燃料全閉環(huán)自動監(jiān)管系統(tǒng)可行性研究

摘要：隨著近年來煤炭市場緊張局面的進一步加劇，導(dǎo)致煤質(zhì)下降，煤價高位運行，煤量供應(yīng)不足，煤場存煤長期處于警戒線上下，嚴重威脅電廠的安全生產(chǎn)，也使得電廠燃料管理工作更加復(fù)雜多變，原有的粗放的燃料管理手段已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)目前多變的煤炭供應(yīng)形勢。而且燃料從采購、采樣、計量、化驗、檢斤、存儲、混配、耗用、結(jié)算等各個環(huán)節(jié)上都有很大的調(diào)控空間，因此燃料成本的控制就成為發(fā)電企業(yè)節(jié)約成本的關(guān)鍵。以秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司燃料管理為例，通過對燃料監(jiān)管系統(tǒng)存在問題進行分析，從不同的角度對燃料全閉環(huán)自動監(jiān)管系統(tǒng)的可行性進行論證，并提出具體的實施建議。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)；信息孤島；共享；效率

中圖分類號：TM6 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）03-0179-02

目前的燃料管理手段、流程、方法還停留在以前的分管分治、信息孤立的狀態(tài)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實時性差，人為因素較大，各個環(huán)節(jié)管理仍然是“鐵路警察，各管一塊”。如能夠有效地進行資源整合，必然有利于燃料精細化管理工作的進行；如果不能對燃料管理工作的各個環(huán)節(jié)加以有效治理，必將造成更加嚴重的虧損。

1 存在的問題

目前秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司燃料管理問題主要集中體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 電煤采購由過去的買方市場變?yōu)楝F(xiàn)在的賣方市場，電廠的主動權(quán)已易位，使得入廠煤的管理難度加大，對可能出現(xiàn)的作弊行為難以控制。

1.2 由于煤炭采購難度加大，導(dǎo)致進煤礦點增加，煤炭質(zhì)量波動較大。再加上由于化驗滯后，經(jīng)常出現(xiàn)無法及時判斷進煤質(zhì)量。造成與合同值偏離過大的現(xiàn)象。

1.3 稱重計量管理。傳統(tǒng)的稱重計量方式以人工計量為主，稱重數(shù)據(jù)、扣噸信息、煤礦信息需要手工錄入，稱重數(shù)據(jù)以模擬信號傳送，計量人員勞動強度大，工作時間長，效率較低，人為因素多。

1.4 機械采樣管理?，F(xiàn)用皮帶采樣機在采樣前要通過人工編號分配采樣桶，加密程度不夠。

1.5 送樣管理。目前對采樣后的煤樣送樣采用專人專管操作，但是在送樣之前，采樣操作人員知道來煤煤礦的名稱和收集樣桶編號，很容易將這信息透露，無法從源頭上對煤樣進行徹底加密，會造成信息泄露，人為干預(yù)因素增加。

1.6 煤樣化驗管理。煤樣分析后的結(jié)果是以手工報表的形式進行上報，進行審核。存在人為因素較多，而且極有可能出現(xiàn)煤樣信息泄露，導(dǎo)致人為調(diào)整熱值現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.7 存煤與混配煤。對人廠煤實際情況缺乏控制手段，無法在火車進廠及時知曉人廠煤煤質(zhì)情況，從而無法進行科學(xué)的分堆存放、混配摻燒，無法使機組更加經(jīng)濟運行。

1.8 管理流程沒有實現(xiàn)全過程的監(jiān)管。各個環(huán)節(jié)形成了信息孤島，沒有形成由始到終封閉的環(huán)環(huán)相扣的管理流程，存在著人為干預(yù)的漏洞。

1.9 結(jié)算管理。結(jié)算管理是通過人工進行，勞動強度大，效率低，且容易發(fā)生錯誤，而且質(zhì)價功能不完整，更談不上自動結(jié)算。

