★ 北京亚控科技发展有限公司 曾祥龙，孟小建，李泽浩

关键词：信创；SCADA；KingSCADA 4.0；智慧供热；热网智能调度；国产化改造

1   背景

1.1   企业供热基础概况

华电能源佳木斯热电厂是佳木斯市核心热电联产主力热源，运营95座换热站，承担全市50%以上冬季集中供暖任务。当地冬季漫长严寒、采暖周期长、管网跨度大、末端水力失衡突出，供热保供与节能降耗双重压力显著。厂区原有热网监控系统采用旧版工业组态软件，软硬件核心技术落后，存在功能缺失、售后响应慢、二次开发权限受限等“卡脖子”问题。

1.2   原有供热系统突出痛点

改造前全厂供热监控体系存在5类核心短板， 严重制约精细化运营：

（1）缺失能耗排名、负荷预测、多维度趋势曲线等数字化分析功能，仅支持基础数据查看；

（2）热源、换热站系统互不连通， 数据孤岛严重，无法实现全网统一分析与协同调度；

（3）换热站以现场人工手动调控为主，自动控制逻辑不完善，管网水力失调，小区出现“近热远冷”；

（4）故障报警仅本地弹窗提示， 无声光提醒、分级推送、处置留痕机制，故障发现滞后，易引发管网超压、水淹换热站等安全事故；

（5）换热站内温度、压力、液位、热量仪表配套不全，数据采集覆盖不足，缺少精细化调控的数据支撑。

1.3   政策与行业转型要求

国家持续推进工业软件信创国产化，要求能源关键生产系统实现自主可控；“双碳”战略倒逼供热行业降低能耗、减少碳排放；北方城镇供热行业整体从“基础保供暖”转向“提质、节能、低碳”精细化运营。佳木斯热电厂亟需一套全国产化一体化智慧供热管控平台，打通“热源—管网—换热站—热用户”全链路数据，实现换热站无人值守、按需精准供热，平衡民生供暖质量与能源消耗，构建数字化热网调度体系。

1.4   项目立项目标

采用亚控科技全栈国产KingSCADA 4 .0组态软件，完成全厂供热监控系统国产化整体替换改造，一次性解决原有系统各类短板，建成覆盖热源、  一级管网、全部换热站的统一智慧供热管控平台，实现供热自动化、数字化、安全化、低碳化运营。

2   项目实施与应用

2.1   三层国产化系统整体架构实施

如图1所示， 项目重构整套监控架构， 分为调度监控层、数据存储层、现场设备层， 依托VPN加密通道实现数据稳定传输。

图1 架构图

2.1.1   调度监控层

部署亚控KingSCADA 4 .0完全版服务端双机热备集群， 搭建统一集中调度中心。调度人员通过客户端完成全网监控、远程泵阀调控、参数下发， 承载数据分析、控制指令下发全流程工作。

2.1.2   数据存储层

配套国产工业实时历史数据库服务器，实现数据压缩、镜像存储； 供热基础档案、用户信息、收费台账存入关系数据库， 双机集群+离线定时备份双重机制，杜绝数据丢失、数据不同步问题。

2.1.3   现场设备层

对95座换热站开展仪表增补改造，补齐温度、压力、流量、液位、热量传感设备；对接热源首站、所有换热机组PLC控制系统，统一采集一次网、二次网实时运行参数，实现现场设备全量数据上传。

2.2   平台全业务功能落地应用

改造完成后，智慧供热管控平台全模块上线，覆盖生产监控、远程调控、能耗分析、故障处置、数据追溯、权限运维全业务[3]。

2.2.1   工况一览大屏总览

如图2所示，集中展示全厂总供暖面积、累计供热天数、换热机组运行数量、离线站点、实时报警条数， 同步展示全网总耗热量、耗水量、耗电量及热单耗， 叠加室外温湿度、风力气象数据， 调度中心宏观掌握全网运行全貌[1]。

