换热站作为供热系统不可或缺的一部分,其能源消耗对城市环保至关重要。在双碳目标下,供热企业可通过搭建智慧供热系统,实现供热方式的低碳、高效、智能化,从而减少碳排放和能源浪费。通过应用物联网、大数据等高新技术,对热源、管网等供热系统进行智慧化改造,实现从热源、管网到居民户内的数据互联互通与共享,构建数字化、智能化的智慧供热全流程管理体系。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热

图扑自主研发的 HT for Web 产品提供基于 Web 的数字孪生建模和可视化服务。支持对换热站内设备进行三维建模和渲染,提高供热系统的可视化程度,实现实时监测设备、预测告警、提前维护、数据分析,保障供热系统正常运行,优化系统运行,降低能源消耗。

基于图扑 HT 引擎,再搭配自动化技术、物联网技术、GIS(地理信息系统),实现对用热单位及室内温度、管网压力、流量、温度等参数的汇聚管理和可视化展示,辅助量化决策,以更精细动态的方式管理供热系统的整个生产、管理和服务流程,达到安全供热、平衡供热、精准供热、按需送热、降低漏损的目的。消除过热点和不热点,提高从热源—管网—用户的供热服务水平和业务管理制度。

社区供热可视化

初始页面场景以天津实际地图为背景,基于图扑 HT for Web GIS 技术,对换热站的三维标识进行手工建模,生成城市路网布局。结合物联网、人工智能、大数据等新 ICT 技术进行数据聚合和统计计算,以统计图表和图形形式展示在页面和场景上。图扑 HT 换热站可视化系统通过高亮渲染,在 GIS 底图上呈现出换热站社区供热范围。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_02

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_03

图扑软件既可整合 SuperMap、ArcGIS 来实现空间位置标示,也可在 HT for Web 基础上实现轻量快捷的 GIS 解决方案,降低了实施成本也缩短了项目实施周期。HT for Web GIS 产品支持多种类型地图服务、航拍倾斜摄影实景的 3DTiles 格式数据以及城市建筑群等不同的 GIS 数据的加载。

数据监控

场景两侧 2D 面板整合社区供热量明细,重点展示设备温度、能效、告警等关键信息。通过供热量的明细展示,社区可深入了解供热需求,包括不同时间段的峰谷值和社区热负荷差异。也有助于居民和管理者更好地了解热能使用情况,优化供热系统运行。同时,鼓励居民参与节能环保,采取措施减少环境影响,提高能源利用效率。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_04

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧城市_05

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_06

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_07

图扑 HT 二三维结合,以多维数据的方式表达数据的各个属性值,用户能够从不同的维度观察数据,直观地了解数据和地理分布信息,进而实现对数据更深入的观察和分析。

换热站系统监控

图扑 HT 可视化平台制作动画效果,实现社区页面到换热站系统页面的过渡切换。展示散热器拆解组装和整个换热站系统搭建,底部按钮支持倍速选择和快进操作,方便用户高效定位所需查看的动画环节。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_08

数据展现

故障信息以清晰的表单形式呈现,汇总了事故报送的次数和类型,使运维人员能够更直观地查看各热源厂的告警情况,分析变化趋势,并能够及时采取有效的干预措施。为决策维护计划和优化系统运行策略提供了强有力的支持。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_09

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_10

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_11

此外,通过系统能耗情况的汇总和展示,能够有效协助企业管理能源和成本,为决策制定、问题诊断以及性能优化提供确切支持。推动企业的数字化、创新化、信息化的转型升级,促进人员、设备、环境因素的可持续发展。

板式散热器拆解组装

板式散热器是换热站中常用且最关键的设备之一。图扑 HT 数字孪生板式散热器 3D 模型,以及动态展示组装和拆解,呈现其内部结构和工作原理。

1.内部结构展示:包括金属板、密封垫片、连接螺栓等组件,清晰呈现板式散热器内部结构和相互关系。

2.材料和密封展示:展示板式散热器所使用的金属板的材质、密封垫片的位置和作用,有助于用户理解板式散热器的耐压和密封性能。

3.拆卸和维护演示:演示板式散热器的螺栓解开、板堆取出等常规拆卸过程,使运维人员在线上了解维修和更换部件的过程,降低培训成本,增加设备的可维护性。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_12

拆解组合意在突显展示板式散热器在工业过程中的实际运作态势,帮助用户更好地理解其在换热站中的作用。降低其对于海量设备零件信息的认知负载,减轻维护负担。

换热站系统搭建

将板式散热器、除污器、水箱、补水泵、循环泵、软化装置、分/集水器等设备组件通过管网连接,与物联数采系统结合,形成一套兼顾数据和工艺流程可视化的一体化换热站系统,以满足日常运维需求,提高管理效率。

■除污器

在供热换热站系统中,水循环经过换热设备时携带污垢、沉积物、氧化物和其他杂质,附着在设备表面,导致热阻和能耗增加,容易引发设备腐蚀和故障。针对以上问题,除污器通过物理或化学方法将污垢和杂质从系统中去除,保持换热设备高效运行,延长使用寿命。通常有磁性除污器、粒状除污器、化学除垢剂物理清洗装置四类除污器。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_换热站_13

■水箱

水箱是供热换热站系统中关键的组件,负责提供必要的补水功能。由于蒸发、泄漏或排放等原因,系统水位下降可能导致反流,水箱通过自动控制和反流防止装置,提供稳定的补水功能,为供热系统提供适量的水分,确保系统的安全性和可靠性。

