★ 北京亞控科技發展有限公司 曾祥龍，孟小建，李澤浩

關鍵詞：信創；SCADA；KingSCADA 4.0；智慧供熱；熱網智能調度；國產化改造

1   背景

1.1   企業供熱基礎概況

華電能源佳木斯熱電廠是佳木斯市核心熱電聯產主力熱源，運營95座換熱站，承擔全市50%以上冬季集中供暖任務。當地冬季漫長嚴寒、采暖周期長、管網跨度大、末端水力失衡突出，供熱保供與節能降耗雙重壓力顯著。廠區原有熱網監控系統采用舊版工業組態軟件，軟硬件核心技術落后，存在功能缺失、售后響應慢、二次開發權限受限等“卡脖子”問題。

1.2   原有供熱系統突出痛點

改造前全廠供熱監控體系存在5類核心短板， 嚴重制約精細化運營：

（1）缺失能耗排名、負荷預測、多維度趨勢曲線等數字化分析功能，僅支持基礎數據查看；

（2）熱源、換熱站系統互不連通， 數據孤島嚴重，無法實現全網統一分析與協同調度；

（3）換熱站以現場人工手動調控為主，自動控制邏輯不完善，管網水力失調，小區出現“近熱遠冷”；

（4）故障報警僅本地彈窗提示， 無聲光提醒、分級推送、處置留痕機制，故障發現滯后，易引發管網超壓、水淹換熱站等安全事故；

（5）換熱站內溫度、壓力、液位、熱量儀表配套不全，數據采集覆蓋不足，缺少精細化調控的數據支撐。

1.3   政策與行業轉型要求

國家持續推進工業軟件信創國產化，要求能源關鍵生產系統實現自主可控；“雙碳”戰略倒逼供熱行業降低能耗、減少碳排放；北方城鎮供熱行業整體從“基礎保供暖”轉向“提質、節能、低碳”精細化運營。佳木斯熱電廠亟需一套全國產化一體化智慧供熱管控平臺，打通“熱源—管網—換熱站—熱用戶”全鏈路數據，實現換熱站無人值守、按需精準供熱，平衡民生供暖質量與能源消耗，構建數字化熱網調度體系。

1.4   項目立項目標

采用亞控科技全棧國產KingSCADA 4 .0組態軟件，完成全廠供熱監控系統國產化整體替換改造，一次性解決原有系統各類短板，建成覆蓋熱源、  一級管網、全部換熱站的統一智慧供熱管控平臺，實現供熱自動化、數字化、安全化、低碳化運營。

2   項目實施與應用

2.1   三層國產化系統整體架構實施

如圖1所示， 項目重構整套監控架構， 分為調度監控層、數據存儲層、現場設備層， 依托VPN加密通道實現數據穩定傳輸。

圖1 架構圖

2.1.1   調度監控層

部署亞控KingSCADA 4 .0完全版服務端雙機熱備集群， 搭建統一集中調度中心。調度人員通過客戶端完成全網監控、遠程泵閥調控、參數下發， 承載數據分析、控制指令下發全流程工作。

2.1.2   數據存儲層

配套國產工業實時歷史數據庫服務器，實現數據壓縮、鏡像存儲； 供熱基礎檔案、用戶信息、收費臺賬存入關系數據庫， 雙機集群+離線定時備份雙重機制，杜絕數據丟失、數據不同步問題。

2.1.3   現場設備層

對95座換熱站開展儀表增補改造，補齊溫度、壓力、流量、液位、熱量傳感設備；對接熱源首站、所有換熱機組PLC控制系統，統一采集一次網、二次網實時運行參數，實現現場設備全量數據上傳。

2.2   平臺全業務功能落地應用

改造完成后，智慧供熱管控平臺全模塊上線，覆蓋生產監控、遠程調控、能耗分析、故障處置、數據追溯、權限運維全業務[3]。

2.2.1   工況一覽大屏總覽

如圖2所示，集中展示全廠總供暖面積、累計供熱天數、換熱機組運行數量、離線站點、實時報警條數， 同步展示全網總耗熱量、耗水量、耗電量及熱單耗， 疊加室外溫濕度、風力氣象數據， 調度中心宏觀掌握全網運行全貌[1]。

