ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕМ Российский патент 2024 года по МПК F24D19/10 

Изобретение относится к интеллектуальным системам теплоснабжения городов или других населенных пунктов и может быть использовано для регулирования, учета и планирования потребления энергетических ресурсов.

Известна информационно-измерительная и управляющая система оптимизации производства и потребления тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения [RU 2525811 C1, 20.08.2014], содержащая первый контур с источником тепла (газовый котел), теплообменник, второй контур тепловой сети, датчик температуры в прямом трубопроводе первого контура, датчик температуры в обратном трубопроводе второго контура, датчик давления в прямом трубопроводе второго контура, узел управления процессом горения в котле, в которую дополнительно введены регулятор подачи газа, датчик расхода газа, вентилятор, датчик температуры воздуха, датчик расхода воздуха, датчик температуры сбросных газов, счетчик производимой тепловой энергии, многоканальный микропроцессорный блок контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, блок памяти, диспетчерский центр приема информации, систему теплоснабжения, узел управления потреблением тепловой энергии, причем первый контур с источником тепла (газовый котел), первый выход которого связан с входом датчика температуры сбросных газов и через теплообменник связан со вторым контуром тепловой сети, соединен с входом датчика температуры в прямом трубопроводе первого контура, три выхода второго контура связаны с входами датчика температуры в обратном трубопроводе, датчиком давления в прямом трубопроводе, счетчиком производимой тепловой энергии, выходы которых связаны с входами многоканального микропроцессорного блока контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, выход регулятора подачи газа посредством датчика расхода газа связан с первым входом котла, выход вентилятора посредством датчика температуры воздуха, датчика расхода воздуха связан со вторым входом котла, выходы датчика расхода газа, датчика расхода воздуха, датчика температуры воздуха, датчика температуры сбросных газов связаны с входами многоканального микропроцессорного блока контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, первый выход которого связан с входом блока памяти, второй выход связан с входом диспетчерского центра приема информации, второй, третий, четвертый входы диспетчерского центра приема информации соединены с выходами системы теплоснабжения, посредством узлов управления потреблением тепловой энергии четвертый, пятый, шестой выходы второго контура соединены с входами систем теплоснабжения, выход диспетчерского центра приема информации посредством узла управления процессом горения в котле соединен с входами регулятора подачи газа и вентилятора.

Недостатками информационно-измерительной и управляющей системы оптимизации производства и потребления тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения являются: не учитывается потребление теплоэнергии индивидуальными потребителями, которыми выступают квартиры в жилых домах; отсутствует возможность регулирования подачи теплоэнергии индивидуальным потребителям, так как регулирование происходит на уровне всего жилого дома; управленческие решения о поставках теплоэнергии в жилой дом происходят на основе методик, не учитывающих особенности индивидуальных потребителей.

Известна система автоматического управления технологическими процессами отопительной установки [RU 2624723 C2, 05.07.2017], содержащая шкаф управления, в котором размещены контроллер для управления технологическими процессами отопительной установки для поддержания постоянной температуры воды в теплосети, панель оператора, Ethernet-коммутатор и оптический кросс для обмена информацией по промышленным протоколам с автоматизированным рабочим местом оператора, преобразователи частоты для оптимизации работы насосов сетевых, размещенные в силовом шкафу пусковую аппаратуру для коммутации цепей исполнительных механизмов, блок ручного управления, исполнительные механизмы, включающие частотно-регулируемый привод насоса сетевого, насосы: исходной воды, подпиточный, рециркуляционный, насос-дозатор, топливный, клапаны: трехходовой для автоматического поддержания заданной температуры в теплосети, электромагнитный пропорциональный, электромагнитные отсечные, вентилятор вытяжной, средства измерения и контроля технологических параметров: теплосчетчик-регистратор, соединенный с расходомерами, датчиками температуры и давления, датчики избыточного давления, сигнализаторы, датчики температуры, расходомеры прямой и обратной подпиточной воды, газоанализаторы содержания газов в помещении, комплекс для измерения количества газа в трубопроводе подачи резервного топлива, счетчики жидкого топлива.

Недостатками известной системы автоматического управления технологическими процессами отопительной установки являются: не учитывается потребление теплоэнергии индивидуальными потребителями, которыми выступают квартиры в жилых домах; отсутствует возможность регулирования подачи теплоэнергии индивидуальным потребителям, так как регулирование происходит на уровне отопительной установки; управление подачей теплоэнергии происходит согласно установленным требованиям эксплуатации отопительной установки и тепловой сети, что снижает энергоэффективность тепловой сети, приводит к большим затратам на производство теплоэнергии и высоким коммунальным платежам индивидуальных потребителей за отопление их квартир.

