燃气信息模拟平台怎么用最好呢_天然气模拟仿真软件

1.信息技术在某某行业的应用情况~~~~

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信息技术在某某行业的应用情况~~~~

1 前言

目前，人们对环境保护的意识越来越高，改变供暖的燃料品种，燃烧清洁燃料，是降低空气污染的有效措施。近几年来，我国城市燃气结构发生很大变化，陕北天然气已经进入京津，渤海天然气已经上岸，尤其西气东输工程的实施，更为燃气锅炉的应用起到了推动作用。

现在，一般燃气锅炉的设计效率均能达到90%左右，但在实际运行中，由于外界环境温度不断变化，需要的供热量也因而变化，如果不调整燃气量，往往会造成供热量不足或过量，造成能源浪费。在这样一种背景下，有必要对燃气锅炉的燃气供应进行实时调节，提高能源利用率。目前，世界各国都存在能源短缺的问题，我国能源问题更为突出，因此，如何使锅炉高效、安全运行是锅炉控制系统的重点。

2 燃气量控制原理

当需要的热量发生变化时，我们通过改变进入燃烧系统的燃气量来改变进入整个系统的能量。图1是燃气量控制系统图。

图1 燃气控制原理图

其中的关键部件包括稳压阀、比例调节阀和变频器，它们的作用分别是：稳压阀的作用是使燃气进入比例调节阀之前保证压力温定，使其不受燃气供应管道压力变化的影响；比例调节阀集燃气和空气的压力信号，当空气压力变化时，比例调节阀中的膜片位置将发生变化，从而带动阀门关小或开大，直到达到一定的比例，它的作用是保持空气量和燃气量的比例不受两者压力变化的影响，从而调整空气燃气比，即过剩空气系数，使锅炉一直运行在最适燃烧区；变频器是调节燃气量的主要设备，由它带动风机，进入锅炉系统的空气量与风机的转速成正比，而风机的转速与变频器的输出频率成正比，因此只要改变变频器的输出频率就可以改变进入锅炉系统的空气量，从而使进入锅炉系统的能量发生变化。

3 燃气锅炉控制系统

3.1 燃气锅炉控制系统硬件部分

燃气锅炉控制系统由可编程控制器（PLC）、输入单元、输出单元和人机界面组成，组成框图如图2所示。

图2 现场工作站系统图

PLC负责接收现场数据集单元传来的数据，控制现场的阀门、变频器、风机和水泵等执行机构。PLC是整个控制系统的核心部件，用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器，CPU226，带PC/PPI电缆，它的运算能力以及通讯能力比其它PLC优越，可方便地进行数据处理和通讯。

输入单元，负责集现场的压力、温度等各项数据以及各种开关量。现场数据集系统由温度传感器、压力传感器、煤气报警器、火焰监视器、水位传感器等组成。其中，模拟量输入/输出模块用西门子的EM235模块，模拟量输入模块集各种传感器送来的4~20mA信号，模拟量输出模块输出0~10V信号，控制变频器频率。压力传感器、煤气报警器、火焰监视器以及水位传感器是开关量。

执行单元由风机、水泵、变频器和电磁阀等组成。

人机界面用西门子的TD200，使用十分方便，只要把它通过连接电缆，连接到S7-200上即可。它的用途有：显示信息；设定和修改参数；提供8个自定义功能键；提供密码保护等。

3.2 燃气锅炉控制系统程序设计

PLC程序用梯形图语言编制，这个程序按照模块化设计，包括初始化、点火、数据集、数据处理、故障报警与故障处理、停机等程序模块，它们各自的功能是：

初始化模块用来设置初始状态参数。

点火模块用来执行锅炉点火这个特殊动作。

数据集模块集各个温度参数，以便作出判断。

故障报警与处理模块是比较重要的一部分，它判断系统是否正常工作，并在出现故障时发出声光报警信号并在人机界面TD200上显示。

数据处理程序模块是最主要的部分。它根据集到的室外温度、回水温度、炉水温度和出水温度，依据一定的控制算法，控制变频器频率。在其控制算法上，我们选择模糊控制算法。

4 模糊控制算法

4.1 模糊控制算法原理

模糊控制是基于模糊条件语句描述的语言控制规则，根据模糊推理和模糊判决，查询模糊控制表，解模糊，得到精确的控制量。模糊控制器设计为双输入单输出二维模糊控制器。输入量分别是温度的偏差e及偏差变化率ec,输出是变频器频率变化信号u。根据控制系统得输入输出特性，制定控制查询表，如表1：

