随着智能城市的发展和节能减排的提倡，如何安全、有效、科学地控制供暖系统成为城市现代化急需解决的问题。西安几度云顺应社会发展潮流，采用世界最领先的NB-IoT物联网及云平台技术，研发构建出了智慧能源大数据服务系统。本系统通过采集、存储、统计、分析等多层面应用，真正实现“万物互联”，对行业用能进行全面监控，以实时数据的更新形成数据流，优化管理环节，提高安全性，从而降低成本。

智慧供热是以数字化、网络化、智能化的信息技术设施为基础，以用户满意为目标，以低碳、舒适、高效为主要特征，以透彻感知、广泛互联、深度智能为技术特点的现代供热方式。其中，由传感器、数据采集设备、传输设备组成的供热信息物联网是智慧供热体系中不可或缺的关键要素。传统的供热管网温度、压力数据采集设备通常采用有线传输，功耗大，不利于安装，而基于NB-IoT物联网技术的传感设备可具备无线传输、低功耗、低资费、应用场景不受限的优势。5G时代即将到来，随着世界最领先的NB-IoT物联网技术的发展和成熟，高效的“万物互联”已成为可能，也为智慧供热体系的跨越性升级提供了良好的技术和应用基础。

第一章、项目介绍

1. 项目背景

供暖系统都因为技术装备落后，出现了供暖运行管网的跑、冒、滴、漏现象不能及时发现，设备老化存在爆管、漏水现象、用户缴费率低、缴费不便、因楼层差异受冷面积差异、存在大量热能浪费，无法实时监测到用户家里室温、用户投诉率高、造成了人力、物力、财力的大量浪费。我国大多供暖企业仅对各能源项总表进行计量，造成行业能源消耗数据缺失，不能精细化耗能项目、缺少节能分析管控、无法对用能超限考核、实现节能减排目的。

2. 系统方案

基于热力公司现场情况，我司经研究讨论提出如下接入方案：

2.1 无线远程压力采集终端

2.1.1 产品简介：

JDY-04P无线远程压力采集终端是一款锂亚电池供电、具有无线通讯功能的高精度智能仪表，主要应用领域是针对野外或配套供电环境不便的场合，如供暖、供水、输油、输气管道等场合进行压力监测，将设备的电量、信号强度、管网的压力信息、告警信息等数据通过无线网络实时发送给监控中心，监控中心对数据进行存储、分析、查询、告警信息处理；无线压力采集终端还具有现场压力实时显示、自动测量、自动发送、自动存储、蓝牙设置设备参数、远程设置设备参数等功能，无需现场人员进行抄表，更安全，更可靠，更方便，实现了信号无线传输、信息交互，无需现场布线，节省了人力及施工成本，帮助用户实现对管网及时、高效的监管。

2.1.2 产品特点：

◎支持本地及远程设置参数；   

◎支持NB-IoT等无线通讯方式；

◎采用数字温度传感器检测压力变化，采集速度快、精度高等特点；

◎超低功耗、联网时自动校准时间及电池电量低报警等功能；

◎压力上限、下限、动态变化阈值告警信息及时上报；

2.2 多通道采集终端

2.2.1 产品简介：

JDY-01A多通道采集终端设备主要采集进水口、回水口的温度和压力的数值来反馈楼宇供热的基本保证情况，将设备的电量、信号强度、管网的温度及压力信息、告警信息等数据通过无线网络实时发送给监控中心，监控中心对数据进行存储、分析、查询、告警信息处理，数据统计分析等功能。

2.2.2 产品特点：

◎支持本地及远程设置参数；

◎可以支持4路温度或压力数据采集；

◎支持GPRS/NB-IoT等无线通讯方式；

◎采用高精度16位AD芯片检测数据变化，采集速度快、精度高等特点；

◎超低功耗、数据存储及补发、联网时自动校准时间及电池电量低报警等功能；

◎内嵌看门狗，不死机；

◎温度压力上限、下限、动态变化阈值告警信息及时上报；

◎外壳防护等级：IP68；

◎具有防震、防潮、防雨、防有害气体功能。

第二章、软件三维可视化

1. 项目背景

随着大数据、云平台、移动通信等技术的发展，传统的供暖管理系统无法满足管理和用户新的需求。国家对供暖系统信息化建设也逐渐加大扶持，各地政府云集响应，受政府对基础设施建设投资力度加大及供热需求持续增长的双重影响，集中供热行业取得了快速发展，全国的集中供热面积和供热量得到稳定增长。

2018年，全国的集中供热面积约87.8亿平方米，当年集中供热总量约40亿吉焦，供热管网长度约20万公里。按热力消费市场的终端客户划分，热力供应行业可划分为工业市场和居民采暖市场两大类。目前工业部门是我国热力消费的主要领域，占全国热力消费总量的比重超过70%，但是居民采暖的热力消费增速高于工业领域，占全国热力消费总量约30%且比重不断提高。