2 PID燃料全閉環(huán)自動監(jiān)管系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)目的

燃料管理實時數(shù)據(jù)自動進入系統(tǒng)，減少人為干擾，實現(xiàn)入廠燃料數(shù)量、質(zhì)量數(shù)據(jù)自動進入系統(tǒng)；實現(xiàn)燃料從采購到耗用的全過程管理；實現(xiàn)燃料全過程閉環(huán)管理，各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)共享相互關(guān)聯(lián)，對各流程進行全面綜合管理；實時獲取底層設(shè)備數(shù)據(jù)（人廠車輛、軌道衡、采樣機、煤質(zhì)在線檢測儀、化驗儀器等），實現(xiàn)燃料的精細化管理，確保數(shù)據(jù)實時、準(zhǔn)確；確保燃料管理的公開化、公正化、透明化，最大限度的降低人為干預(yù)因素；實現(xiàn)燃料管理的數(shù)據(jù)流、視頻流、控制流的高度統(tǒng)一；便于建立數(shù)據(jù)集中整體管理，便于進行數(shù)據(jù)整合與挖掘，有利于進行有針對性的業(yè)務(wù)流程分析與優(yōu)化。

2.2 CCSP閉環(huán)管理控制器

CCSP閉環(huán)管理控制器主要作用是用來管理整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及事務(wù)處理、工作流調(diào)度與處理，數(shù)據(jù)的加密與整合，用戶權(quán)限的指配與管理等。

該設(shè)備采用硬件結(jié)構(gòu)取代了軟件程序，可靠性更高，故障率更低，它可以通過對各終端的數(shù)據(jù)交互及控制來保證計量設(shè)備數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性，保證采制化三級加密的可靠性，保證各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流的實時性，保證多采樣機數(shù)據(jù)耦合，保證質(zhì)價結(jié)算系統(tǒng)地準(zhǔn)確高效，從而在保證數(shù)據(jù)流的實時性基礎(chǔ)上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在CCSP的整合管理下，對整個燃管業(yè)務(wù)進行支撐的各環(huán)節(jié)相關(guān)功能子系統(tǒng)可以環(huán)環(huán)相扣，共同形成燃料管控一體化平臺，為管理人員提供先進高效的管理手段，為決策者提供翔實準(zhǔn)確可靠的決策依據(jù)。

2.3 遠程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別

遠程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別系統(tǒng)是指能接收在遠程現(xiàn)場采集到的數(shù)字視頻信號，并實時傳送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心對現(xiàn)場進行遠程監(jiān)視，控制遠程攝像機動作，并能根據(jù)需要對采集到的數(shù)字視頻圖像進行分析、處理和識別的系統(tǒng)。它主要由遠程數(shù)字視頻監(jiān)控和數(shù)字圖像識別兩部分組成。在數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別系統(tǒng)中，首先要對視頻流進行實時圖像截取并保存，然后進行圖像預(yù)處理、圖像特征提取和事件判決等圖像識別工作。圖像信息的獲取是指從接收的視頻流中截取視頻圖像信息，截取的彩色圖像一般用紅、綠、藍3基色的8位亮度值（0～255）表示，稱為R、G、B值。圖像預(yù)處理的目的是去除干擾、噪聲及差異，將原始圖像變成適于計算機進行特征提取的形式，它包括圖像的變換、增強和濾波等。圖像變換通常是利用傅立葉變換、余弦/正弦變換、沃爾什變換、哈達碼變換、小波變換等的性質(zhì)和特點。將圖像轉(zhuǎn)換到頻域或空間域中進行處理，以改善圖像質(zhì)量，同時還能提高運算處理速度；圖像的增強主要是指利用各種數(shù)學(xué)方法和變換手段提高圖像中人們感興趣部分的清晰度，突出一幅圖像中的某些信息，同時削弱另一些無用信息，包括圖像灰度修正、噪聲去除、圖像平滑、腐蝕、銳化、圖像邊緣增強等。

2.4 核測控分析技術(shù)

