智慧城市供热解决及应用

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1、科技有温度，城市有温暖 智慧城市供热解决方案及应用 0 1 0 2 0 3 2 集 中 供 热 系 统 示 意 图 随城镇化进程，供热行业的集中供热需求不断增长 3 51.8 57.1 61.1 67.2 73.9 83.1 87.8 9.05 10.33 11.4212.31 13.12 14.63 100 80 60 40 20 0 201220132014 城市集中供热面积（亿平方米） 201520162017 2018 县城集中供热面积（亿平方米） 截止至2016年底，我国北方地区城乡建筑取暖总面积约206亿平方米，其中 城镇141亿平方米，农村65亿平方米。（发改委-北方地区冬季清洁

2、取暖规 划 2017-2021） 截止2018年底，全国城市集中供热面积87.8亿平方米，较上年增长5.66% （国家统计局+住建部统计年鉴） 截止2017年底，全国县城集中供热面积14.63亿平方米，较上年增长11.5% 预计截止2020年底，全国集中供暖需求面积将继续以不低于5%的增长率保 持高需求。 热源厂 第三方热源 一次网 （压力平衡） 二次网 （压力平衡） 补水泵 循环水泵 热用户水泵 换热站 水泵 换热站热源厂一次侧管网二次侧管网居民 2012-2018年集中供暖面积 图 冬季供热存在安全、环保和投诉等问题，政府监管挑战大 2018年11月 济南供热管道爆裂，4人伤 2019年1

3、2月 宁夏事故， 1300万平米供热区域受影响 2018年11月 郑州热力管道爆裂，3死1重伤 2019年12月 大连供热管线事故 2019年以来， 冬季供热造成雾霾等天气影响 各地积极出台热电联产，煤改电， 煤改气减少污染，提高空气质量 投诉问题， 百姓就供暖质量 进行投诉 污染问题， 造成城市范围 污染严重 4 安全事故， 造成重大人员 伤亡事故，大面 积供暖问题 供热管网存在安全事故风险，易造成人员伤亡和大面积供暖问题 缺乏供热关键设备安全风险的监测预警能力；对于供热企业热源、换热站和供热管网，缺乏有效的安全监测预警技术手段，很难发现问题和及时预警。 缺乏对供热企业安全大数据画像的分析能

4、力；希望通过大数据分析，从风险和隐患识别的角度，对供热企业的安全能力和风险等级进行综合评估。 缺乏统一的应急处置联动机制；各个供热企业和政府监管部门缺乏统一的应急预案、联动机制和处置协同，综合指挥联动机制并未完全建立。 2018年11月20日早晨5点40左右，济南奥体东路龙奥 北路路口供热管道爆裂，水深达到20多厘米，整个马路 全是水。此次管道泄漏事故导致两人受伤。 2018年11月30日凌晨三点多，郑州市经三路农科路附 近一公寓小区发生热力老旧管网爆管，爆管致3人死 亡，一人受轻伤已送往医院救治。 2019年11月15日上午，从长春市区一条供热主管线被 挖断，近百度热水喷涌而出。长春1200

5、万平方米供热 面积受到影响，涉及100余个居民小区 。 5 供热造成的环境污染成为影响北方空气质量的原因 燃煤热电联产 48% 燃气热电联 燃煤锅炉 33% 电锅炉/电热泵 地热 工业余热 生物质 燃油 燃气锅炉 12% 其他 当前中国供热中，依然以燃煤为主，燃煤生产占比2/3以上，碳排放 严 重，因此对节能减排有较强烈诉求； 每到供暖季，就会出现明显的污染情况，居民生活需要供暖，又不希望 因此带来的环境污染。 2011年中国已经是全世界二氧化碳排放第一大国，我国取代1850年的 英 国，在碳排放上成为全世界的关注点； 6 二氧化碳排放量 （万吨） 2016年北方地区城镇集中供热各类热源占比

6、数据来源清华大学建筑节能研究中心（2017） 冬季第一民生问题，供热投诉多，缺乏有效管理手段 1冬季供热投诉率高，缺乏 手段 ，冬季供热期耗费大量精力 到 现场处理问题； 2缺乏供热系统运行信息 （不清楚居民家中实际温度）， 供热安全保障没有预判分析，出 现供热故障被动应对； 3供热企业良莠不齐，管理 水平 有高有低，缺乏有效的行业 规 范指导，优化运行不足； 投诉数据 居民12345市民热 线 16 20 17 18 25 ? 监管部门 冷热不均 供热企业 7 供热行业信息化发展趋势与历程 自动化网络化智能化智慧化 自动化是前提 实现供热感知 网络化是路径 设备系统互联 智能化是手段 分析.