Наиболее близким решением по функциональному назначению, принятым за прототип, является интегрированная система индивидуального учета и регулирования потребления энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве [RU 52504 U1, 27.03.2006], содержащая установленные в квартирах электросчетчики, газовые счетчики, водосчетчики, интерфейсные модули, интеллектуальные сенсоры преобразования температуры для мониторинга теплопотребления квартир, интеллектуальные сенсоры преобразования количества горячей и холодной воды, термостатические вентили, локальные концентраторы для сбора и обработки информации, каждый из которых содержит процессор, элемент памяти и источник питания, и снабжен интерфейсами для связи с квартирными мониторами, домовым концентратором и с упомянутыми счетчиками и сенсорами, при этом счетчики также снабжены интерфейсными модулями для преобразования сигналов. В систему входят также комплект оборудования для общедомового коммерческого учета теплопотребления и водопотребления, установленный в доме, включающий теплосчетчик, установленный в индивидуальном тепловом пункте. Теплосчетчик присоединен к домовому концентратору, связанному через модем и канал связи с центральным диспетчерским пунктом. Центральный диспетчерский пункт содержит ЭВМ, служащую для идентификации контролируемого объекта, хранения архива данных о потребляемых энергоресурсах, распечатки квитанций об оплате и контроле оплаты.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемой интеллектуальной системой управления теплоснабжением, - теплосчетчик.

Недостатки прототипа: измеряется температура тепловой сети, а не реальная температура в квартире, что приводит к искажению результатов измерений, поскольку часть тепла может уходить на обогрев соседней квартиры, так как там выставлен обогрев на минимуме; регулирование температуры по средствам термостатических вентилей происходит вручную, что накладывает на жильцов квартир ограничения в виде невозможности произвести регулировку в их отсутствии с целью экономии теплоэнергии, что бывает крайне необходимым, например, при нахождении в отпуске; отсутствует автоматическое планирование потребления теплоэнергии индивидуальными потребителями, что снижает эффективность производства теплоэнергии.

Задачей изобретения является разработка интеллектуальной системы управления теплоснабжением, позволяющей: увеличить точность измерений потребляемой теплоэнергии индивидуальными потребителями; автоматически производить регулирование подачи теплоэнергии у каждого индивидуального потребителя; управлять регулированием подачи теплоэнергии в удаленном режиме; повысить эффективность производства теплоэнергии; снизить затраты индивидуальных потребителей на отопление своей квартиры.

Решение этой задачи является актуальным в связи с увеличением стоимости ресурсов для производства теплоэнергии, защиты экологии от вредных выбросов при производстве теплоэнергии, а также трендом на индивидуальный учет потребления энергоресурсов.

Поставленная задача была решена за счет того, что известная интеллектуальная система управления теплоснабжением, включающая теплосчетчик, согласно изобретению дополнительно содержит котельную, объекты теплоснабжения и центральный пункт управления и обработки информации (ЦПУОИ), при этом котельная содержит приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной, выполненный с возможностью получать от ЦПУОИ данные и отправлять поступающие на него данные в ЦПУОИ, при этом с ним связан регулятор подачи энергии, который управляет поступающей энергией в котел, через счетчик расхода энергии, который посылает показания в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной, а также на основе приходящих данных от датчиков измерения параметров состояния котла, при этом с приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в котельной связан регулятор подачи воды, выполненный с возможностью регулировать напор поступающей воды в котел из резервуаров с водой, которые наполняются по средством узла приема воды из обратного трубопровода, при этом котел связан с узлом отдачи теплоэнергии в тепловую сеть, при этом объекты теплоснабжения, представляющие собой многоквартирные жилые дома, содержат узел приема теплоэнергии от тепловой сети, который связан с теплосчетчиком, выполненный с возможностью производить замеры поступающей теплоэнергии по тепловой сети и отправлять данные в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, при этом теплосчетчик связан с узлом распределения теплоэнергии по стоякам отопления, выполненный с возможностью распределять поступившую теплоэнергию в объект теплоснабжения по секциям и в рамках каждой секции по стоякам отопления, потребителей теплоэнергии, представляющие собой квартиру с установленными радиаторами отопления, к которым поступает теплоэнергия от узла распределения теплоэнергии по стояками отопления, и уходит теплоэнергия по обратному трубопроводу тепловой сети, термостатические клапаны, каждый из которых установлен на отдельном радиаторе у потребителей теплоэнергии и выполнен с возможностью регулирования поступающей теплоэнергии от управляющих сигналов с приемопередатчика данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, датчики температуры в помещениях, выполненные с возможностью измерять температуру в каждом из помещений потребителей теплоэнергии и передавать данные в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, модуль для задания температуры в помещениях, выполненный в виде приложения с графическим дизайном и функциональной возможностью собственниками или иными лицами, имеющими отношение к потребителю теплоэнергии, производить конфигурацию желаемой температуры в каждом из помещений на установленный плановый период и на разное время суток, связанный с в приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, при этом ЦПУОИ содержит:

- приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения, который связан с базой данных (БД) температуры в помещениях, хранящей данные от датчиков температуры в помещениях, и БД заданной температуры в помещениях, хранящей текущие и исторические конфигурации заданной температуры в помещениях,

- модуль расчета количества изменений задания температуры на плановый период, реализующий алгоритмы вычисления количества изменений в конфигурировании температуры на плановый период каждым потребителем теплоэнергии, связанный с БД заданной температуры в помещениях и модулем вычисления степени доверия к заданным температурам, реализующий алгоритмы вычисления степени доверия к текущим конфигурациям температуры для каждого потребителя теплоэнергии по данным о количестве изменений задания температур и характеристик потребителей теплоэнергии, которые получает от связанной с ним БД характеристик потребителей теплоэнергии,

- модуль вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, в который поступают данные из БД температуры в помещениях и БД параметров объектов теплоснабжения, и реализующий алгоритмы, устанавливающие по входным данным насколько сильно один потребитель теплоэнергии оказывает влияние на другого потребителя теплоэнергии из-за разницы температур в их помещениях и параметров материалов этих помещений,

- модуль корректировки реального потребления теплоэнергии, получающий данные из модуля вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии и БД характеристик потребителей теплоэнергии, и реализующий алгоритмы вычисления поправочных коэффициентов, которые применяются для потребителей теплоэнергии в следствии их влияния друг на друга, чтобы вычислить реально потребленное количество теплоэнергии конкретным потребителем теплоэнергии, и записывает данные в БД характеристик потребителей теплоэнергии,

- модуль определения энергоэффективности использования котла, реализующий алгоритмы вычисления процента эффективности работы котла в текущий момент от максимально возможного по данным, поступающим из БД реального расхода энергии в котле, в которую поступают данные от приемопередатчика данных с котельной, и БД прогнозов на потребление теплоэнергии,

- интеллектуальный модуль прогнозирования потребления теплоэнергии, в который поступают данные из модуля приема данных о погоде, модуля определения энергоэффективности использования котла, БД заданной температуры в помещениях и БД параметров объектов теплоснабжения, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным прогнозируют потребление тепловой энергии на плановый период, и передает прогнозные данные в БД прогнозов на потребление теплоэнергии, в которой хранятся текущий и исторические прогнозы,

- модуль вычисления управляющих сигналов на регуляторы, в который поступают данные из модуля вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, БД температуры в помещениях и БД прогнозов на потребление теплоэнергии, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным вычисляют необходимые управляющие воздействия для термостатических клапанов, посылая сигналы на приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения, и управляющие воздействия для регулятора подачи воды и регулятора подачи энергии, посылая сигналы на приемопередатчик данных с котельной.

В одном из частных случаев реализации интеллектуальной системы управления теплоснабжением имеем, что в БД характеристик потребителей теплоэнергии хранятся данные о количестве людей, проживающих в помещениях потребителей теплоэнергии, их возраста, пола, занятости, состоянии ремонта, исторических данных об изменении степени доверия к заданным температурам, скорректированной стоимости за потребление теплоэнергии.

