摘" 要：該文探究火電廠燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)分析燃料入廠驗(yàn)收監(jiān)管子系統(tǒng)、數(shù)字化煤場(chǎng)子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和門(mén)禁子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。燃料入廠驗(yàn)收監(jiān)管子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛入廠、排隊(duì)、驗(yàn)票和出票等全過(guò)程的監(jiān)管，在此基礎(chǔ)上完成車(chē)輛的智能調(diào)度；數(shù)字化煤場(chǎng)子系統(tǒng)可自動(dòng)采集獲取入廠煤和入爐煤數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果以三維煤場(chǎng)管控圖形的方式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，為煤場(chǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)煤管理、進(jìn)耗存管理、計(jì)劃量管理等提供依據(jù)；視頻監(jiān)控子系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)呈現(xiàn)火電廠重要場(chǎng)所的監(jiān)控畫(huà)面；門(mén)禁子系統(tǒng)能夠防止非法進(jìn)入。通過(guò)設(shè)計(jì)燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，使火電廠管理達(dá)到降本增效、直觀呈現(xiàn)等效果。

關(guān)鍵詞：火電廠；燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)；數(shù)字化煤場(chǎng)；門(mén)禁系統(tǒng)；方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM619" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）25-0121-04

Abstract： This paper explores the design scheme of fuel automatic supervision system in thermal power plant， and focuses on the design points of fuel acceptance supervision subsystem， digital coal yard subsystem， video surveillance subsystem and access control subsystem. The fuel acceptance supervision subsystem can realize the supervision of the whole process of vehicle entry， queuing， ticket checking and ticket exit， and on this basis， the intelligent dispatching of vehicles can be completed; the digital coal yard subsystem can automatically collect and obtain the data of incoming coal and coal into the boiler， and the data processing results are presented intuitively in the way of 3D coal yard management and control graphics， which provides a basis for coal yard transfer coal management， storage management and planned quantity management. The video surveillance subsystem can present the monitoring pictures of the important places of the thermal power plant in real time， and the access control subsystem can prevent illegal entry. Through the design of automatic fuel supervision system， the management of thermal power plant has achieved the effect of reducing cost and increasing efficiency， intuitive presentation and so on.

Keywords： thermal power plant; automatic fuel supervision system; digital coal yard; access control system; scheme design

在火電廠積極推進(jìn)節(jié)能、降本、提質(zhì)的改革背景下，如何進(jìn)一步控制燃料成本成為重要研究課題。落實(shí)精細(xì)化管理理念，融合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)，構(gòu)建燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，將燃料的采購(gòu)、入廠、過(guò)磅、采樣、制樣和化驗(yàn)等流程全部納入監(jiān)管范疇。一方面能夠最大程度減少人為因素干擾導(dǎo)致燃料浪費(fèi)或者供應(yīng)不足等問(wèn)題的發(fā)生，另一方面也能以監(jiān)控視頻為證據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并分析問(wèn)題成因、找出管理漏洞，從而提出對(duì)策，實(shí)現(xiàn)燃煤管理水平的進(jìn)一步提升。

1" 燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構(gòu)

基于業(yè)務(wù)模型化、信息一體化、功能組件化等原則設(shè)計(jì)了燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)。從火電廠的運(yùn)行管理需要出發(fā)，燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)包含了視頻監(jiān)控、數(shù)字化煤場(chǎng)、燃料入廠驗(yàn)收監(jiān)管等子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤車(chē)輛的智能調(diào)度，用三維圖形實(shí)時(shí)、直觀展示煤場(chǎng)狀態(tài)，自動(dòng)生成最優(yōu)的堆煤、取煤方案，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料驗(yàn)收過(guò)程的全程監(jiān)控等功能?；痣姀S燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。

以燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)為核心，鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)將火電廠的各部門(mén)與磅房、化驗(yàn)室等連接形成一個(gè)整體，依托數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了不同主體之間的信息傳遞與共享，以期達(dá)到降低人工成本、減少燃料浪費(fèi)、幫助火電廠開(kāi)源節(jié)流的綜合效果。

2" 燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1" 燃料入廠驗(yàn)收監(jiān)管子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)可對(duì)進(jìn)廠煤的登記、排隊(duì)、采樣、過(guò)磅和卸車(chē)等整套流程實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)管、智能調(diào)度，具體設(shè)計(jì)如下。

1）車(chē)輛管理部分。車(chē)輛到廠后領(lǐng)取車(chē)輛識(shí)別卡，卡內(nèi)記錄了車(chē)型、自重、車(chē)牌號(hào)等基本信息。如果是固定車(chē)輛，將車(chē)輛識(shí)別卡貼在前擋風(fēng)上，入廠時(shí)能自動(dòng)識(shí)別并讀取信息；如果是臨時(shí)車(chē)輛，需要提前將車(chē)輛信息錄入到射頻卡內(nèi)，入廠時(shí)由司機(jī)出示使用。利用車(chē)輛識(shí)別卡與車(chē)輛進(jìn)行綁定，不僅杜絕了偷換車(chē)牌等情況，而且還能極大地提高車(chē)輛調(diào)度的效率。系統(tǒng)掃描車(chē)輛識(shí)別卡，發(fā)現(xiàn)卡片失效、鎖車(chē)等異常情況后，立即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，提醒管理人員作進(jìn)一步處理。車(chē)輛入廠登記流程如圖2所示。

車(chē)輛順利入廠后，進(jìn)入排隊(duì)序列，系統(tǒng)對(duì)排隊(duì)車(chē)輛進(jìn)行校驗(yàn)。車(chē)輛按照順序依次通過(guò)檢驗(yàn)區(qū)，檢驗(yàn)區(qū)的掃描天線掃描車(chē)輛信息后，判斷該車(chē)輛是否為正常序列。判斷為“是”，則正常驗(yàn)票；判斷為“否”，則該車(chē)輛存在插隊(duì)行為，中止驗(yàn)票并鎖車(chē)，由工作人員引導(dǎo)車(chē)輛回歸到正常排隊(duì)序列。車(chē)輛驗(yàn)票后行駛至出票室，系統(tǒng)再次掃描車(chē)輛識(shí)別卡，根據(jù)卡內(nèi)的信息記錄判斷各項(xiàng)環(huán)節(jié)（驗(yàn)票、稱重、回空等）是否完成。判斷為“是”，則自動(dòng)打印過(guò)磅信息；判斷為“否”，系統(tǒng)報(bào)警并鎖車(chē)，提醒工作人員作后續(xù)處理。車(chē)輛從入廠后至過(guò)磅前，全部過(guò)程均處于監(jiān)管范疇，監(jiān)管流程如圖3所示。

2）汽車(chē)自動(dòng)采樣部分。煤車(chē)行駛至采樣機(jī)下方后，采樣機(jī)前端的天線掃描車(chē)輛識(shí)別卡并讀取車(chē)型、車(chē)牌號(hào)、拉運(yùn)煤種和運(yùn)輸單位等基本信息，并將讀取信息存儲(chǔ)到燃料自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)驗(yàn)證信息后，再判斷車(chē)輛當(dāng)前停放位置是否在規(guī)定區(qū)域內(nèi)。如果超出規(guī)定區(qū)域，則利用室外音響或者LED屏提示駕駛?cè)藛T調(diào)整車(chē)輛位置；如果在規(guī)定區(qū)域內(nèi)，同樣利用室外音響或LED屏提示駕駛?cè)藛T熄火下車(chē)，等待采樣機(jī)進(jìn)行采樣[1]。