7、决策.评价 智慧供热是目标 清洁，低碳，安全， 高效，以人为本 热源热力站局部自动 化 财务经营部分信息化 基于生产平台的热网集中 监控系统 基于经营平台的信息化 统一平台的生产/经营的智 能 化，有一定的自学习能力。 气候模型、运行监控、GIS 指挥调度、水力计算、 能源、设备管理 收费、客服、计量、OA等 三大融合走向智慧供热之路 资源+数据+业务的融合 各功能模块的有机整合 源、网、站、户大联动 信息技术，大数据、云平台、物联网、AI技术，将给供热行业带来变革！ 8 新一代信息技术助力供热治理和服务模式创新 人工智能云计算 物联网大数据 数治 智控 供热管理 供热服务 政府可管企业可省百

8、姓可感 人治 人控 9 0 1 0 2 0 3 10 智慧供热的建设目标：安全、高效、清洁、低碳、以人为本 顶层设计、技术路线图、技术标准规范、政府(行业)推动、整体提升、行业升级 建设形成覆盖省级、城市级、企业级的供热智能化信息系统、供热保障及服务系统 目标：保障供热安全 保证供热质量 目标：节能降耗、提升效益 按需供热、精准供热 安全 高效 清洁 低碳 以人为本 一、政府主管部门： 基于大数据分析的供热行业管理 -城市级供热智能管理平台 实现：数字政府、数字民生服务，提升行业管理水平。 11 二、供热企业： 基于大数据分析专家系统的企业运行监控 -企业级智慧供热监控平台 实现：供热行业科技

9、赋能，运行智能优化调控，节能降耗节省人工成本，提升供热经济效益。 智慧供热体系 建设原则： 设计思路：以4个1为指导，以3大系统为基础，以创新技术为依托 ， 覆盖4类对象，实现供热全流程智能，政府全流程监管 一套标准一套规划一套设计一套机制 设备层 网络层 平台层 IaaS 运 维 和 标 准 固网/4G/5G/物联网NB- IoT 热源管网换热站热用户 锅炉自控设备新能源设备管网感知设备远程电动调节阀温度、压力、流量、热量等传感设备室温采集设备单元阀设备热用户设备 供热 应用系统 政府供热监管系统运行监测管理供热服务监管热源热网安全监测应急指挥调度室温监测 热源监控 用户控制 供热生产系统

10、热站监控单元监控管网监控 指挥调度平衡控制室温监控 能耗分析 智能客服 移动应用 供热运营管理系统 收费管理工单系统 门户网站供热计量 报表分析 基础设施计算存储网络边缘层边缘计算工业网关 通用平台服务（gPaaS）数据平台服务（dPaaS）安全 应用安全网络安全 数据安全主机安全 安全管理 供热数据服务 供热数据供热数据 主题质量 供热数据供热数据 诊断指标体系 供热人工智能服务 供需热站用户 预测模型控制模型控制模型 单元全网水力 控制模型联动模型仿真模型 中间件 微服务 引擎 数据库 数据 接入 数据 处理 数据 治理 应用与数据物联网 集成平台平台 数据 消费 数据 计算 12 “人治

11、”到“数治“ 基于新一代信息技术打造两大系统，构建供暖新基建， 加快供热治理与服务水平提升 “人控”到“智控” 供热行业的进步，从政府角度进行服务监管，从企业角度节能降耗、提升经济效益，政府促进企业的技术进 步，企业的技术进步推进整个行业技术水平和管理水平的提高。 省、市、县、热企四级管理服务系统 基于物联网实现全省供热质量可视化 基于大数据精准定位供热服务质量问题 基于大数据、人工智能实现热企运营水平评估 基于人工智能实现安全事故预警和应急 智慧供热监测与调控系统 构建供热数据仓库和数据共享机制 基于物联网、大数据提升供热服务质量 基于人工智能实现节能环保 基于人工智能和物联网实现安全预警