В одном из частных случаев реализации интеллектуальной системы управления теплоснабжением имеем, что в БД параметров объектов теплоснабжения хранятся данные о толщине стен и межэтажных перекрытий, материале стен и межэтажных перекрытий, теплопроводности материалов, площади и плана помещения каждого потребителя теплоэнергии, номера соседних потребителей теплоэнергии.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: введены котельная; объекты теплоснабжения; центральный пункт управления и обработки данных (ЦПУОИ); котельная включает приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной, регулятор подачи энергии, котел, счетчик расхода энергии, датчики измерения параметров состояния котла, регулятор подачи воды, резервуары с водой, узел приема воды из обратного трубопровода, узел отдачи теплоэнергии в тепловую сеть; объекты теплоснабжения содержат узел приема теплоэнергии от тепловой сети, приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, узел распределения теплоэнергии по стоякам отопления, потребители теплоэнергии, обратный трубопровод тепловой сети, термостатические клапаны, датчики температуры в помещениях, модуль для задания температуры в помещениях потребителей теплоэнергии; центральный пункт управления и обработки информации (ЦПУОИ) содержит приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения, БД температуры в помещениях, БД заданной температуры в помещениях, модуль расчета количества изменений задания температуры на плановый период, модуль вычисления степени доверия к заданным температурам, БД характеристик потребителей теплоэнергии, модуль вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, БД параметров объектов теплоснабжения, модуль корректировки реального потребления теплоэнергии, модуль определения энергоэффективности использования котла, БД реального расхода энергии в котле, приемопередатчик данных с котельной, БД прогнозов на потребление теплоэнергии, интеллектуальный модуль прогнозирования потребления теплоэнергии, модуль приема данных о погоде, модуль вычисления управляющих сигналов на регуляторы: а также новые связи между элементами системы.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют достичь увеличения точности измерений потребляемой теплоэнергии индивидуальными потребителями; автоматического регулирования подачи теплоэнергии у каждого индивидуального потребителя; управления регулированием подачи теплоэнергии в удаленном режиме; повышения эффективности производства теплоэнергии; снижения затрат индивидуальных потребителей на отопление своей квартиры.

На фиг. 1 изображена структурная схема интеллектуальной системы управления теплоснабжением.

На фиг. 2 изображена структурная схема котельной.

На фиг. 3 изображена структурная схема объектов теплоснабжения.

На фиг. 4 изображена структурная схема центрального пункта управления и обработки данных (ЦПУОИ).

Интеллектуальная система управления теплоснабжением (фиг.1) включает котельную 1, объекты теплоснабжения 2 и центральный пункт управления и обработки информации (ЦПУОИ) 3.

Котельная 1 (фиг. 2) содержит приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной 4, выполненный с возможностью получать от ЦПУОИ 3 данные и отправлять поступающие на него данные в ЦПУОИ 3, при этом с ним связан регулятор подачи энергии 5, который управляет поступающей энергией в котел 6, через счетчик расхода энергии 7, который посылает показания в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной 4, а также на основе приходящих данных от датчиков измерения параметров состояния котла 8. С приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в котельной 4 связан регулятор подачи воды 9, выполненный с возможностью регулировать напор поступающей воды в котел 6 из резервуаров с водой 10, которые наполняются по средством узла приема воды из обратного трубопровода 11, при этом котел 6 связан с узлом отдачи теплоэнергии в тепловую сеть 12.

Объекты теплоснабжения 2 (фиг. 3), представляющие собой многоквартирные жилые дома, содержат узел приема теплоэнергии от тепловой сети 13, который связан с теплосчетчиком 14, выполненный с возможностью производить замеры поступающей теплоэнергии по тепловой сети и отправлять данные в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15. Теплосчетчик 14 связан с узлом распределения теплоэнергии по стоякам отопления 16, выполненный с возможностью распределять поступившую теплоэнергию в объект теплоснабжения 2 по секциям и в рамках каждой секции по стоякам отопления. Объекты теплоснабжения 2 содержат потребителей теплоэнергии 17, представляющие собой квартиру с установленными радиаторами отопления, к которым поступает теплоэнергия от узла распределения теплоэнергии по стояками отопления 16, и уходит теплоэнергия по обратному трубопроводу тепловой сети 18.

Объекты теплоснабжения 2 содержат термостатические клапаны 19, каждый из которых установлен на отдельном радиаторе у потребителей теплоэнергии 17 и выполнен с возможностью регулирования поступающей теплоэнергии от управляющих сигналов с приемопередатчика данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15, датчики температуры в помещениях 20, выполненные с возможностью измерять температуру в каждом из помещений потребителей теплоэнергии и передавать данные в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15, модуль для задания температуры в помещениях 21, выполненный в виде приложения с графическим дизайном и функциональной возможностью собственниками или иными лицами, имеющими отношение к потребителю теплоэнергии, производить конфигурацию желаемой температуры в каждом из помещений на установленный плановый период и на разное время суток, связанный с в приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15.