2.2" 數(shù)字化煤場(chǎng)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

數(shù)字化煤場(chǎng)子系統(tǒng)作為燃料自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)的重要組成部分，在費(fèi)用預(yù)算、風(fēng)險(xiǎn)控制、經(jīng)濟(jì)分析等方面發(fā)揮了積極作用。從功能上看，該部分可根據(jù)配煤摻燒和煤場(chǎng)管理的需要，對(duì)入廠煤以“煤種”或“煤質(zhì)”作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)入廠煤的分類堆放；實(shí)現(xiàn)進(jìn)廠、堆放、入爐等多種數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，并且以三維圖形的方式直觀、實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)煤場(chǎng)狀態(tài)，如煤量、熱值、價(jià)格等；根據(jù)發(fā)電機(jī)組的工況，自動(dòng)生成最優(yōu)的堆煤、取煤方案，為配煤摻燒提供必要的參考。

1）取煤監(jiān)控模塊。為了實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)的數(shù)字化管理，在裝載機(jī)、堆煤機(jī)等機(jī)械設(shè)備上安裝了壓力傳感裝置。設(shè)備作業(yè)過(guò)程中可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力數(shù)值，并利用A/D轉(zhuǎn)換器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。然后利用DSP技術(shù)（數(shù)字信號(hào)處理）將處理結(jié)果傳輸至系統(tǒng)終端，并在顯示器上直觀地呈現(xiàn)煤的重量。在設(shè)計(jì)該模塊時(shí)，除了DSP技術(shù)，還綜合運(yùn)用了動(dòng)態(tài)采樣和模糊算法，保證了在機(jī)器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)稱重，提高了作業(yè)效率。

2）數(shù)據(jù)管理模塊。該模塊可以對(duì)入廠煤數(shù)據(jù)（如入廠時(shí)間、運(yùn)輸單位、煤質(zhì)指標(biāo)等）和入爐煤數(shù)據(jù)（如硫份、煤量、熱值等）進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、備份[2]。

3）計(jì)劃量管理模塊。管理人員根據(jù)工作計(jì)劃，將進(jìn)煤計(jì)劃量輸入到系統(tǒng)中。在開(kāi)始一個(gè)新的進(jìn)煤周期后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將進(jìn)煤計(jì)劃量與進(jìn)煤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并以三維圖形的方式直觀地呈現(xiàn)進(jìn)煤情況。同時(shí)，管理人員可以自定義多種類型的警戒線，如溫度警戒線、庫(kù)存警戒線等。系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)警值對(duì)比，當(dāng)超出預(yù)警值后系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。例如，某煤場(chǎng)的庫(kù)存警戒線為5 000 t，如果實(shí)際測(cè)得的庫(kù)存數(shù)據(jù)未達(dá)到5 000 t，則系統(tǒng)進(jìn)行庫(kù)存不足預(yù)警。

基于數(shù)字化煤場(chǎng)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。

4）混煤摻燒管理模塊。該模塊可用于煤質(zhì)煤性測(cè)評(píng)、爐膛結(jié)渣測(cè)評(píng)、靜電除塵測(cè)評(píng)及排渣排灰測(cè)評(píng)等，并且將最終的測(cè)評(píng)結(jié)果以圖表形式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。設(shè)計(jì)思路如下：配煤程序啟動(dòng)后，首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用煤場(chǎng)的存煤煤質(zhì)、存煤時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)確定入爐煤的摻配指標(biāo)[3]。根據(jù)該指標(biāo)確定詳細(xì)的配煤方案，并在配煤后將燃煤送入鍋爐中進(jìn)行摻燒。同時(shí)，從配煤中選取少量的煤樣進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果確定入爐煤的質(zhì)量。在摻燒過(guò)程中，定期檢測(cè)燃燒情況，如果燃燒不徹底則加入油進(jìn)行助燃，同時(shí)調(diào)整入爐煤質(zhì)量，重新?lián)脚淙济翰⒅貜?fù)上述步驟，直到確定最優(yōu)的摻配指標(biāo)?；烀簱綗芾砹鞒倘鐖D4所示。