采用脈沖式的微型加速器，將熱中子俘獲反應(yīng)[n，γ]和快中子非彈散射反應(yīng)[n，n'γ]結(jié)合起來，對煤質(zhì)全元素成份進行分析，解決了國外同類產(chǎn)品對碳、氧元素檢測精度低的缺陷，可以實現(xiàn)C、H、O、N、S、Al、Si、Fe、Ca、Ti等12種元素的在線檢測。

在煤炭元素在線檢測的基礎(chǔ)上，進一步綜合利用各種數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)了煤質(zhì)工業(yè)指標(biāo)（水分、灰分、揮發(fā)份、固定碳、發(fā)熱量）、煤灰成份（SiO2、Fe2O3、A12O3、TiO2、CaO）以及煤質(zhì)特性的在線分析與診斷。在線快速檢測系統(tǒng)對入廠煤取樣機棄樣的熱值、灰分和全水進行瞬時分析，1-3分鐘出結(jié)果，對煤場儲煤起指導(dǎo)作用。研究并應(yīng)用了可控中子源，建立了飽和試樣，并進行了煤炭密實度在線補償，在國內(nèi)外首次實現(xiàn)了直接對輸煤皮帶上全煤流成份的實時檢測和分析。通過全煤流在線檢測，有效避免了煤炭成分檢測中的取制樣誤差。通過對煤炭元素成份、工業(yè)成份等參數(shù)的實時分析，指導(dǎo)鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整和制粉系統(tǒng)運行，為發(fā)電企業(yè)優(yōu)化燃燒等提供了全新的解決方案。

2.5 結(jié)構(gòu)與流程

通過整合自動化控制技術(shù)的CCSP來獲取底層設(shè)備數(shù)據(jù)，通過千兆光纖網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)快速傳輸，通過煤質(zhì)快速檢測、采制化和計量自動監(jiān)管系統(tǒng)實現(xiàn)詳盡細致的對標(biāo)分析和決策流程。通過安全可靠的存儲設(shè)備實現(xiàn)長期廣泛的數(shù)據(jù)積累。這些支持系統(tǒng)和功能系統(tǒng)共同構(gòu)成了燃料管理的全閉環(huán)結(jié)構(gòu)。為了使信息管理和行政管理結(jié)合運行，對燃料管理系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行了深入的分析和整理，梳理出了順暢的燃料管理業(yè)務(wù)流，并從相應(yīng)環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)流中分離出相應(yīng)數(shù)據(jù)流，在對數(shù)據(jù)流之間的邏輯關(guān)系進行整合下形成了全閉環(huán)流程管理，從計劃、合同、調(diào)運環(huán)節(jié)取得煤礦、煤種、熱值、運輸車輛編組信息、運輸計劃等數(shù)據(jù)并傳遞到后續(xù)相應(yīng)環(huán)節(jié)，在運煤車輛進廠時一方面取得該車的車號、礦種、煤種、車輛編組等信息與上一環(huán)節(jié)的計劃、運輸?shù)刃畔⑦M行比對，另一方面對將燃煤信息傳送到采制化環(huán)節(jié)進行加密關(guān)聯(lián)處理。車輛入廠進入軌道衡計量環(huán)節(jié)我們除了驗證車號與編組序列的符合性外還將取得的稱重數(shù)據(jù)自動采集上傳到服務(wù)器并與計劃合同等數(shù)據(jù)進行比對，發(fā)現(xiàn)問題會自動分析原因并提示監(jiān)管人員進行處理，原始稱重數(shù)據(jù)也在計量完成后傳遞到質(zhì)價結(jié)算環(huán)節(jié)。人廠煤采樣同時通過多能煤質(zhì)快速檢測設(shè)備快速取得該車煤炭的熱值、水分、灰分等信息（3分鐘內(nèi)）與計劃合同等環(huán)節(jié)取得的數(shù)據(jù)以及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)進行快速比對然后將結(jié)果傳遞到計劃調(diào)運、燃煤管理、化驗等環(huán)節(jié)。同時也可在卸煤時按檢測所得熱值，指示該車進行分垛堆放，以便于后續(xù)配煤摻燒。