ЦПУОИ 3 (фиг. 4) содержит приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения 22, который связан с базой данных (БД) температуры в помещениях 23, хранящей данные о датчиков температуры в помещениях 20, и БД заданной температуры в помещениях 24, хранящей текущие и исторические конфигурации заданной температуры в помещениях.

ЦПУОИ 3 содержит модуль расчета количества изменений задания температуры на плановый период 25, реализующий алгоритмы вычисления количества изменений в конфигурировании температуры на плановый период каждым потребителем теплоэнергии, связанный с БД заданной температуры в помещениях 24 и модулем вычисления степени доверия к заданным температурам 26, реализующий алгоритмы вычисления степени доверия к текущим конфигурациям температуры для каждого потребителя теплоэнергии по данным о количестве изменений задания температур и характеристик потребителей теплоэнергии, которые получает от связанной с ним БД характеристик потребителей теплоэнергии 27.

ЦПУОИ 3 содержит модуль вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии 28, в который поступают данные из БД температуры в помещениях 23 и БД параметров объектов теплоснабжения 29, и реализующий алгоритмы, устанавливающие по входным данным насколько сильно один потребитель теплоэнергии оказывает влияние на другого потребителя теплоэнергии из-за разницы температур в их помещениях и параметров материалов этих помещений.

ЦПУОИ 3 содержит модуль корректировки реального потребления теплоэнергии 30, получающий данные из модуля вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии 28 и БД характеристик потребителей теплоэнергии 27, и реализующий алгоритмы вычисления поправочных коэффициентов, которые применяются для потребителей теплоэнергии в следствии их влияния друг на друга, чтобы вычислить реально потребленное количество теплоэнергии конкретным потребителем теплоэнергии 17, и записывает данные в БД характеристик потребителей теплоэнергии 27.

ЦПУОИ 3 содержит модуль определения энергоэффективности использования котла 31, реализующий алгоритмы вычисления процента эффективности работы котла в текущий момент от максимально возможного по данным, поступающим из БД реального расхода энергии в котле 32, в которую поступают данные от приемопередатчика данных с котельной 33, и БД прогнозов на потребление теплоэнергии 34.

ЦПУОИ 3 содержит интеллектуальный модуль прогнозирования потребления теплоэнергии 35, в который поступают данные из модуля приема данных о погоде 36, модуля определения энергоэффективности использования котла 31, БД заданной температуры в помещениях 24 и БД параметров объектов теплоснабжения 29, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным прогнозируют потребление тепловой энергии на плановый период, и передает прогнозные данные в БД прогнозов на потребление теплоэнергии 34, в которой хранятся текущий и исторические прогнозы.

ЦПУОИ 3 содержит модуль вычисления управляющих сигналов на регуляторы 37, в который поступают данные из модуля вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии 28, БД температуры в помещениях 23 и БД прогнозов на потребление теплоэнергии 34, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным вычисляют необходимые управляющие воздействия для термостатических клапанов 19, посылая сигналы на приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения 22, и управляющие воздействия для регулятора подачи воды 9 и регулятора подачи энергии 5, посылая сигналы на приемопередатчик данных с котельной 33.

В одном из частных случаев реализации интеллектуальной системы управления теплоснабжением имеем, что в БД характеристик потребителей теплоэнергии 27 хранятся данные о количестве людей, проживающих в помещениях потребителей теплоэнергии 17, их возраста, пола, занятости, состоянии ремонта, исторических данных об изменении степени доверия к заданным температурам, скорректированной стоимости за потребление теплоэнергии, в БД параметров объектов теплоснабжения 28 хранятся данные о толщине стен и межэтажных перекрытий, материале стен и межэтажных перекрытий, теплопроводности материалов, площади и плана помещения каждого потребителя теплоэнергии 17, номера соседних потребителей теплоэнергии 17.

Интеллектуальная система управления теплоснабжением работает следующим образом.