圖2 工況一欄大屏

2.2.2   換熱站工藝界面遠程管控

如圖3所示，每座換熱站獨立工藝流程圖展示一次側、二次側全部設備實時參數；支持遠程手/自動模式切換，可遠程操控一網電動調節閥、二網循環泵、補水泵、泄水電磁閥，調節啟停、運行頻率、溫度壓力閾值；內置氣候補償控制邏輯，緩解管網水力失調[4]。

圖3 換熱站工藝流程圖

2.2.3   數據總覽批量查詢

表格化展示所有站點一次/二次供回水溫度、壓力、瞬時/累計熱量流量、補水量、耗電量，支持自定義篩選數據列、多站點橫向對比，快速定位參數異常換熱站。實時報表圖如圖4所示[2]。

圖4 實時報表圖

2.2.4   多模式智能集中控制

· 單點下發控制：雙擊目標站點即可單獨調節泵閥參數；

· 分時控溫：按用戶類型劃分供熱時段，居民夜間間歇降溫、學校商場僅日間供熱、醫院24小時恒溫保障，批量分組配置各時段供水溫度， 減少無效供熱能耗；

· 定值批量調控：按居民、公建分類統一加減或固定供水溫度，批量下發調控指令， 降低調度重復工作量。分時控制圖如圖5所示。

圖5 分時控制圖

2.2.5   分級閉環故障報警系統

實時聲光彈窗雙重報警， 區分設備故障（泵、變頻器、閥門異常）、管網狀態異常（超壓、超溫、壓差不足）、通訊故障；支持自定義高/高高/低/低低四級報警限值，批量配置多站點報警參數；報警支持單條/批量確認，完整記錄故障原因、處置人員、處理結果，歷史報警可按時間、等級、站點檢索復盤。報警管理圖如圖6所示。

圖6 報警管理圖

2.2.6   多維度歷史數據追溯

日報表： 小時粒度存儲各站點運行參數， 支持本地導出、打印；

自由時刻報表： 自定義查詢時間間隔， 按需調取任意時段運行數據；

日平均報表： 按自然日統計全網溫度、流量、熱量均值，支撐月度采暖考核；

實時/歷史趨勢曲線：多參數疊加繪圖，分析溫度、壓力波動規律，為熱負荷預測提供數據支撐。數據追溯圖如圖7所示。

圖7 數據追溯圖

2.2.7   系統運維配套管理功能

用戶分級權限管理， 支持新增、編輯、刪除賬號，按崗位分配監控、遠程控制、參數配置權限；全量系統日志永久留存，包含登錄日志、設備操作日志、報警參數修改日志，所有操作全程可追溯。系統日志圖如圖8所示。

圖8 系統日志圖

2.3   項目落地核心成效

改造完成后，全廠95座換熱站全面實現無人值守，取消各站點24小時現場人工駐站；完成供熱監控軟硬件全棧國產化替代；建成“熱源—管網—換熱站”一體化數據中臺，實現全網統一調度、智能均衡供熱。

3   項目創新性、重點與難點問題

3.1   項目核心創新性

（1）供熱監控系統全棧國產化創新

整套平臺采用國產亞控KingSCADA 4 .0工業軟件，配套國內通用算力服務器，完全替換原有舊版組態、數據庫產品，全部二次開發代碼向企業開放，實現供熱生產監控領域工業軟件自主可控，規避技術落后、售后響應滯后等風險，是高寒地區百萬㎡級熱電聯產供熱信創改造標桿方案。

（2）換熱站模板化標準化設計創新

針對廠區居民、醫院、學校、商業多類型換熱站分類模板化處理，統一數據采集標準、控制邏輯模板；后期新增、擴容換熱站無需重構系統界面與底層程序，避免二次開發重復投資，適配佳木斯城市供熱管網持續擴建需求。

（3）一體化數據融合+閉環報警雙重創新

打通多套老舊異構系統數據孤島， 搭建實時數據庫+關系數據庫雙存儲架構，熱源、管網、換熱站數據全域互通；構建聲光彈窗+分級推送+全程記錄的閉環報警體系，故障預警、處置、復盤全流程數字化，大幅降低管網設備安全事故概率。