2.3" 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該部分可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤場(chǎng)各個(gè)區(qū)域的實(shí)施監(jiān)督，獲取各類機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行工況。監(jiān)控信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)設(shè)備維護(hù)與故障維修等提供依據(jù)。為了進(jìn)一步提高視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的覆蓋面，在火電廠原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了延伸和拓展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)煤車(chē)道、磅房、卸煤溝、儲(chǔ)煤場(chǎng)、制樣室和化驗(yàn)室等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的主機(jī)和顯示屏位于燃料管理室，工作人員可以通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)獲取火電廠各區(qū)域的情況，通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等設(shè)備選擇監(jiān)控點(diǎn)和切換監(jiān)控畫(huà)面。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警后，會(huì)自動(dòng)切換至異常工況所在的視頻畫(huà)面，不需要工作人員手動(dòng)查找，從而優(yōu)化了人機(jī)交互體驗(yàn)[4]。在設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)時(shí)，通信速率直接決定視頻信號(hào)的傳輸時(shí)間和信號(hào)質(zhì)量。本文選擇了由同軸電纜、光纖終端盒子、光跳線等組成的傳輸系統(tǒng)，可以保證在400 m長(zhǎng)距離傳輸下視頻信號(hào)損耗率不超過(guò)1%。

2.4" 門(mén)禁子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于火電廠的安全管理要求，在設(shè)計(jì)燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)時(shí)，分別選取集樣間、存樣間、化驗(yàn)室等重要場(chǎng)所設(shè)置了門(mén)禁系統(tǒng)。同時(shí)，門(mén)禁子系統(tǒng)所有信息共享給燃料自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，方便系統(tǒng)管理人員實(shí)時(shí)查詢?nèi)藛T出入信息。在硬件設(shè)備的選擇上，采用了非接觸式智能門(mén)禁設(shè)備（包括電子鎖、門(mén)磁、指紋識(shí)別器等），每個(gè)場(chǎng)所的門(mén)禁系統(tǒng)單獨(dú)使用一套門(mén)禁設(shè)備，采用“分-總”方式接入網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與燃料自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)的雙端互動(dòng)。門(mén)禁子系統(tǒng)的組成如圖5所示。

根據(jù)火電廠工作人員的崗位、職級(jí)等，發(fā)放不同權(quán)限等級(jí)的通行IC卡。進(jìn)入場(chǎng)所時(shí)需要在進(jìn)門(mén)讀卡器處刷卡，識(shí)別成功后允許進(jìn)入，從而杜絕了非法進(jìn)入的情況[5]。同時(shí)，設(shè)計(jì)有防盜告警功能，當(dāng)出現(xiàn)非法進(jìn)入情況時(shí)，控制器會(huì)第一時(shí)間告警，并向燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)報(bào)告門(mén)禁點(diǎn)位置，以便于值班人員盡快采取處理措施。

3" 結(jié)束語(yǔ)

在電力行業(yè)深化改革背景下，火電廠設(shè)計(jì)和應(yīng)用燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)，既可以將燃料的采購(gòu)、入廠、過(guò)磅、采樣、制樣和化驗(yàn)等各項(xiàng)流程納入監(jiān)管范疇，顯著提升了管理效率和監(jiān)控水平；同時(shí)又能以自動(dòng)代替人工，降低了人工成本，減少了人工操作犯錯(cuò)的概率，解決了一直以來(lái)火電廠燃料監(jiān)管的難題。另外，燃料全自動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)還能在監(jiān)測(cè)到異常工況后立即進(jìn)行告警，配合顯示屏上提供的視頻畫(huà)面，讓工作人員一目了然地了解問(wèn)題所在，提高了問(wèn)題處理的針對(duì)性和實(shí)效性，維護(hù)了火電廠的經(jīng)濟(jì)利益。

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