Котельная 1 является генератором теплоэнергии. Причем эта теплоэнергия может быть в виде горячей воды или пара. Используемый в ней котел 6 может работать на любом топливе, который регулируется регулятором подачи энергии 5 и измеряется счетчиком расхода энергии 7. Состояние котла постоянно измеряют датчики 8, которые передают эту информацию в регулятор подачи энергии 5 для корректировки значений. При этом регулятор подачи энергии 5 и регулятор подачи воды 9 получают данные от приемопередатчика данных с ЦПУОИ в котельной 4. Из котла 6 узлом отдачи теплоэнергии в тепловую сеть 12 извлекается тепловая энергия и подается в тепловую сеть. Обратная вода принимается узлом приема воды из обратного трубопровода 11, наполняя резервуары с водой 10.

Объекты теплоснабжения 2 представляют собой многоквартирные дома, в которых есть потребители теплоэнергии 17, которые представляют собой квартиры в этих многоквартирных домах. В квартирах потребителей теплоэнергии 17 есть комнаты, где установлены радиаторы, от которых исходит тепло. На каждом радиаторе установлены термостатические клапаны 19. В каждом помещении потребителя теплоэнергии установлены датчики температуры 20, которые измеряют температуру и передают данные в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15, на который также передаются данные от теплосчетчика 14.

От котельной 1 идет тепловая сеть и узел приема теплоэнергии от тепловой сети 13 принимает теплоэнергию, подавая ее на теплосчетчик 14, который измеряет ее. Затем теплоэнергия идет на узел распределения теплоэнергии по стоякам отопления 16, где распределяется по секциям и в рамках каждой секции по стоякам отопления. После прохода через радиаторы потребителей теплоэнергии 17 теплоэнергия уходит в обратный трубопровод тепловой сети 18.

Также имеется модуль для задания температуры в помещениях 21, выполненный в виде приложения с графическим дизайном и функциональной возможностью собственниками или иными лицами, имеющими отношение к потребителю теплоэнергии, производить конфигурацию желаемой температуры в каждом из помещений на установленный плановый период и на разное время суток. Данную информацию он передает в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения 15.

ЦПУОИ 3 представлен полностью в программном виде и служит для консолидации данных, их обработки и выработки управляющих сигналов на устройства регулирования для повышения эффективности работы системы. На приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения 22 приходят данные с датчиков температуры в помещениях 20, которые он записывает в БД температуры в помещениях 23. Также приходят данные с модуля для задания температуры в помещениях 21, которые записываются в БД заданной температуры в помещениях 24.

Затем происходит вычисление количества изменений в конфигурировании температуры на плановый период каждым потребителем теплоэнергии по средством модуля 25. На основе этих данных вычисляется степень доверия к текущим конфигурациям температуры для каждого потребителя теплоэнергии по данным о количестве изменений задания температур и характеристик потребителей теплоэнергии в модуле 26. Затем вычисляется степень влияния соседних потребителей теплоэнергии в модуле 28, и на основе этих данных производится корректировка реального потребления теплоэнергии в модуле 30. Поскольку в соседних помещениях может быть значительно холоднее, чем в анализируемом, то часть тепла уходит на обогрев соседних помещений, поэтому необходимо скорректировать реальное потребление, то есть то, которое уходит на обогрев именно рассматриваемого помещения.

Затем приемопередатчик данных с котельной 33 передает данные в БД реального расхода энергии в котле 32. После определяется энергоэффективность использования котла в модуле 31 от максимально возможного значения. Энергоэффективность определяется за счет дельты между реальным расходом и прогнозом на расход. Если реальный расход в точности совпал с прогнозным, то ставится 100% энергоэффективность. Если котел произвел излишек теплоэнергии, а потребили ее меньше прогноза, то энергоэффективность будет меньше 100%. Или, в ситуации, наоборот, когда произвел теплоэнергии меньше, чем реально потребовалось потребителями, то энергоэффективность тоже снижается.

Затем с помощью моделей машинного обучения прогнозируется потребление теплоэнергии на новый плановый период в модуле 35. На вход алгоритмам машинного обучения подаются данные о заданной температуре в помещениях от БД 24, о погоде через модуль 36, о параметрах объектов теплоснабжения от БД 29, о характеристиках потребителей теплоэнергии от БД 27. Записывается результат в БД прогнозов на потребление теплоэнергии 34.

Затем вычисляются управляющие сигналы на регуляторы с помощью модуля 37. Вычисление происходит по средствам алгоритмов машинного обучения, на вход которым подаются данные о температуре в помещениях, степени влияния соседних потребителей теплоэнергии и прогнозов на потребление теплоэнергии. После управляющие сигналы передаются в приемопередатчики 22 и 33.