图2 工况一栏大屏

2.2.2   换热站工艺界面远程管控

如图3所示，每座换热站独立工艺流程图展示一次侧、二次侧全部设备实时参数；支持远程手/自动模式切换，可远程操控一网电动调节阀、二网循环泵、补水泵、泄水电磁阀，调节启停、运行频率、温度压力阈值；内置气候补偿控制逻辑，缓解管网水力失调[4]。

图3 换热站工艺流程图

2.2.3   数据总览批量查询

表格化展示所有站点一次/二次供回水温度、压力、瞬时/累计热量流量、补水量、耗电量，支持自定义筛选数据列、多站点横向对比，快速定位参数异常换热站。实时报表图如图4所示[2]。

图4 实时报表图

2.2.4   多模式智能集中控制

· 单点下发控制：双击目标站点即可单独调节泵阀参数；

· 分时控温：按用户类型划分供热时段，居民夜间间歇降温、学校商场仅日间供热、医院24小时恒温保障，批量分组配置各时段供水温度， 减少无效供热能耗；

· 定值批量调控：按居民、公建分类统一加减或固定供水温度，批量下发调控指令， 降低调度重复工作量。分时控制图如图5所示。

图5 分时控制图

2.2.5   分级闭环故障报警系统

实时声光弹窗双重报警， 区分设备故障（泵、变频器、阀门异常）、管网状态异常（超压、超温、压差不足）、通讯故障；支持自定义高/高高/低/低低四级报警限值，批量配置多站点报警参数；报警支持单条/批量确认，完整记录故障原因、处置人员、处理结果，历史报警可按时间、等级、站点检索复盘。报警管理图如图6所示。

图6 报警管理图

2.2.6   多维度历史数据追溯

日报表： 小时粒度存储各站点运行参数， 支持本地导出、打印；

自由时刻报表： 自定义查询时间间隔， 按需调取任意时段运行数据；

日平均报表： 按自然日统计全网温度、流量、热量均值，支撑月度采暖考核；

实时/历史趋势曲线：多参数叠加绘图，分析温度、压力波动规律，为热负荷预测提供数据支撑。数据追溯图如图7所示。

图7 数据追溯图

2.2.7   系统运维配套管理功能

用户分级权限管理， 支持新增、编辑、删除账号，按岗位分配监控、远程控制、参数配置权限；全量系统日志永久留存，包含登录日志、设备操作日志、报警参数修改日志，所有操作全程可追溯。系统日志图如图8所示。

图8 系统日志图

2.3   项目落地核心成效

改造完成后，全厂95座换热站全面实现无人值守，取消各站点24小时现场人工驻站；完成供热监控软硬件全栈国产化替代；建成“热源—管网—换热站”一体化数据中台，实现全网统一调度、智能均衡供热。

3   项目创新性、重点与难点问题

3.1   项目核心创新性

（1）供热监控系统全栈国产化创新

整套平台采用国产亚控KingSCADA 4 .0工业软件，配套国内通用算力服务器，完全替换原有旧版组态、数据库产品，全部二次开发代码向企业开放，实现供热生产监控领域工业软件自主可控，规避技术落后、售后响应滞后等风险，是高寒地区百万㎡级热电联产供热信创改造标杆方案。

（2）换热站模板化标准化设计创新

针对厂区居民、医院、学校、商业多类型换热站分类模板化处理，统一数据采集标准、控制逻辑模板；后期新增、扩容换热站无需重构系统界面与底层程序，避免二次开发重复投资，适配佳木斯城市供热管网持续扩建需求。

（3）一体化数据融合+闭环报警双重创新

打通多套老旧异构系统数据孤岛， 搭建实时数据库+关系数据库双存储架构，热源、管网、换热站数据全域互通；构建声光弹窗+分级推送+全程记录的闭环报警体系，故障预警、处置、复盘全流程数字化，大幅降低管网设备安全事故概率。