房地产业的蓬勃发展和城镇化的提升，受益于原有大中城市供热面积快速增长（新增建筑+旧区改造）和新兴县镇供热市场（超过1100个）逐步开启，预计城市供热市场未来3-5年将保持15%的复合增速。 国内供暖管网信息化的建设，管网管理系统或多或少也伴随着某些问题： 

1. 目前大多数管网管理依然采用二维平面的方式管理，没有缺乏三维可视化呈现管网和数据，造成了运营和管理上的不便。

2. 供热系统往往存在多个子系统，之间相互独立，多个系统不能形成有机联动。

3. 物联网设备数据缺乏关联性的分析展示，设备不具备智能化、可视化告警呈现。

2. 需求分析

基于目前管暖管网存在的问题和用户的需求，归纳出平台的总体需求如下：

1. 管网物联网设备监测

   对整个管网的物联网设备进行监控，建立换热站、小区、住户与设备之间的联系，管理，实现对设备的监控和异常报警管理。对接供暖管网物联网系统数据，在虚拟三维场景可视化呈现管网物联设备数据，如管网管道的温度、压力、流量等数据，并根据使用场景对监测数据进行统计及变化趋势分析

2. 管网的三维可视化呈现

   采用三维建模技术，对200公里的管网和重要区域如热源厂、换热站等环境三维建模，在虚拟三维场景整体展示管网分布、形态、结构。

3. 关键区域视频监控

   在供暖管网的重要区域，如热源厂、换热站等区域部署视频监控设备，或者对接原有的监控视频流数据，在供暖管网三维场景展示实时的监控画面。

4. 移动端缴费/工单管理

   住户可以通过微信公众号或小程序，查询住户的缴费账单并可以通过微信，支付宝等方式直接在线上进行对供暖费用的缴纳。同时用户可以通过微信公众号在线完成投诉、报修、测温等服务的提交，实现缴费、述求、办理业务、通知公告的一体化平台。

5. 运维管理

   供暖管网由于其隐蔽性，档案及运维管理显得尤为重要，针对当前的档案及运维管理业务，需要更加数字化和形象化的方式

3. 建设目标

智慧供暖一体化管理平台的建设，运用三维可视化技术，结合供暖真实环境，构建供暖系统虚拟三维场景。通过对接管网系统的数据，数据和空间位置的相融合、虚实相映，实现数字孪生智慧供暖管理体系，同时通过移动端微信公众号的建设，实现缴费、述求、办理业务、通知公告的一体化平台。

本方案的建设目标如下：

1. 利用三维可视化、数字孪生、物联网等技术帮助用户提高供暖系统管理的信息化建设，向着智慧化、可视化方向转变。

2. 依托可视化供暖管理平台，场景、设备、数据真实再现，三维化的管理系统，极大提高供暖系统的管理效率和后期的维护水平。

3. 依托微信公众号，实现住户端缴费、述求、办理业务、通知公告的一体化平台。

4. 通过现场视频实时监控，物联网远程感知监测，取代人工巡查巡检、手工记账传统运营方式，有效降低系统的运营成本。

5. 利用供暖管网数据和状态分析功能，实时诊断供暖系统的运行状态，并通过智能告警可视化、定位技术手段，保障供暖系统的运行安全。

第三章、方案设计

设计原则

• 开放性

  基于各项业务具体需求，需使本系统具有良好的可扩充性遵循主流的标准和协议，可为应用系统间交换信息提供便利，有助于提高系统扩充性。

• 扩展性

  扩展性主要考虑本系统自身的扩展性和与其他应用平台之间的互通性。能通过采用标准接口或中间件等技术来实现数据的交互及功能扩展。

• 界面友好性

  本系统在展现层面采用统一的风格和基调，并且提供统一的操作界面和方式。

• 先进性

  系统技术水平要保证先进性，符合当今计算机科学的发展潮流。应用系统的设计应系统在网络平台、硬件平台和系统软件平台技术的要求，分析和设计符合当今技术发展方向、合理的应用系统。具备在选定的各平台上有能力进行该项产品的持续性开发，可以保证该项技术不断地更新并可顺利升级而维持系统的先进性。

• 安全性

  本系统应具备防病毒、黑客入侵监测和预警、漏洞扫描、网络监测与自动修复、身份认证等功能；还应具备完善的使用授权、监控和日志管理机制，能够访问进行审计；系统应提供相应数据备份/恢复功能，制定合理的备份策略提供保护机制。

• 稳定性

  系统建设尽量采用主流产品，以保证系统的高质量和稳定性。系统应最大限度集成世界上最稳定且优秀的技术及组件，采用成熟技术以降低系统的不稳定性。应用系统应对系统如硬件、操作系统、网络、数据库等设计尽可能详尽的故障处理方案，以保证系统的快速恢复性。

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