Таким образом, благодаря вычислению степени доверия к заданным значениям температуры потребителями теплоэнергии, повышается точность прогнозов на потребление. Благодаря корректировке реального потребления теплоэнергии у потребителей снижается мотивация выставлять температуру на самый минимум, так как алгоритмы это распознают и оплата за теплоэнергию от соседних потребителей, которая пошла на обогрев данного помещения, пойдет именно за собственником данного помещения. Благодаря вычислению энергоэффективности использования котла точно известно, когда алгоритмы сработали хорошо, что дает возможность алгоритмам машинного обучения обучаться на собственных ранее произведенных примерах, то есть система автоматически приспосабливается к потребителям теплоэнергии.

Изобретение относится к интеллектуальным системам теплоснабжения городов или других населенных пунктов и может быть использовано для регулирования, учета и планирования потребления энергетических ресурсов. Система состоит из теплосчетчика, котельной; объектов теплоснабжения; центрального пункта управления и обработки данных; приемопередатчика данных с центральным пунктом управления и обработки информации (ЦПУОИ) в котельной; регулятора подачи энергии; котла; счетчика расхода энергии; датчиков измерения параметров состояния котла; регулятора подачи воды; резервуаров с водой; узла приема воды из обратного трубопровода; узла отдачи теплоэнергии в тепловую сеть; узла приема теплоэнергии от тепловой сети; приемопередатчика данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения; узла распределения теплоэнергии по стоякам отопления; потребителей теплоэнергии; обратного трубопровода тепловой сети; термостатических клапанов; датчиков температуры в помещениях; модуля для задания температуры в помещениях потребителей теплоэнергии; приемопередатчика данных с объектами теплоснабжения; БД температуры в помещениях; БД заданной температуры в помещениях; модуля расчета количества изменений задания температуры на плановый период; модуля вычисления степени доверия к заданным температурам; БД характеристик потребителей теплоэнергии; модуля вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии; БД параметров объектов теплоснабжения; модуля корректировки реального потребления теплоэнергии; модуля определения энергоэффективности использования котла; БД реального расхода энергии в котле; приемопередатчика данных с котельной; БД прогнозов на потребление теплоэнергии; интеллектуального модуля прогнозирования потребления теплоэнергии; модуля приема данных о погоде; модуля вычисления управляющих сигналов на регуляторы. Технический результат - увеличение точности измерений потребляемой теплоэнергии индивидуальными потребителями; автоматическое регулирование подачи теплоэнергии у каждого индивидуального потребителя; управление регулированием подачи теплоэнергии в удаленном режиме; повышение эффективности производства теплоэнергии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Интеллектуальная система управления теплоснабжением, включающая теплосчетчик, отличающаяся тем, что содержит котельную, объекты теплоснабжения и центральный пункт управления и обработки информации (ЦПУОИ), при этом котельная содержит приемопередатчик данных с ЦПУОИ в котельной, выполненный с возможностью получения от ЦПУОИ данных и отправки поступающих на него данных в ЦПУОИ и связанный с регулятором подачи энергии, который соединен с датчиками измерения параметров состояния котла и выполнен с возможностью управления поступающей энергией в котел, через счетчик расхода энергии, соединенный с приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в котельной, также с приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в котельной связан регулятор подачи воды, выполненный с возможностью регулирования напора поступающей воды в котел из резервуаров с водой, наполненных по средством узла приема воды из обратного трубопровода, при этом котел связан с узлом отдачи теплоэнергии в тепловую сеть;

объекты теплоснабжения, представляющие собой многоквартирные жилые дома, содержат узел приема теплоэнергии от тепловой сети, который связан с теплосчетчиком, выполненным с возможностью проведения замеров поступающей теплоэнергии по тепловой сети и отправки данных в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, при этом теплосчетчик связан с узлом распределения теплоэнергии по стоякам отопления, выполненным с возможностью распределения поступившей теплоэнергии в объект теплоснабжения по секциям и в рамках каждой секции по стоякам отопления, также объекты теплоснабжения содержат потребители теплоэнергии, термостатические клапаны, датчики температуры в помещениях, обратный трубопровод тепловой сети и модуль для задания температуры в помещениях, при этом потребители теплоэнергии, представляющие собой квартиру с установленными радиаторами отопления, соединены с узлом распределения теплоэнергии по стояками отопления, и обратным трубопроводом тепловой сети, и термостатическими клапанами, каждый из которых установлен на отдельном радиаторе у потребителей теплоэнергии и выполнен с возможностью регулирования поступающей теплоэнергии от управляющих сигналов с приемопередатчика данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, датчики температуры в помещениях выполнены с возможностью измерения температуры в каждом из помещений потребителей теплоэнергии и передачи данных в приемопередатчик данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения, модуль для задания температуры в помещениях выполнен в виде приложения с графическим дизайном и функциональной возможностью собственниками или иными лицами, имеющими отношение к потребителю теплоэнергии, проведения конфигурации желаемой температуры в каждом из помещений на установленный плановый период и на разное время суток, связан с приемопередатчиком данных с ЦПУОИ в объекте теплоснабжения;