表1 控制查询表

其简单过程为：对集来的数据进行计算，求出e和ec，分别利用量化因子Ke和Kec量化为模糊量E和EC，由模糊判决得到模糊控制变化量U，经比例因子Ku反量化后输出精确输出变化量u。

4.2 多级模糊控制

由于偏差e、偏差变化率ec的论域E和EC只有9级，覆盖域有限，控制显得很粗糙，升温速度较慢，需长时间才能进入稳态，且稳态误差大，虽然增加论域中的元素可提高控制精度，但使计算复杂，且控制效果没有明显增强。为了进一步提高控制质量，减少稳态误差，用了多级模糊控制器，即参数因子自修正的模糊控制。多级模糊控制器是将e和ec的变动范围分为嵌套的多个层次，各层具有不同论域。当系统轨迹进入某一层时，控制器就用所在层的范围作为新的论域，并修改偏差e、偏差变化率ec和控制变化量u的量化因子Ke、Kec和比例因子Ku。简要控制过程参见图3。

图3 模糊算法简要流程图

当偏差e的论域由大到小变化时，相应增大量化因子，减小比例因子，使其在接近控制目标值时，不断细分，从而提高控制精度。

5 结论

在实际应用中，供暖用热水锅炉用变频和模糊控制技术的主要优点有：提高能源利用率，保证系统能够高效运行；出水温度稳定，提高舒适度；升温速度快。实践证明该系统运行稳定，安全，可靠，节能。

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数字孪生在城市应用中有哪些代表性的案例？

1 施工企业运用信息技术的现状

我国用20 年左右时间从工业发达国家引进项

目管理的概念、理论、组织、方法和手段, 取得了不

少成绩。但是应认识到, 在项目管理中最薄弱的工

作环节是信息管理。至今多数业主方和施工方的信

息管理还相当落后, 主要表现在对信息管理的理解

以及信息管理的组织、方法和手段基本上还停留在

传统的方式和模式上。

很多企业对信息技术的运用还停留在20 世纪

70 年代的程度, 即仅仅是单项程序的应用, 没有形

成一个系统, 信息化的优势并没有得到体现。而信

息化的根本优势在于信息的集成和共享。

目前国内施工企业信息化的进程参差不齐。一

些大型企业已建立了办公自动化系统、招投标系

统、设计计算系统、项目管理系统等, 初步实现了企

业的信息化管理。但多数施工企业的信息化程度还

比较低, 很大一部分工作还依靠手工, 信息基础平

台不健全, 应用专业软件的范围较窄, 主要集中在

财务、预算软件上, 且以单机版为主, 没能实现信息

的共享和自动传递。例如做个报表, 有的人是

把各种数据都算好了再一个个录入电脑, 似乎用电

脑做只是为了美观, 效率反而更低了, 殊不知Excel

软件本身具有极强大的计算功能和数据库功能, 而

且还能进行判断、分类汇总、排序、形成图表等。这

还只是对单项程序运用的不到位, 至于各部门之间

的集成共享就更谈不上了。还有一些企业由于基层

的管理较为混乱, 使得专业软件很难发挥作用, 出

现软件用了没效果, 或是软件有人买没人用的局

面。究其原因, 一是对信息化没有予以充分的重视;