图扑 HT 可视化系统中,通过三维模型绑定物联数据,结合水位信号实现自动补水,满足系统的水量使用要求。可通过 2D 弹窗查看 pH 值、浊度、溶解氧含量、供水压力、温度等参数变化,以及水位补水情况的三维实时动画。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_14

■补水泵

补水泵通常位于补水箱旁或主管道附近,通过电动或液压驱动,自动调节水流量和水压,将水从箱中抽送到换热站系统,确保供热换热系统稳定运行,为任何高度的用户提供正常循环供暖热水。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_三维可视化_15

■循环泵

在换热站系统中的换热阶段,通过电动或液压驱动,将热介质(如水或蒸汽)从热源抽取,并通过管道输送到供热系统的热用户处。循环泵实现了热能传递,满足系统热负荷需求,同时提供足够的水压以克服管道阻力和高低差,确保热介质在系统中顺利循环。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_16

在换热站系统的供热阶段,循环泵通过调节流量阀门或变频器来控制输出流量,以满足不同热用户的需求,实现有效的能量供应,一定程度地减少能源消耗,提高系统能效。

■软化装置

供热换热站中的软化装置属于水处理设备,通过软化装置内部构件相互作用,去除系统水源中的硬度离子,防止水垢积聚、管道堵塞和设备腐蚀,提高热交换效率和设备寿命。其中,离子交换树脂床是核心部件,包括阴离子和阳离子交换树脂,配有高效过滤器使用石英砂、活性炭过滤悬浮颗粒物和杂质,防止对离子交换树脂的污染。

在图扑 HT 换热站可视化监控系统中,通过监测软化硬度、水压、水流量等属性信息,判断软化装置实时监控情况。能够帮助运维人员及时判断软化装置是否需要修理、确定软化剂的添加时间以及如何合理分配软化剂等管理决策。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_数字孪生_17

■分/集水器

分/集水器主要分为两部分功能:

  • 一、分配热介质:分水器将从热源方向流入的热介质分配到不同的管道或热用户上。可根据需求通过多个出口将流量分配到多个热用户或不同的热区;
  • 二、收集热介质:集水器将热介质从不同的热用户或热区收集回来,以便重新送回热源进行热能的再循环或再利用。

数字孪生场景中的 2D 弹窗展示分/集水器各分路水温、水流、水压信息,直观获取分/集水器在分配和收集热介质的过程中的运转工况,确保换热站在供热过程中的安全性和可靠性。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_换热站_18

■管网

管网负责连接换热站系统各单体设备以及供热管道,根据功能分为主干和支线。就如同人体血管脉络,串联心、肝、肺、脾、肾重要器官,构建功能高效强大的换热供热系统。主干管道负责高流量和压力,将热介质从热源输送至热用户;支线管道较小,从主干分支,输送热介质至热用户,但流量较小;回水管道与供水管道对应,实现热源循环作用。同时,管网上会配阀门和绝热保护,用于控制流量和节约能量。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧供热_19

远程控制

图扑换热站监控系统结合 PLC 平台或通过远程 IO,实现远程访问并实时监控整个换热站补水压力、用户数、供热总面积、供热总能量等参数运转情况。可视化监控帮助提高设备监测效率、降低企业运营成本、优化运行效果,确保系统高效稳定运行。

【科技前沿】数字孪生技术改革智慧供热,换热站3D可视化引领未来_智慧城市_20

图扑软件支持跨平台操作,移动终端均可轻松打开场景,实现触屏设备的单指旋转、双指缩放、三指平移等操作,用户无需再为跨平台交互模式而烦恼。

该平台支持设置用户权限控制、设备状态指示、报表和日志记录等多维度监控功能,以供增强系统安全性和可管理性。换热站可视化监控系统通过直观图形界面和实时数据展示,为用户提供系统状态信息,包括实时数据、设备拓扑图、趋势分析图和能耗统计等功能,对其进行趋势分析和能耗优化。预警告警功能则确保在关键参数异常变化时得以及时提醒,即使远程监管也能清晰知晓当前工况的实时状态。

智慧换热站可视化优势

  1. 在运行效率提升方面:图扑 HT 平台支持 7*24h 监测和优化关键参数,监测和优化关键参数提高运行效率,降低能源浪费,降低成本,提升整个换热站的可持续性。
  2. 在故障预警和预防方面:HT 可视化监控系统实时监测设备状态,迅速生成告警列表。帮助预测潜在故障,采取预防性维护,减少停机时间,提高系统可靠性。
  3. 在远程管理和维护方面:允许操作人员远程访问系统,提高工作灵活性,降低维护成本,无需亲临现场监控和管理整个系统。
  4. 在数据分析和优化方面:提供历史数据的趋势分析和能耗统计,支持运营团队数据驱动决策,助力系统长期优化和性能提升。
  5. 在安全性和合规性方面:具备严格的用户权限控制和安全特性,确保系统数据机密性和完整性,满足法规要求,确保系统安全。

图扑软件 HT 强大的渲染引擎,加之稳定的建模技术,以创意科技的风格呈现供热换热站的设备和场景,营造出充满科技未来感的场景,给予观众强烈的视觉冲击。此外,系统还能准确显示各供热源头和供热终点的温度信息,帮助运营人员实时监测、诊断故障、优化能效。通过应用 GIS、2D/3D 组态、BIM 等可视化应用,实现换热站的智慧供热和减排的目标。