ЦПУОИ содержит приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения, модуль расчета количества изменений задания температуры на плановый период, модуль вычисления степени доверия к заданным температурам, модуль вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, модуль корректировки реального потребления теплоэнергии, модуль определения энергоэффективности использования котла, интеллектуальный модуль прогнозирования потребления теплоэнергии, модуль приема данных о погоде, модуль вычисления управляющих сигналов на регуляторы, при этом приемопередатчик данных с объектами теплоснабжения связан с базой данных (БД) температуры в помещениях, хранящей данные от датчиков температуры в помещениях, и БД заданной температуры в помещениях, хранящей текущие и исторические конфигурации заданной температуры в помещениях,

модуль расчета количества изменений задания температуры на плановый период, реализующий алгоритмы вычисления количества изменений в конфигурировании температуры на плановый период каждым потребителем теплоэнергии, связан с БД заданной температуры в помещениях и модулем вычисления степени доверия к заданным температурам, реализующим алгоритмы вычисления степени доверия к текущим конфигурациям температуры для каждого потребителя теплоэнергии по данным о количестве изменений задания температур и характеристик потребителей теплоэнергии, поступающим от связанной с ним БД характеристик потребителей теплоэнергии,

модуль вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, реализующий алгоритмы, устанавливающие по входным данным насколько сильно один потребитель теплоэнергии оказывает влияние на другого потребителя теплоэнергии из-за разницы температур в их помещениях и параметров материалов этих помещений, связан с БД температуры в помещениях и БД параметров объектов теплоснабжения и модулем корректировки реального потребления теплоэнергии, связанным с БД характеристик потребителей теплоэнергии и реализующим алгоритмы вычисления поправочных коэффициентов, которые применяются для потребителей теплоэнергии вследствие их влияния друг на друга, чтобы вычислить реально потребленное количество теплоэнергии конкретным потребителем теплоэнергии,

модуль определения энергоэффективности использования котла, реализующий алгоритмы вычисления процента эффективности работы котла в текущий момент от максимально возможного, связан с БД реального расхода энергии в котле, соединенной с приемопередатчиком данных с котельной, и БД прогнозов на потребление теплоэнергии,

интеллектуальный модуль прогнозирования потребления теплоэнергии соединен с модулем приема данных о погоде, модулем определения энергоэффективности использования котла, БД заданной температуры в помещениях, БД параметров объектов теплоснабжения, БД характеристик потребителей теплоэнергии и БД прогнозов на потребление теплоэнергии, хранящей текущий и исторические прогнозы, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным прогнозируют потребление тепловой энергии на плановый период,

модуль вычисления управляющих сигналов на регуляторы соединен с модулем вычисления степени влияния соседних потребителей теплоэнергии, БД температуры в помещениях, БД прогнозов на потребление теплоэнергии, приемопередатчиком данных с объектами теплоснабжения и приемопередатчиком данных с котельной, и реализующий алгоритмы машинного обучения, которые по входным данным вычисляют необходимые управляющие воздействия для термостатических клапанов, регулятора подачи воды и регулятора подачи энергии.

2. Интеллектуальная система управления теплоснабжением по п.1, отличающаяся тем, что БД характеристик потребителей теплоэнергии содержит данные о количестве людей, проживающих в помещениях потребителей теплоэнергии, их возраста, пола, занятости, состоянии ремонта, исторических данных об изменении степени доверия к заданным температурам, скорректированной стоимости за потребление теплоэнергии, БД параметров объектов теплоснабжения содержит данные о толщине стен и межэтажных перекрытий, материале стен и межэтажных перекрытий, теплопроводности материалов, площади и плана помещения каждого потребителя теплоэнергии, номера соседних потребителей теплоэнергии.