二是认为配置了电脑等软硬件设施就是信息化了。

2 运用信息技术的必要性

那么是不是说作为一个施工企业, 现有的管理

模式已经很好了, 并不需要那么高深的信息技术

呢? 事实并非如此, 传统管理方式存在业务流程混

乱、沟通不畅、信息迟滞等问题。据国际有关文献资

料介绍, 建设工程项目实施过程中存在的诸多问题

中2/3 与信息交流( 信息沟通) 的问题有关; 建设工

程项目10%～33%的费用增加与信息交流存在的问

题有关; 在大型建设工程项目中, 信息交流的问题

导致工程变更和工程实施的错误约占工程总成本

的3%～5%。由此可见, 信息管理的重要性。

2.1 施工管理信息化是有效利用信息的需要

信息是一种, 如不能进行有效存储、处理、

传递, 便是对的浪费。如, 建筑物建造过程中,

混凝土浇筑之前的数据除了混凝土的强度标号、数

量外, 其他信息几乎全被忽略。而被忽略的水泥、沙

石等原材料物理、化学品质, 混凝土的搅拌情况, 出

厂时间, 出厂时的天气情况, 运输时间及道路交通

情况等都可能影响混凝土的质量。浇筑之后除了浇

筑部位和浇筑方量之外的数据也几乎全被忽略; 而

被忽略的混凝土振捣情况、试块情况、养护情况、钢

筋制作情况等同样也关系着工程质量。信息化过程

处理是将这些数据及时、有序、成批的储存。这里强

调, 可追朔性、可公示性和可传递性是对信息化过

程特征的要求。可追朔性就是信息具有一定的正向

或反向查阅功能; 可公示性表明数据有条件查阅功

能, 不是个人行为管理; 可传递性表明所有的情况

不局限在某地, 有能在网上传输能力等。

2.2 信息技术能使项目处于受控状态

项目管理的过程同许多系统的运行过程是一

样的, 应该是一个PDCA 的循环过程。这中间最重

要的是一个反馈机制, 工业生产之所以能实现自动

化, 就是因为有这样一个反馈机制, 能够及时把运

行过程的偏差反馈到控制系统, 控制系统才能及时

进行调整, 从而保证生产过程相对稳定和受控。但

实际工作中, 有时大家都不清楚系统的运行状态,

无法实现控制生产过程。例如, 混凝土的量差问题

是一个老问题, 但往往是工程结束后才知道出现量

差。对这个问题, 理想的状态应是现场人员在向混

凝土生产系统要混凝土时, 就应具体、准确知道混

凝土将要浇筑的部位及用量, 如一个基础预测需浇

筑混凝土10 m3, 如果浇筑12 m3 仍没完工, 就要考

虑是不是什么地方有问题了。这样每次浇筑后马上

就可以知道量差的多少, 就不会积累到最后差几千

方还不知道差在哪里。

在成本、工期、质量的互动影响及工程中众多

的不确定因素等问题中, 对项目成本管理者而言,

最重要的问题是不能“实时”掌控准确的项目成本

信息, 等成本核算后, 再对项目管理进行决策为时

已晚。因此, 加强项目成本管理的“信息化”, 信息能

及时反馈使项目处于受控状态是极其重要的。

3 信息技术在施工管理中发挥作用的方面

良好的项目管理必须具备以下3 个因素: ①对

项目的认知: 通过信息系统的实施, 将项目进行工

作分解、流程重组, 使项目结构更加清晰、重点更加

突出, 有利于对项目的整体认知和把握。②为项目

提供良好的协同环境: 通过对任务的分解和落实,

各部门、各参与方对自身的职能以及在整个项目中

的位置都有清晰的认识, 有利于分工合作。③进行

有效的控制。信息系统的最大优点是共享和反

馈及时, 有利于实施有效控制。具体来说, 信息技术

在以下方面可发挥其作用。

3.1 工程管理方面

( 1) 投标。工程量计算、投标标书制作。

( 2) 施工组织。施工平面图; 网络, 丰富的、

准确的信息, 先进的分析方法, 是决策、的前

提。现在的许多网络, 往往编的时候不是通过

很准确的计算, 仅凭经验, 过程控制也只是针对几

个大的节点, 甚至是否科学也不得而知, 相应的资

源配置也不清晰; 钢筋翻样; 模板及脚手设计、

计算及配置; 深基坑围护方案、设计、计算等。

( 3) 过程控制。预决算、成本控制; 财务管理; 质

量安全管理; 施工现场监控; 统计报表等。

( 4) 管理。人力、材料、设备配置; 合同

管理; 图纸管理。

3.2 办公自动化

办公自动化涉及财务统计报表、档案管理、办

公信息管理、人事管理、固定资产管理等, 作用包括

信息传递、电子邮件、公文流转、工作日程安排、协

同办公、工作流程自动化等。对于大量的信息沟通、

交换及共享的需要来说, 无论哪种形式的办公自动

化系统, 都应该包含办公过程所需要的信息的沟

通、交换、共享等基本功能, 需要建设一个高可扩充

性、高可靠性、高性能的网络通讯平台。因此, 实施

办公自动化, 应当从建设一个高可扩充性的通讯平

台着手, 从基本的事务处理层应用开始逐步实施。

通过办公自动化系统实现一个日常办公系统、

一个信息服务系统、一个有效的文秘档案自动化信

息管理系统, 实时处理各种业务数据, 并将处理结