12、13 政府可管：从“人治”到“数治” 政府智慧供热管理与服务解决方案 政府 14 政府监管方案全景图 省级智慧供热监管平台 行业指导、宏观管理、清 洁供 热、大气雾霾治理 企业级智慧供热系统精 准 供热，按需供热，客户 服 务，节能增效 城市级/县级智慧供热管理平 台供热保障、民生服务、 行 业指导；能耗定额管理， 碳排 放交易支撑与管理 热用户室温直接监测：数据 信息基础、管理升级手段、 供热质量客观评价 省级供热监管信息平台设区市供热监管信息 平台客户端 城市级供热监管信息平台 数据上传 信息共享 信息共享 审核通过 审核事项 县区市 供热主管部门 客户端1 数据传输、辖区管理 典型热用户

13、 室温监测系统 数据 采集数据 采集 室温 监测 企业级 供热监控平台 企业级 供热监控平台 县区市 供热主管部门 客户端2 典型热用户 室温监测系统 室温 监测 企业级 供热监控平台 企业级 供热监控平台 主城市 供热主管部门 客户端 典型热用户 室温监测系统 数据采集 室温监测 室温 监测 企业级 供热监控平台 企业级 供热监控平台 数据传输、辖区管理 数据传输 15 数据 采集数据 采集数据 采集数据 采集 一朵云一套平台，全力支撑省/市/县/热企四级管理和服 务 通过对接各个城市的供热热线（或市长热线）、 以及网站或微信公众号等之前比较分散的投诉渠 道，形成基于云计算+物联网技术的综合

14、管理服 务平台，面向全省供热行业的技术进步和管理水 平提高进行全面监管。 政府管理服务平台 / 热企管理服务平 台 微信公众号市长热线网站 各个热力企业通过自己的用户名密码以不同的权 限对政府平台进行基础信息的更新、运行数据的 更新，并且根据政府平台下发的各类督办单进行 整改，提升供热质量的同时可以明显解决二网水 力失调问题，降低能源消耗。 热企1热企2 VPNVPN 政府监管 热企服务 提升 16 构建全省供热企业供热效果和指标评价“一张图” 供热效果的监测 供热效果的评价 达标或优质供热 设置室温低阈值 不达标预警提醒 17 基于华为AI算法实现全省热源智能监测和负荷率及时预 警 热源负荷

15、率监测 采集7天天气预报 与AI算法的融合 设定负荷率阈值 超负荷实时预警 18 构建热力企业精细化监测能力，支撑全省供热效果考核排名 精细到户的监测 典型热用户采集 采暖季室温效果 不达标排名处罚 “督办单”模式 限时整改和反馈 19 基于大数据挖掘的各热力企业运行效果智能分析 热力站运行数据监测 小区的供热效果采集 大数据分析挖掘支撑 华为AI算法智能分析 评估水利失调等状况 关注供热不足和能耗 异常问题分析和预警 20 供热企业数据采集及上传 21 室温采集点安装 通过IoT及企业系统对接，构建全面数据采集能力，确保数据真实可靠 1.推进典型热用户室温采集系统安装、数据传 输、供热质量监

16、测分析 2.统一选择质量可靠、精度高、寿命长、符合 室温采集要求的室温采集装置 开关型插座型 1.督促供热企业监控平台建设，督导企业数据 接口、数据上传，协调城市平台技术服务单 位与供热企业对接，实现数据共享 2. 企业供热监控中心与城市平台数据自动采集 上传 3. 制定城市供热监管信息平台数据采集及接 口技术导则，统一数据传输技术模式 企业可省：从“人控”到“智控” 企业智慧供热监测与调控方案 22 供热企业监控方案全景图 热源 提供热需预测，与后端完整闭环 换热站 实现基于人工智能的智慧策略，供热平衡 一次网 单元 实现基于人工智能的智慧策略 智慧供热（源、网、站、户联动） 热企监管系统 供热 服务 供热 质量 居民楼 温度感知 20 + - NB-IoT物联 网 热企管控APP 用户APP 用户侧 实现基于温控面板、手机APP的温控 二次网 云 室温物联感知数据训练数据推理 供热策略 华为人工智能 数据预处理 数据汇聚 数据上报 热源 数据上报数据上报 数据感知 温度自主可控 策略推送 供