（4）轻量化一体化运维架构创新

系统采用统一数据库、统一人机交互界面、统一运维工具，配套完整操作培训；企业运维人员可自主新增采集点位、拓展业务模块，无需长期依赖外部厂商驻场维护。

3.2   项目实施核心重点

（1）完成供热监控软硬件全国产化替换落地，落实能源领域信创自主可控政策；

（2）补齐换热站仪表采集体系，将传统人工手动控制全面升级为远程全自动智能调控，实现换热站无人值守；

（3）打通多套老旧异构系统数据壁垒，构建统一数据中台，实现全网供热数据集中存储、统一分析；

（4）搭建分级闭环故障预警处置体系，消除原有报警单一、故障处置滞后的安全隐患；

（5）落地按需供热智能调控策略，实现高寒地区供热提质与节能双重目标。

3.3   项目实施难点及对应解决思路

难点1：原有多厂商老旧系统协议不统一，数据割裂，形成信息孤岛

解决思路：依托国产KingSCADA 4 .0开放标准化数据接口，兼容主流工业采集协议，分批次对接各换热站原有PLC与老旧监控终端， 将分散热源、站点数据统一汇聚至中心数据库，搭建一体化数据底座，实现数据全域互通。

难点2：原有机房服务器性能落后，系统卡顿、扩容能力不足，存在历史数据丢失风险

解决思路：部署双机热备SCADA与数据库集群服务器，采用大内存、大容量硬盘硬件配置；设置定时自动备份、异地备份双重数据保护机制；系统升级仅改造中心机房设备，换热站现场无需大规模停机改造，平滑迁移多年历史供热数据，保障改造期间供热不间断。

难点3：换热站长期依赖人工现场操作，自控逻辑缺失，管网水力失调严重，末端冷热不均

解决思路： 平台内置完整PLC联动控制逻辑，一网调节阀、循环泵、补水泵支持手自动双模式；配套气候补偿、分时调控、批量定值多重算法，自动均衡全网热量分配，根据室外气温动态调整供水温度，平衡一次网、二次网压差、温差，消除近热远冷问题。

难点4：原有报警形式单一，无分级推送、处置记录，易引发管网爆管、换热站水淹等安全事故

解决思路： 搭建多层级声光实时报警系统，支持自定义四级限值报警；报警弹窗红色闪烁、调度室音响同步提醒，区分故障优先级；所有报警确认、处置、备注信息存入数据库，支持随时查询历史故障，形成完整安全处置闭环。

难点5：换热站类型繁多， 用热需求差异大， 统一精细化管控难度高

解决思路：采用模板化站点分类管理，按用户属性建立独立调控模板；分时控制功能支持批量分组配置时段温度，医院、养老机构设置24小时恒温策略，学校商场仅白天供热，居民夜间低温间歇运行，大幅减少调度人员重复操作工作量。

4   项目效益分析

4.1   经济效益：节能降本，压缩长期运维投入

（1）供热能耗显著下降

依托智能调控按需供热，消除居民室内过热造成的无效热损耗；循环泵变频自动调节降低电耗，采暖季全厂热耗、水耗、电耗同步下降，减少机组抽汽消耗，节约标煤采购、补水药剂、污水处理等综合成本，单采暖季实现稳定节能收益。

（2）人工运维成本大幅削减

95座换热站实现无人值守，撤销站点24小时驻站人员，缩减一线运维人力开支；国产化软件无国外软件高额年度授权、技术服务费，企业自主完成系统维护、功能拓展，长期外委运维费用显著降低。

（3）设备维修损耗成本降低

系统提前预警管网超温超压、泵阀故障、水箱高低液位异常，提前处置隐患，减少管网爆管、设备损坏、换热站水淹等重大抢修，降低备品备件采购、停热抢修带来的经济损失，厂区失水率持续下降。

（4）后期扩建改造成本节约

换热站模板化标准化设计，后期新增供热小区、新建换热站仅需套用标准化模板接入平台，无需重新开发监控程序，避免大额二次开发工程投入。

4.2   安全生产运行效益

（1）全链路风险提前预警

热源、 一级管网、换热站压力、温度、液位全参数实时监控，异常声光即时报警，提前规避管网爆管、缺水干烧、设备过载等重大安全事故，提升高寒地区长周期供热保供稳定性。

4.3   运营管理数字化效益

（1）数据支撑经营考核与管网规划

平台具备能耗排名、多粒度历史报表、趋势曲线分析功能，可统计各换热站单耗、供热量、失水率，支撑供热班组、站点运营考核，为热网负荷预测、次年老旧管网改造提供精准数据依据。

