燃料智能化驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)行

謝麗君

（國能江蘇諫壁發(fā)電有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，以數(shù)字化和智能化的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志的新一次技術(shù)革命悄然改變著世界，電力工業(yè)也在迎接著這一浪潮的洗禮[1]。本文通過對國能江蘇諫壁發(fā)電有限公司煤質(zhì)化驗(yàn)室智能化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)行的系統(tǒng)分析和科學(xué)梳理，研究了電廠燃料智能化管理現(xiàn)狀和優(yōu)化措施。

1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件部分

硬件主要包括儀器設(shè)備、存取樣系統(tǒng)、門禁和監(jiān)控系統(tǒng)。其中，儀器設(shè)備包括天平、溫濕度計(jì)、干燥箱、馬弗爐、全水分儀、工業(yè)分析儀、熱量計(jì)、測硫儀、元素分析儀等；存取樣系統(tǒng)主要包括樣品輸送管道、樣品輸送終端、取樣掃碼系統(tǒng)、存查樣柜等；門禁系統(tǒng)包括指紋管理、門禁卡管理等；監(jiān)控系統(tǒng)主要指視頻系統(tǒng)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件部分

軟件主要包括樣品管理、設(shè)備管理、原始記錄和報(bào)告管理、系統(tǒng)管理等。其中，樣品管理主要包括樣品接收、掃碼、樣品流轉(zhuǎn)、樣品入庫等；設(shè)備管理包括設(shè)備臺賬、設(shè)備檔案、設(shè)備使用維護(hù)管理、故障及維修、設(shè)備溯源及確認(rèn)等；原始記錄和報(bào)告管理主要包括記錄生成、自動上傳、二級審核及批準(zhǔn)等；系統(tǒng)管理包括門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理、報(bào)警管理、系統(tǒng)安全管理等。

天平數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)線與化驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建立連接，化驗(yàn)儀器數(shù)據(jù)通過儀器的上位機(jī)與化驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建立連接，采集稱量以及化驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)，上傳至數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)自動生成原始記錄和報(bào)告，進(jìn)行審批上傳?；?yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 化驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖

2 數(shù)據(jù)流程

2.1 天平稱量

填寫基本信息→天平數(shù)據(jù)上傳→自動計(jì)算→自動判斷超差→數(shù)據(jù)匯總上傳→數(shù)據(jù)查詢。

各分析儀器在實(shí)驗(yàn)過程中都會實(shí)時上傳自身狀態(tài)和當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等信息，控制室對所有儀器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)都能夠?qū)崟r監(jiān)控，一目了然。

2.2 工業(yè)分析

具體包括設(shè)備測水和測灰狀態(tài)、設(shè)備測揮發(fā)分狀態(tài)、恒溫爐目標(biāo)溫度、恒溫爐當(dāng)前溫度、恒溫爐升溫速度、恒溫爐當(dāng)前轉(zhuǎn)孔位置、恒溫爐當(dāng)前天平讀數(shù)、高溫爐目標(biāo)溫度、高溫爐當(dāng)前溫度、高溫爐升溫速度、高溫爐當(dāng)前轉(zhuǎn)孔位置、高溫爐當(dāng)前天平讀數(shù)、當(dāng)前試驗(yàn)進(jìn)行到哪一步驟、試驗(yàn)已進(jìn)行了多長時間。

2.3 熱量計(jì)

具體包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、外筒水溫度、內(nèi)筒水溫度、氧氣壓力、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、當(dāng)前試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)已進(jìn)行時間等。

2.4 測硫儀、水分儀、元素分析儀

具體包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、目標(biāo)溫度、當(dāng)前溫度、升溫速度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、當(dāng)前試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)已進(jìn)行時間等。

2.5 數(shù)據(jù)上傳

管控系統(tǒng)化驗(yàn)員用戶名登錄→選擇化驗(yàn)碼，點(diǎn)擊一鍵上傳→原始數(shù)據(jù)確認(rèn)→計(jì)算生成原始記錄→審核提交→形成化驗(yàn)報(bào)告→報(bào)告審核→報(bào)告批準(zhǔn)→報(bào)告發(fā)送→上傳至燃料MIS系統(tǒng)。

