吳建設，秦希賢，張朋英，武二明，陳玲琴

（國家能源集團華北電力有限公司霍州發(fā)電廠，山西臨汾 031400）

傳統(tǒng)輸煤控制系統(tǒng)是將繼電器作為控制設備，結合人工手動的操作實現(xiàn)的。因為輸煤現(xiàn)場的條件比較惡劣，嚴重危害了工人的身體健康。另外，工人手動操作存在不確定性，經常出現(xiàn)皮帶撕裂，落煤管堵塞、跑偏等情況，降低效率，影響老電廠的穩(wěn)定運行。所以，使用可編程控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器對電廠輸煤系統(tǒng)進行控制，能夠降低工人工作壓力，提高電廠運行效率。因此，本文對燃煤電廠卸載系統(tǒng)的智能視頻監(jiān)控進行改造，以提高工作效率[1]。

1 系統(tǒng)的網絡架構

為了對燃煤電廠機組節(jié)能環(huán)保設施進行有效監(jiān)管，單臺機組監(jiān)測點為2 000點，降低數(shù)據(jù)采集周期為秒級。將電力調度數(shù)據(jù)專網應用到系統(tǒng)中，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，保證海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全、高效傳輸。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集設備對數(shù)據(jù)進行全面收集，采集數(shù)據(jù)利用電力調度數(shù)據(jù)網絡上傳到信息內容，通過分析和處理之后，通過網絡隔離裝置設置到電力信息外網中[2]，圖1為系統(tǒng)的網絡架構。

圖1 系統(tǒng)的網絡架構

智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)參數(shù)監(jiān)測、采集傳輸、排放過程等。參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)能夠得到精準的污染源數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集傳輸能夠收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)；排放過程監(jiān)控是利用現(xiàn)場污染源過程監(jiān)控系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)審核、工藝監(jiān)控、趨勢預警、異常報警等，利用模型對污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)污染治理設施運轉情況的統(tǒng)計。

中心端監(jiān)控平臺是指污染源中心端過程監(jiān)控系統(tǒng)，使用B/S 體系架構，將火電廠業(yè)務流程作為核心，以分布式控制系統(tǒng)DCS 作為基礎，根據(jù)工藝實際情況，通過產生環(huán)節(jié)、排放環(huán)節(jié)、治理環(huán)節(jié)實現(xiàn)收集，根據(jù)過程監(jiān)控儀通過監(jiān)控中心進行傳輸，從而匯總現(xiàn)場端數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報警管理等業(yè)務功能。末端控制為過程監(jiān)控數(shù)據(jù)，主要在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性等[3]。

2 智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計

2.1 圖像采集

前端設備主要包括解碼器、攝像機、云臺、防護罩，數(shù)字一體化攝像機能夠將IP 信號的控制信號轉變成為RS485信號送到云臺中，以此實現(xiàn)前端云臺控制。利用視頻客戶端實現(xiàn)垂直、水平轉動，鏡頭變焦等控制。視頻信號使用光纖，通過光纖收發(fā)器在監(jiān)控中心交換機中傳輸。

攝像機產品具有多種型號，以現(xiàn)場實際情況和運行需求選擇實用、經濟的產品，充分考慮攝像機分辨率、紅外、防護等級。脫硫工藝車間攝像機應用防腐型防護罩，將防震措施設置到泵房攝像機中。

2.2 信號傳輸和存儲

利用攝像機對視頻圖像進行收集，從而實現(xiàn)數(shù)字化，通過標準網絡TCP/IP 協(xié)議進行傳輸，對圖像清晰度進行保證，使用光纖或者雙絞線傳輸信號。利用雙絞線傳輸交換機和攝像機的信號，工業(yè)電視和視頻監(jiān)控等交換機通過光纖連接。網絡交換機和信號傳輸介質能夠將主場交換機、前端攝像機進行聯(lián)網，視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)利用網絡介質實現(xiàn)傳輸，使視頻信號長距離傳輸需求得到滿足。

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)存儲設備使用網絡硬盤錄像機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的存儲和回訪，從而實現(xiàn)自動化的添加攝像頭、搜索攝像頭、修改IP 地址。存儲資源根據(jù)時間需求實現(xiàn)分布式部署，還能夠集中存儲在電子設備和機房中，從而對資源進行統(tǒng)一管理和調度，使生命周期存儲和完善備份等功能得到完善。通過網絡數(shù)字攝像頭寫入，實現(xiàn)分布式網絡的創(chuàng)建，降低核心交換機的網絡傳輸壓力[4]。

2.3 信號管理和圖像顯示

數(shù)字視頻管理主機指的是系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)設備和用戶的授權，對設備活動狀態(tài)進行記錄。通過管理平臺相互連接系統(tǒng)和設備，對視頻、音頻和報警等信息進行收集，還能夠實現(xiàn)信息的傳輸、轉換、顯示和控制。視頻服務器和管理服務器指的是視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案主要的構件，通過視頻管理服務器實現(xiàn)集中配置、認證、控制和注冊等，有效管理視頻設備網絡，還能夠實現(xiàn)多臺管理服務器相互協(xié)同，實現(xiàn)多級多域管理平臺的創(chuàng)建。數(shù)據(jù)管理服務器中包括存儲資源、視頻數(shù)據(jù)和設備的管理，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)全部資源的全方位管理和監(jiān)視，能夠對視頻進行檢索。

