目前热力系统，如换热站大都采用人工监控，人工监控不仅浪费人力；而且在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。同时各换热站比较分散的独立运行，难以达到供热系统整体的最佳运行状态，造成了整个热网的热力失衡，影响供热效果而造成能源的极大浪费，非常不利于节能减排，甚至影响供热服务质量。因此需要更科学、智慧的精准管理来提高供暖的技术水平。
1 热力监控场景分析:
智慧热力监控系统,最典型场景有三类,分别是地井管网热力监控、楼道管线温度压力监控和锅炉房热力监控。系统整体的网络结构如下所示:
系统架构图主要分为5层结构，最底层是具体的场景，然后是设备层通过传输层将数据发送给对应的服务器或者接收设备，然后到达物Link服务器进行数据梳理，然后将数据推送给应用服务器进行整体项目的展示，客户则可以通过PC机进行数据查看，现场人员则通过手机端进行跟踪供暖的各项参数，以此保障系统运行。
1.1 地井热力管网的热力监控
地井管网主要分布在小区的单元楼入口处，监测的是入户的温度和压力值，以此保证入户温度满足要求，以此提高居民供暖满意度并尽量降低能源消耗。压力的监控则主要是检测管线泄漏的问题，防止发生现场事故。
对于地井供热管网的监控，设备安装到地井里，必然受到井盖的影响，此外不同深度的影响,对于信号强度的影响非常明显，每下降1米，信号强度大约衰减35%。
对于类场景优选4G的通讯方式,相对于与NB通讯方式,4G网络的基站覆盖更为全面,但是对于NB信号好的环境也可以采用NB通讯的方式。
此外高温高湿的环境对产品的防护性提出了更高的要求,夏季地井随时面临大水满贯的情况,因此具备IP68防护等级也是一个硬性需求。
1.2 楼道管线温度压力监控
楼道管线的温度压力监控，楼管管线通常情况下具有直流供电，因此可以采用直流供电对压力和温度传感器进行供电，通过4G网关的RS485接口将同楼道的压力温度传感器进行集中采集,然后统一上报到服务器。
其结构图如下所示：
JR01系列4G边缘网关通过RS485接口可以同时采集64台设备的采集数据,通过直流24V对整个系统进行供电，具有如下的特点: 4G通讯方式采用MQTT传输协议，通讯稳定可靠；MQTT协议对服务器的系统资源占用率低，适合大批量部署；传感器免配置，接入传感器网关自动读取数据；出厂上报频率1分钟，用户可根据系统需要远程修改上报频率；支持远程配置网关和传感器的功能，例如可远程消除传感器的零点误差值和数据采集的偏移量，从而实现数据的二次修正功能；采集的数据自动上报到物LINK服务器也可以直接上报到客户的私有数据平台。
1.3 锅炉房热力监控
热源种类包括燃气锅炉、电锅炉、各类热泵（含直燃机）、太阳能光热设施等锅炉房，监控的主要的参量是压力和温度，除此之外还需要监控环境气体并控制燃烧阀门开门开度等。
1.3.1 换热站监控
换热站的监控参数主要就是管网的压力和温度，并不涉及加热问题，因此对于温度压力的监控产品无强制防爆要求.
1.3.2 燃气锅炉的监控
燃气锅炉的监控参数主要有出口温度和压力值，此外本身具有燃烧加热的要求，因此还有阀门调节阀的控制，为了实现运控本系统需要增加物联网网关来讲原有监控系统的变量上报至云服务器，由服务器根据整个的运行环境进行集中管理，避免工业事故，同时也尽量避免资源浪费。燃气锅炉通常是因为具有防爆要求
2 产品特点介绍
无线通讯网络在现场受到诸多干扰因素的影响导致通讯不稳定，干扰因素如下：
●4G、NB-IOT基站信号建设的不全面，信号弱且诸多区域存在通讯死角
●地井井盖对于无线信号的遮挡，导致信号普遍较弱
●雨雪天对于信号传输的影响
●U型楼和地下室对于信号的影响
总之，对于该特点对设备的信号通讯的稳定性提出了极高的要求，设备需要具有无信号休眠有信号入网补发的特点。
此外，考虑到现场极为不便的维护环境，因此对设备的稳定性和功耗都有很高的要求，通常我们需要至少满足三个供暖季的要求，甚至于有的客户要求满足五个供暖季的连续工作时长，因此产品具备供暖自动启动而非供暖季自动停机也是一个刚性要求。
2.1 NB-IOT类传感器优势特点说明:
1、NB传感器采用电池供电，现场安装灵活便捷；
2、超低功耗设计(休眠电流最低<2.4uA;最大发射电流<150mA)，延长电池使用寿命;
3、无线通讯协议，与三大运营商基站对接，无须担心通讯距离;
4、具有断网重连功能，基站失联则设备自动休眠，网络恢复则自动重新发送数据;
5、高清高亮LCD液晶显示，可视化按键操作，支持远程更新设置参数;
6、支持上、下限和变化量三种报警形式，报警数据即时上报;
7、离线数据存储功能,至少存储48小时数据,应对离线掉网问题；
8 金属外壳，全密封设计，IP68防护能力强
2.2 4G类传感器优势特点说明:
1、4G传感器采用电池供电，现场安装灵活便捷；
2、4G基站建设成熟,4G网络覆盖全面,产品通讯稳定性高;
2、超低功耗设计(休眠电流最低<26uA;最大发射电流<200mA)，延长电池使用寿命;
4、具有断网重连功能，基站失联则设备自动休眠，网络恢复则自动重新发送数据;
5、高清高亮LCD液晶显示，可视化按键操作，支持远程更新设置参数;
6、支持上、下限和变化量三种报警形式，报警数据即时上报;
7、离线数据存储功能,至少存储48小时数据,应对离线掉网问题；
2.3 4G类有源供电网络特点说明:
1、 免配置,接入传感器自动读取
2、 支持64台压力设备同时采集
3 、IP68防护等级
4、 出厂上报频率1分钟(可调)
5 、4G传输MQTT协议JSON格式
6、 支持远程配置网关
7、 支持远程设置子设备的参数
产品选型表
3 北京热力数据平台界面展示
4 结束语:
本项目是根据北京智慧供热要求，对区域重点供暖锅炉房和换热站进行智能运行管理。项目中采用NB无线压力传感器为主要的监控设备，4G无线传感器作为补充，对于具备直流供电的楼宇管道则可以采用网关集中采集上报的方式来监测供暖管路中供/回水压力，根据压力变化来判断供暖管路系统的安全性和供暖循环泵的运行状态；采用NB/4G无线温度传感器，监测供暖管路中供/回水温度，根据温度变化和供/回水的温差来调节燃气锅炉的燃烧状态和出水温度，达到节能减排的目的；采用NB/4G无线液位传感器，监测锅炉热水补水箱的水位变化，如果水箱水位较低可以报警提示并开启电动阀门补水，达到智能控制的目的。
通过无线传感器采集现场温度、压力、水位数据，经由无线网络把采集到的实时数据上传到智慧供热管理云平台，实时在PC端、Pad端或者手机APP上监测数据，同时根据采集回来的数据以及在控制中心（服务器）的管理软件设定的控制参数组合参数逻辑，实现远程自动/手动控制调节阀、循环泵、补水泵等设备的启停及开度状态。另外系统可实现全天候24小时在线监测及状态巡检，从而实现科学、高效、节能供暖，保障供暖/换热站的良好运行。