2.6 原始記錄

當(dāng)試驗(yàn)完畢時，程序可以根據(jù)檢測時間，查詢出指定時間區(qū)間內(nèi)所有的試驗(yàn)結(jié)果，并生成原始記錄。原始記錄形成后，系統(tǒng)將產(chǎn)生唯一的編號，用于識別原始記錄單的唯一性。

原始記錄信息主要包括：使用標(biāo)準(zhǔn)方法、儀器設(shè)備、環(huán)境條件、器皿編號、稱樣質(zhì)量、灼燒后質(zhì)量、檢查性干燥和灼燒后質(zhì)量是否滿足要求、重復(fù)性限、與標(biāo)準(zhǔn)偏離、異常情況、計(jì)算公式、數(shù)據(jù)修約、結(jié)果位數(shù)保留、計(jì)量單位、化驗(yàn)員、審核人等。

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有適合自身具體情況并符合現(xiàn)行質(zhì)量管理的記錄制度。實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量記錄的編制、填寫、更改、識別、收集、存檔、維護(hù)和清理等應(yīng)當(dāng)按照適當(dāng)?shù)囊?guī)范進(jìn)行。

所有原始記錄均應(yīng)當(dāng)時予以記錄。對電子存儲的記錄也應(yīng)采取有效措施，避免原始信息或數(shù)據(jù)的丟失或改動。

2.7 報(bào)告

系統(tǒng)應(yīng)自動形成報(bào)告，報(bào)告中的相關(guān)數(shù)據(jù)可從系統(tǒng)中獲取，頁內(nèi)未化驗(yàn)的項(xiàng)目用斜杠符號“/”代替化驗(yàn)的值。報(bào)告信息主要包括：使用標(biāo)準(zhǔn)方法、儀器設(shè)備、環(huán)境條件、檢測結(jié)果、結(jié)果位數(shù)保留、計(jì)量單位、化驗(yàn)員、審核人等。報(bào)告形成后，系統(tǒng)將產(chǎn)生唯一的報(bào)告編號，用于識別報(bào)告單的唯一性。報(bào)告以文件的方式進(jìn)行保存，或?qū)⑵浔４嬖跀?shù)據(jù)庫中。

報(bào)表審核流程：對報(bào)表進(jìn)行審核，當(dāng)審核人員通過后，簽發(fā)人才有權(quán)限看到相關(guān)報(bào)表。當(dāng)簽發(fā)人確認(rèn)發(fā)布報(bào)表后，相關(guān)權(quán)限的人員方能查詢到報(bào)表。

3 樣品傳輸與流轉(zhuǎn)

燃料經(jīng)過采制過程形成的樣品有總樣、全水分樣品、存查煤樣、一般分析試驗(yàn)煤樣等。全自動制樣機(jī)制備的樣品通過氣動輸送送達(dá)化驗(yàn)室取樣終端，樣品有全水分樣品、一般分析試驗(yàn)煤樣?；?yàn)室人員通過權(quán)限設(shè)置取出待檢樣品，進(jìn)行掃碼/轉(zhuǎn)碼，打印化驗(yàn)編碼。樣品進(jìn)行空氣干燥狀態(tài)處理，搖瓶混勻，開始檢測。

根據(jù)檢測進(jìn)程，樣品又分為待檢樣品、在檢樣品、已檢樣品。待檢樣品通過掃碼后進(jìn)行各個項(xiàng)目的檢測。在檢樣品應(yīng)按規(guī)定擺放，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部進(jìn)行傳遞。

檢測進(jìn)度包括：樣品已接收—掃碼檢測—已檢測項(xiàng)目及相應(yīng)檢測結(jié)果—檢測結(jié)束，設(shè)置檢測權(quán)限，隨時可以查詢樣品檢測進(jìn)度。

4 存查樣柜

4.1 存查樣柜流程

通過指紋鎖進(jìn)行登錄→進(jìn)入觸摸屏→選擇存樣界面（或取樣界面）→輸入需要存儲的樣品號碼→自動開鎖→關(guān)閉上鎖。存查樣柜操作界面通過指紋識別系統(tǒng)進(jìn)入，確保進(jìn)入系統(tǒng)的唯一性。正常情況下存查樣柜無樣為綠色，開門顯示為黃色，存入樣品后為藍(lán)色，通過不同的顏色，及時起到提醒作用。存查樣柜界面圖如圖2所示。