通過視頻大屏幕和工作站顯示信息，利用客戶端友好的人機界面和客戶端功能實現(xiàn)監(jiān)視對象的監(jiān)視、監(jiān)聽、查詢和控制，對基本GIS 功能進行集成[5]。

2.4 卸煤控制

卸煤控制主要包括自動、手動和就地3種方式。

（1）自動方式。自動方式中的操作能夠利用上位機鍵盤進行操作，運行人員以工藝需求在LCD 中調出預選的流程菜單，在程序選擇無誤后實現(xiàn)完整流程的創(chuàng)建，LCD 中具備有效信號，在設備設置完成后發(fā)送允許啟動的信號，皮帶通過逆煤流啟動設備，在啟動皮帶之后觸發(fā)現(xiàn)場警鈴的告警。在程序停機時以原本設置和順煤流延時停機。在運行的過程中，任意設備出現(xiàn)重大事故就能夠聯(lián)跳逆煤流方向設備。

（2）手動方式。手動方式包括解鎖和連鎖兩種手動，連鎖手動指的是通過上位機利用PLC 實現(xiàn)。運行人員根據(jù)實際需求通過上位機對調相應的畫面進行設置，對已經選擇的流程設備以連鎖方式逆煤流一對一的啟動設備，從而實現(xiàn)順煤流方向的一對一停機。連鎖手動通過上位機操作，沒有任何連鎖關系，對全部設備啟停。

（3）就地方式。通過就地控制箱或者開關柜實現(xiàn)操作，這時控制室無法控制設備。系統(tǒng)在現(xiàn)場設置設備檢修、調試的起停按鈕和事故緊急停機拉線開關。

2.5 顯示記錄功能

卸煤系統(tǒng)具備計算機管理功能，能夠自動收集運行工況和相應的數(shù)據(jù)，對實時流量進行修改、編制和狀態(tài)顯示，實現(xiàn)各種記錄和報表的打印，并且通過CRT 進行查詢。

全部重要報警、連鎖保護、設備故障跳閘的信號等根據(jù)發(fā)生順序進行存儲和記錄，并且能夠隨意地打印和調用。

以工藝系統(tǒng)特點，系統(tǒng)邏輯預先設置配煤和上煤的方式，運行人員根據(jù)輸煤系統(tǒng)設備情況對不同方式進行選擇。

3 系統(tǒng)的實際應用

在某電廠應用燃煤電廠工況監(jiān)控系統(tǒng)，此項目能夠實現(xiàn)軟件平臺與現(xiàn)場監(jiān)控軟件的創(chuàng)建、工況監(jiān)控數(shù)據(jù)的接入等，還能夠實現(xiàn)監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)的交換，能夠滿足項目預期目的。

（1）參數(shù)選擇。參數(shù)監(jiān)測選擇溫度、燃煤量、溫度、發(fā)電量、引風機狀態(tài)、漿液泵電流、煙氣換熱器電流等。

（2）數(shù)據(jù)采集傳輸方式。通過隔離獲取和過程控制對象連接和嵌入通訊協(xié)議，根據(jù)DCS 直接獲取結合的方式；數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)GPRS 無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?/p>

（3）應用效果分析。首先，能夠通過入口煙氣的瞬時流量和機組負荷曲線、石灰石投放量、出入口SO2濃度、石膏產生量等對脫硫效率進行判斷。入口瞬時流量和機組的負荷曲線見圖2，兩條曲線基本同步，能夠對入口煙氣流量的監(jiān)測設備正常運行進行判斷。

圖2 入口瞬時流量和機組的負荷曲線

另外，能夠利用物料平衡公式對脫硫效率進行計算，根據(jù)進出口SO2濃度比對脫硫效率進行計算。對比以上兩種脫硫效率是否相同，對設備是否正常的運行進行判斷。在實際應用中，能夠利用石灰石投放量與石膏產生量進行監(jiān)測，根據(jù)物料衡算驗證整個脫硫效率。比如，某天的石灰石投放量和石膏產生量不同，就能夠判斷脫硫設備在運行過程中不正常。

利用監(jiān)控企業(yè)生產過程中的工況參數(shù)，自動分析企業(yè)設備的運行邏輯，使企業(yè)自我管理能力得到提高，還能夠對企業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效監(jiān)督和驗證，使工作水平得到提高。

4 結束語

目前我國火電廠輸煤控制系統(tǒng)以PLC 為主，主要特點就是能夠承受惡劣工業(yè)環(huán)境，具有加強的抗干擾性；結構化模塊，系統(tǒng)的配置比較簡單；能夠和工業(yè)現(xiàn)場信號輸入輸出相互連接，對于不同現(xiàn)場信號的I/O 模塊也不同；編程簡單，并且能夠實現(xiàn)在線編程，具有較強可靠性。針對此優(yōu)勢，系統(tǒng)能夠根據(jù)PLC程序實現(xiàn)多種方式選擇，提高系統(tǒng)功能的合理性，更加的完善，并且靈活可靠，提高安全保障能力，使系統(tǒng)在投入運行之后容易出現(xiàn)的問題得到解決，使系統(tǒng)自動化水平得到提高。