（2）模块化架构适配长期发展

模板化、模块化系统架构， 支持后续供热面积扩容、余热回收、室温采集等功能拓展，无需整体更换平台，保障企业长期技术投入延续性。

4.4   民生服务提升效益

（1）根治供热冷热不均民生痛点

全网均衡调节， 平衡管网近端、远端供热量，消除小区“近热远冷、顶楼过热、底层偏冷”问题，居民室温稳定达标，供热投诉量大幅下降。

（2）差异化供热保障特殊群体需求

医院、养老院等民生重点单位实现24小时恒温稳定供热；学校、商场日间按需供暖，夜间适度降温节能，兼顾特殊用户采暖舒适度与节能目标。

（3）快速响应居民供热诉求

调度中心实时掌握各小区换热站运行参数， 用户反馈室温异常时，可远程调取站点数据快速排查问题，缩短上门处置响应时间，提升居民供热满意度。

5   项目意义

5.1   企业层面

本项目助力华电能源佳木斯热电厂完成供热监控系统全国产化信创升级，实现热网调度核心技术自主可控；构建“源—网—站”一体化智慧供热数字化管控体系，推动供热运营由人工粗放管理向智能精细化调度转型，持续降低能耗与运维成本，全面提升企业供热保供能力、数字化运营水平与市场核心竞争力。

5.2   行业层面

打造高寒地区大型热电联产热源供热系统国产化改造标杆案例，验证国产工业组态、实时数据库在百万㎡级集中供热场景的成熟落地能力；形成换热站模板化管理、分时智能调控、闭环故障处置一体化标准化解决方案， 为东北、华北同类型热电供热企业国产化替代、智慧供热升级提供可复制、可落地的实施路径，加速热力行业工业软件国产化普及进程。

5.3   城市民生建设层面

项目完善佳木斯市城市集中供热数字化新基建，补齐城市智慧供热监管短板，强化城市冬季民生保供韧性；通过精准均衡供热优化居民采暖体验，减少供热资源浪费，助力智慧城市、数字城市建设落地，全面提升城市公共服务现代化水平。

5.4   国家战略层面

（1）落实工业软件自主可控、信创产业发展政策，打破海外工业监控软件在北方热力行业的应用垄断，推动能源领域关键软件国产化落地；

（2）响应国家“双碳”节能减排战略，通过智能调控降低供热热、水、电消耗， 减少燃煤消耗与污染物、碳排放，助力北方城镇清洁低碳供热转型；

（3） 践行集约型城市基础设施发展理念， 以数字化手段平衡民生供暖需求与能源节约，为高寒地区长效、绿色、稳定集中供热提供成熟技术支撑。

作者简介：

曾祥龙（1988-），男，黑龙江牡丹江人，硕士，毕业于北京航空航天大学，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事工业软件、SCADA软件、管控一体化平台软件等方面的研究。

孟小建（1993-），男，河北邢台人，本科，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事集中供热、长输供热、区域供热、管网水力平衡、自动化智能调控等核心方面研究。

李泽浩（1999-），男，黑龙江大庆人，本科，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事工业软件、智能制造等方面的研究。

参考文献：

[1] 宋云清, 陈江. 物联网换热站系统的开发应用[J]. 机电技术, 2021 (2) : 31 - 34.

[2] 张爽. 集中供热调度监控系统设计及节能优化[D]. 哈尔滨: 哈尔滨理工大学, 2020.

[3] 郑洁. 集中供热节能调度监控系统[J]. 山西建筑, 2018, 44 (30) : 198 - 199.

[4] 李政. 智慧供热架构中换热站自动控制系统的设计与应用[J]. 山东工业技术, 2025 (2) : 83 - 89.

摘自《自动化博览》2026年7月刊