（4）輕量化一體化運維架構創新

系統采用統一數據庫、統一人機交互界面、統一運維工具，配套完整操作培訓；企業運維人員可自主新增采集點位、拓展業務模塊，無需長期依賴外部廠商駐場維護。

3.2   項目實施核心重點

（1）完成供熱監控軟硬件全國產化替換落地，落實能源領域信創自主可控政策；

（2）補齊換熱站儀表采集體系，將傳統人工手動控制全面升級為遠程全自動智能調控，實現換熱站無人值守；

（3）打通多套老舊異構系統數據壁壘，構建統一數據中臺，實現全網供熱數據集中存儲、統一分析；

（4）搭建分級閉環故障預警處置體系，消除原有報警單一、故障處置滯后的安全隱患；

（5）落地按需供熱智能調控策略，實現高寒地區供熱提質與節能雙重目標。

3.3   項目實施難點及對應解決思路

難點1：原有多廠商老舊系統協議不統一，數據割裂，形成信息孤島

解決思路：依托國產KingSCADA 4 .0開放標準化數據接口，兼容主流工業采集協議，分批次對接各換熱站原有PLC與老舊監控終端， 將分散熱源、站點數據統一匯聚至中心數據庫，搭建一體化數據底座，實現數據全域互通。

難點2：原有機房服務器性能落后，系統卡頓、擴容能力不足，存在歷史數據丟失風險

解決思路：部署雙機熱備SCADA與數據庫集群服務器，采用大內存、大容量硬盤硬件配置；設置定時自動備份、異地備份雙重數據保護機制；系統升級僅改造中心機房設備，換熱站現場無需大規模停機改造，平滑遷移多年歷史供熱數據，保障改造期間供熱不間斷。

難點3：換熱站長期依賴人工現場操作，自控邏輯缺失，管網水力失調嚴重，末端冷熱不均

解決思路： 平臺內置完整PLC聯動控制邏輯，一網調節閥、循環泵、補水泵支持手自動雙模式；配套氣候補償、分時調控、批量定值多重算法，自動均衡全網熱量分配，根據室外氣溫動態調整供水溫度，平衡一次網、二次網壓差、溫差，消除近熱遠冷問題。

難點4：原有報警形式單一，無分級推送、處置記錄，易引發管網爆管、換熱站水淹等安全事故

解決思路： 搭建多層級聲光實時報警系統，支持自定義四級限值報警；報警彈窗紅色閃爍、調度室音響同步提醒，區分故障優先級；所有報警確認、處置、備注信息存入數據庫，支持隨時查詢歷史故障，形成完整安全處置閉環。

難點5：換熱站類型繁多， 用熱需求差異大， 統一精細化管控難度高

解決思路：采用模板化站點分類管理，按用戶屬性建立獨立調控模板；分時控制功能支持批量分組配置時段溫度，醫院、養老機構設置24小時恒溫策略，學校商場僅白天供熱，居民夜間低溫間歇運行，大幅減少調度人員重復操作工作量。

4   項目效益分析

4.1   經濟效益：節能降本，壓縮長期運維投入

（1）供熱能耗顯著下降

依托智能調控按需供熱，消除居民室內過熱造成的無效熱損耗；循環泵變頻自動調節降低電耗，采暖季全廠熱耗、水耗、電耗同步下降，減少機組抽汽消耗，節約標煤采購、補水藥劑、污水處理等綜合成本，單采暖季實現穩定節能收益。

（2）人工運維成本大幅削減

95座換熱站實現無人值守，撤銷站點24小時駐站人員，縮減一線運維人力開支；國產化軟件無國外軟件高額年度授權、技術服務費，企業自主完成系統維護、功能拓展，長期外委運維費用顯著降低。

（3）設備維修損耗成本降低

系統提前預警管網超溫超壓、泵閥故障、水箱高低液位異常，提前處置隱患，減少管網爆管、設備損壞、換熱站水淹等重大搶修，降低備品備件采購、停熱搶修帶來的經濟損失，廠區失水率持續下降。

（4）后期擴建改造成本節約

換熱站模板化標準化設計，后期新增供熱小區、新建換熱站僅需套用標準化模板接入平臺，無需重新開發監控程序，避免大額二次開發工程投入。

4.2   安全生產運行效益

（1）全鏈路風險提前預警

熱源、 一級管網、換熱站壓力、溫度、液位全參數實時監控，異常聲光即時報警，提前規避管網爆管、缺水干燒、設備過載等重大安全事故，提升高寒地區長周期供熱保供穩定性。

4.3   運營管理數字化效益

（1）數據支撐經營考核與管網規劃

平臺具備能耗排名、多粒度歷史報表、趨勢曲線分析功能，可統計各換熱站單耗、供熱量、失水率，支撐供熱班組、站點運營考核，為熱網負荷預測、次年老舊管網改造提供精準數據依據。