在采制化環(huán)節(jié)，除了對煤樣樣本進行打包貼碼三級加密處理以保證所采樣本信息可靠性外還將每次取得的化驗數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)、快速檢測數(shù)據(jù)進行比對以防止人為干預(yù)因素出現(xiàn)，取得的數(shù)據(jù)也將自動傳遞到質(zhì)價系統(tǒng)環(huán)節(jié)作為結(jié)算依據(jù)。其他環(huán)節(jié)也是如此環(huán)環(huán)相扣的，從而形成了業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流的完美結(jié)合，也達到了全閉環(huán)監(jiān)管的目的。

3 改造建議

通過CCSP將燃料入廠后所有環(huán)節(jié)納入管控體系；將軌道衡數(shù)據(jù)通過千兆光纖網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集上傳，擬接入軌道衡兩臺；將皮帶采樣機改造為實現(xiàn)加密自動打包貼碼方式；在皮帶采樣機棄樣口處安裝入廠煤快速在線檢測裝置并通過光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)；將數(shù)字化驗儀器進行網(wǎng)絡(luò)接入實現(xiàn)數(shù)字化驗室，將化驗數(shù)據(jù)進行不落地上傳，目前可接入的設(shè)備有天平、量熱儀、定硫儀；實現(xiàn)采、制、化三級編碼加密體系；將煤場管理納入系統(tǒng)中。

4 效益分析

利用自動計量等自動化裝置提高工作效率，縮短入廠煤接卸時間，大大減少煤場管理人員的工作量；驗收工作流程順暢高效，減少了從事現(xiàn)場工作的燃煤管理人員；將底層數(shù)據(jù)進行“不落地上傳”為燃料精細化管理工作提供實時可靠的數(shù)據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)；改變了工作模式，提高了工作質(zhì)量，將滯后于事件發(fā)生的數(shù)據(jù)分析工作模式，改為事前計劃，事中管控，全過程監(jiān)督的閉環(huán)管理模式；將燃煤管理工作透明化，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，公司領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)管理人員都可以隨時監(jiān)督人廠煤驗收的全過程，出現(xiàn)疑問還可以隨時調(diào)看存儲視頻。

系統(tǒng)通過技術(shù)手段把燃料管理相關(guān)各個不同部門的信息進行連接和優(yōu)化，消除了以往的信息孤島，并可以對原有設(shè)備如采樣機、汽車衡、化驗儀器等進行無縫連接，達到資源共享的目的。將采樣、制樣、化驗、計量、煤場管理等燃料業(yè)務(wù)管理一并納入到系統(tǒng)中，進行實時、全面、高效的監(jiān)管，從而達到管控一體化的目的。采樣打包貼碼系統(tǒng)、三級加密、煤質(zhì)快速檢測系統(tǒng)等功能的實現(xiàn)，不僅為企業(yè)營造了公平公正的驗收環(huán)境，減少了與供應(yīng)商的爭議，同時，有效杜絕了人為因素的干擾，大幅降低了燃料管理人員違法違紀的幾率。

燃料全閉環(huán)自動監(jiān)管系統(tǒng)，可提高工作效率，大大減少煤場管理人員的工作量。將底層數(shù)據(jù)進行“不落地上傳”，為燃料精細化管理工作提供實時可靠的數(shù)據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)通過技術(shù)手段把燃料管理相關(guān)各個不同部門的信息進行連接和優(yōu)化，消除了以往的信息孤島，盡最大可能減少業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中的人為因素。采樣打包貼碼系統(tǒng)、三級加密、煤質(zhì)快速檢測系統(tǒng)等功能的實現(xiàn)，為企業(yè)營造了公平公正的驗收環(huán)境，有效杜絕了人為因素的干擾。

（責(zé)任編輯：陳喜輝）