外本身具有燃燒加熱的要求，因此還有閥門調節閥的控制，為了實現運控本系統需要增加物聯網網關來講原有監控系統的變量上報至云服務器，由服務器根據整個的運行環境進行集中管理，避免工業事故，同時也盡量避免資源浪費。燃氣鍋爐通常是因為具有防爆要求
2 產品特點介紹
無線通訊網絡在現場受到諸多干擾因素的影響導致通訊不穩定，干擾因素如下：
●4G、NB-IOT基站信號建設的不全面，信號弱且諸多區域存在通訊死角
●地井井蓋對于無線信號的遮擋，導致信號普遍較弱
●雨雪天對于信號傳輸的影響
●U型樓和地下室對于信號的影響
總之，對于該特點對設備的信號通訊的穩定性提出了極高的要求，設備需要具有無信號休眠有信號入網補發的特點。
此外，考慮到現場極為不便的維護環境，因此對設備的穩定性和功耗都有很高的要求，通常我們需要至少滿足三個供暖季的要求，甚至于有的客戶要求滿足五個供暖季的連續工作時長，因此產品具備供暖自動啟動而非供暖季自動停機也是一個剛性要求。
2.1 NB-IOT類傳感器優勢特點說明:
1、NB傳感器采用電池供電，現場安裝靈活便捷；
2、超低功耗設計(休眠電流最低<2.4uA;最大發射電流<150mA)，延長電池使用壽命;
3、無線通訊協議，與三大運營商基站對接，無須擔心通訊距離;
4、具有斷網重連功能，基站失聯則設備自動休眠，網絡恢復則自動重新發送數據;
5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠程更新設置參數;
6、支持上、下限和變化量三種報警形式，報警數據即時上報;
7、離線數據存儲功能,至少存儲48小時數據,應對離線掉網問題；
8 金屬外殼，全密封設計，IP68防護能力強
2.2 4G類傳感器優勢特點說明:
1、4G傳感器采用電池供電，現場安裝靈活便捷；
2、4G基站建設成熟,4G網絡覆蓋全面,產品通訊穩定性高;
2、超低功耗設計(休眠電流最低<26uA;最大發射電流<200mA)，延長電池使用壽命;
4、具有斷網重連功能，基站失聯則設備自動休眠，網絡恢復則自動重新發送數據;
5、高清高亮LCD液晶顯示，可視化按鍵操作，支持遠程更新設置參數;
6、支持上、下限和變化量三種報警形式，報警數據即時上報;
7、離線數據存儲功能,至少存儲48小時數據,應對離線掉網問題；
2.3 4G類有源供電網絡特點說明:
1、 免配置,接入傳感器自動讀取
2、 支持64臺壓力設備同時采集
3 、IP68防護等級
4、 出廠上報頻率1分鐘(可調)
5 、4G傳輸MQTT協議JSON格式
6、 支持遠程配置網關
7、 支持遠程設置子設備的參數
產品選型表
3 北京熱力數據平臺界面展示
4 結束語:
本項目是根據北京智慧供熱要求，對區域重點供暖鍋爐房和換熱站進行智能運行管理。項目中采用NB無線壓力傳感器為主要的監控設備，4G無線傳感器作為補充，對于具備直流供電的樓宇管道則可以采用網關集中采集上報的方式來監測供暖管路中供/回水壓力，根據壓力變化來判斷供暖管路系統的安全性和供暖循環泵的運行狀態；采用NB/4G無線溫度傳感器，監測供暖管路中供/回水溫度，根據溫度變化和供/回水的溫差來調節燃氣鍋爐的燃燒狀態和出水溫度，達到節能減排的目的；采用NB/4G無線液位傳感器，監測鍋爐熱水補水箱的水位變化，如果水箱水位較低可以報警提示并開啟電動閥門補水，達到智能控制的目的。
通過無線傳感器采集現場溫度、壓力、水位數據，經由無線網絡把采集到的實時數據上傳到智慧供熱管理云平臺，實時在PC端、Pad端或者手機APP上監測數據，同時根據采集回來的數據以及在控制中心（服務器）的管理軟件設定的控制參數組合參數邏輯，實現遠程自動/手動控制調節閥、循環泵、補水泵等設備的啟停及開度狀態。另外系統可實現全天候24小時在線監測及狀態巡檢，從而實現科學、高效、節能供暖，保障供暖/換熱站的良好運行。