（2）模塊化架構適配長期發展

模板化、模塊化系統架構， 支持后續供熱面積擴容、余熱回收、室溫采集等功能拓展，無需整體更換平臺，保障企業長期技術投入延續性。

4.4   民生服務提升效益

（1）根治供熱冷熱不均民生痛點

全網均衡調節， 平衡管網近端、遠端供熱量，消除小區“近熱遠冷、頂樓過熱、底層偏冷”問題，居民室溫穩定達標，供熱投訴量大幅下降。

（2）差異化供熱保障特殊群體需求

醫院、養老院等民生重點單位實現24小時恒溫穩定供熱；學校、商場日間按需供暖，夜間適度降溫節能，兼顧特殊用戶采暖舒適度與節能目標。

（3）快速響應居民供熱訴求

調度中心實時掌握各小區換熱站運行參數， 用戶反饋室溫異常時，可遠程調取站點數據快速排查問題，縮短上門處置響應時間，提升居民供熱滿意度。

5   項目意義

5.1   企業層面

本項目助力華電能源佳木斯熱電廠完成供熱監控系統全國產化信創升級，實現熱網調度核心技術自主可控；構建“源—網—站”一體化智慧供熱數字化管控體系，推動供熱運營由人工粗放管理向智能精細化調度轉型，持續降低能耗與運維成本，全面提升企業供熱保供能力、數字化運營水平與市場核心競爭力。

5.2   行業層面

打造高寒地區大型熱電聯產熱源供熱系統國產化改造標桿案例，驗證國產工業組態、實時數據庫在百萬㎡級集中供熱場景的成熟落地能力；形成換熱站模板化管理、分時智能調控、閉環故障處置一體化標準化解決方案， 為東北、華北同類型熱電供熱企業國產化替代、智慧供熱升級提供可復制、可落地的實施路徑，加速熱力行業工業軟件國產化普及進程。

5.3   城市民生建設層面

項目完善佳木斯市城市集中供熱數字化新基建，補齊城市智慧供熱監管短板，強化城市冬季民生保供韌性；通過精準均衡供熱優化居民采暖體驗，減少供熱資源浪費，助力智慧城市、數字城市建設落地，全面提升城市公共服務現代化水平。

5.4   國家戰略層面

（1）落實工業軟件自主可控、信創產業發展政策，打破海外工業監控軟件在北方熱力行業的應用壟斷，推動能源領域關鍵軟件國產化落地；

（2）響應國家“雙碳”節能減排戰略，通過智能調控降低供熱熱、水、電消耗， 減少燃煤消耗與污染物、碳排放，助力北方城鎮清潔低碳供熱轉型；

（3） 踐行集約型城市基礎設施發展理念， 以數字化手段平衡民生供暖需求與能源節約，為高寒地區長效、綠色、穩定集中供熱提供成熟技術支撐。

作者簡介：

曾祥龍（1988-），男，黑龍江牡丹江人，碩士，畢業于北京航空航天大學，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事工業軟件、SCADA軟件、管控一體化平臺軟件等方面的研究。

孟小建（1993-），男，河北邢臺人，本科，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事集中供熱、長輸供熱、區域供熱、管網水力平衡、自動化智能調控等核心方面研究。

李澤浩（1999-），男，黑龍江大慶人，本科，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事工業軟件、智能制造等方面的研究。

參考文獻：

[1] 宋云清, 陳江. 物聯網換熱站系統的開發應用[J]. 機電技術, 2021 (2) : 31 - 34.

[2] 張爽. 集中供熱調度監控系統設計及節能優化[D]. 哈爾濱: 哈爾濱理工大學, 2020.

[3] 鄭潔. 集中供熱節能調度監控系統[J]. 山西建筑, 2018, 44 (30) : 198 - 199.

[4] 李政. 智慧供熱架構中換熱站自動控制系統的設計與應用[J]. 山東工業技術, 2025 (2) : 83 - 89.

摘自《自動化博覽》2026年7月刊