果进行传递, 全面提高工作效率。

3.3 企业管理数字化

企业管理数字化就是利用计算机信息处理能

力和网络传输数据的能力将企业在管理、工程、造

价、成本、物资、、统计、技术、质量、安全、行政

等方面的信息, 经集成并综合处理为企业管理者所

需要的信息, 如: 施工进度、物资供应、成本核算等,

以利于进行实时管理、降低成本、保证质量、增强自

身的竞争力。各子系统间密切协作, 使各个业务部

门都能及时、准确地查阅所需的相关信息, 从而使

企业达到“管理工作信息化、复杂工作简单化、发现

问题及时化、成本核算科学化”的目的。

4 进行施工管理的信息化的手段

4.1 切合实际的指导思想

信息化是一个渐进的过程, 不能贪大求全、照

抄照搬, 而应结合企业实际逐步完善。比如ERP( 企

业系统Enterprise Resource Planning) 、MIS

( 管理信息系统Management Information System) 这

些大型的系统固然好, 但其投入也是巨大的, 实施

起来比较困难, 最好是立足现有的, 通过一些

局部的改进, 积累经验, 逐步完善。

首先是意识的转变, 要通过宣传、培训树立信

息化的观念。信息化是一个全员参与的过程, 需要

各方面的协调配合。

其次, 是应充分发挥现有的潜力。现有资

源包括硬件、软件、人员。关键是把这些优化组

合, 进行业务流程的系统设计, 使信息的收集有的

放矢, 使信息的查询有迹可寻, 充分发挥作用。

4.2 领导重视的持续保障

信息化是一个长期的系统工程, 需要投入一定

的人力、物力、财力, 还需要协调各方面的关系, 理

顺业务流程, 同时信息化在短期内不可能做到很完

善, 也不能达到立竿见影的效果。因此, 只有领导重

视才有可能坚持下去。

4.3 统一规划, 理顺业务流程

在用好单项程序的基础上, 统一规划, 理顺业

务流程有个重要的思路, 那就是数学中的反向推

导, 也就是我们希望得到什么结果, 就反向去寻找

需要什么样的条件。以投标过程为例来说明如何运

用信息技术来提高效率:

( 1) 拿到图纸以后, 要进行工程量计算。①涉及

软件: 工程量计算软件、钢筋计算软件( 如清华斯维

尔三维算量3DA2006, 工程量及钢筋一体化计算) 。

②输出: 工程量( 可以导出为Excel 表格, 也可以导

出定额数据库, 直接为套价软件运用) 。

( 2) 报价。①涉及软件: 如宏业清单计价专家,

可以从斯维尔三维算量中直接导入数据。②需要数

据: 工程量; 材料价格→材料价格信息库( 企业自建

或参考信息价) 、市场询价→供应商目录; 企业定额

( 人工、材料的实际消耗水平和先进水平; 措施项目

的实际消耗; 各类型工程造价的参考数据) 。③输

出: 工程造价, 包括人工、材料等各项的用量

( 可输出定额或清单表格、Excel 表格) 。

( 3) 商务标。①涉及软件: 专业标书制作软件或

Word 软件。②需要数据: 工程造价( 企业实际消

耗) 、证照及业绩资料、近三年的财务报表、类似工

程合同。

( 4) 技术标。①涉及软件: 专业标书制作软件或

Word 软件、专业平面图制作软件或AutoCAD 软件、

项目管理软件P3 或Project。②需要数据: 工程量及

需要量( 用于排定进度) 、人力数据

( 项目经理简历、各类管理人员简历) 、工程信息数

据( 在建及已完工程数据) 、施工机具数据( 设备型

号、产地、功率等) 。③输出: 场地布置、设备选型、进

度、施工方法等。

从以上分析可以看出, 任何一项工作都不是

孤立的, 其输入和输出都与其他工作息息相关。

而信息化的意义, 就在于使各项工作的信息传递

更为顺畅, 使各项工作中产生的信息都能存储下

来, 在今后工作中随时调用.

通过这样的需求分析和反向推导, 就可以明确

哪些是有用信息, 需要哪些软件, 各部门需要收集

哪些数据。据此对项目的业务流程进行重组, 设计

出一套系统的表格分发到各相关部门, 用以收集日

常工作中有用的数据, 然后将这些数据以电子文档

的方式进行传递和存储共享, 最后汇总给决策者,

为管理和决策提供科学的依据。

4.4 持续改进

数据只有不间断地收集并且积累到一定数量

以后才具有参考性和代表性, 才可以作为预测的依

据。系统的建立也不是一朝一夕的事, 需要在实施

过程中不断发现问题、解决问题, 从而不断进行完

善。

综上所述, 信息化管理作为一个较为新生的事

物, 在建设过程中难免会走些弯路, 随着竞争的加

剧, 施工企业急需利用信息技术来加强科学管理,

根据中国信通院联合数字孪生技术应用工委会共同编写的2021年数字孪生城市优秀案例编汇显示，以下为小编整理的部分优秀案例（排名不分先后），数字孪生全部优秀案例建议查看官方平台说明

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