圖2 存查樣柜界面圖

4.2 存查樣柜運(yùn)行分析

4.2.1 完善存樣信息

存查樣柜投運(yùn)后，通過指紋識別系統(tǒng)，即能采集存儲人與存儲物的信息，自動記錄所存樣品所有信息，完善存樣信息（包含樣品編號、樣品質(zhì)量、存取日期、存樣位置、存取人員信息等），便于溯源。

4.2.2 調(diào)取樣品方便迅速

工作人員只需進(jìn)入操作界面，在對應(yīng)的操作提示框內(nèi)輸入所需調(diào)取的樣瓶編碼，即可取出，縮短了取樣時間，提高了工作效率。

4.2.3 規(guī)范藥品、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保管

存查樣柜投運(yùn)后，所有藥品及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均采用分類管理，分隔擺放，對存、取、調(diào)用藥品及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息均能自動生成，規(guī)范了藥品及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的管理。

4.2.4 設(shè)置棄樣報(bào)警，及時棄樣

留樣到期后，系統(tǒng)主動提示棄樣，通過“棄樣”篩選，按“一鍵棄樣”，則所有到期樣柜門自動打開，完成棄樣，改變了原先靠工人統(tǒng)計(jì)的原始方式。原先需每天進(jìn)行棄樣，通過查驗(yàn)人工記錄臺賬，找出所需的棄樣瓶進(jìn)行棄樣；現(xiàn)在每周只需30 min即可完成棄樣，優(yōu)化了人力資源配置，減輕了勞動強(qiáng)度。

5 質(zhì)量管理

5.1 質(zhì)量控制及統(tǒng)計(jì)

（1）質(zhì)量控制方法包括重復(fù)測定、有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定、實(shí)驗(yàn)室間比對和能力驗(yàn)證、存查樣再檢測等，支持分類管理。所有檢測項(xiàng)目定期使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制或標(biāo)定，并對標(biāo)定有效性進(jìn)行核驗(yàn)。對所有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量控制結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)結(jié)果超過重復(fù)性限要求時，系統(tǒng)報(bào)警，提醒追加檢測并繪制質(zhì)量控制圖，如圖3所示。

圖3 質(zhì)量控制圖

（2）有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量控制模塊實(shí)現(xiàn)標(biāo)樣檢測結(jié)果與標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)標(biāo)物數(shù)據(jù)對比，若檢測結(jié)果在不確定度范圍內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行正常，可對樣品進(jìn)行檢測；若檢測結(jié)果不在不確定度范圍內(nèi)，系統(tǒng)將出現(xiàn)提示。存查樣再檢測：進(jìn)入存查樣再檢測模塊，實(shí)現(xiàn)煤樣再檢測結(jié)果與原檢測結(jié)果對比。

5.2 儀器設(shè)備管理

儀器設(shè)備管理包括設(shè)備信息管理、驗(yàn)收管理、設(shè)備狀態(tài)管理（可用、準(zhǔn)用、停用、報(bào)廢、維修、唯一性標(biāo)志等）、設(shè)備檢定/校準(zhǔn)管理（計(jì)劃表、溯源結(jié)果確認(rèn)表）、狀態(tài)預(yù)警提示、設(shè)備使用維護(hù)記錄、故障及維修記錄等。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理同儀器設(shè)備，包括臺賬、檔案、庫存管理（入庫、領(lǐng)用、損耗等）、定期核查記錄。

標(biāo)樣臺賬信息：標(biāo)樣名稱、生產(chǎn)廠家、標(biāo)樣數(shù)量、使用項(xiàng)目、儲存地點(diǎn)、定值日期、標(biāo)準(zhǔn)值及不確定度范圍。標(biāo)樣數(shù)量及時在系統(tǒng)中錄入，系統(tǒng)具有預(yù)警提示（重新定值日期、數(shù)量）功能。

消耗品管理包括消耗品驗(yàn)收管理、庫存管理（入庫、領(lǐng)用、損耗等）、消耗品分類管理、庫存位置管理、預(yù)警提示（有效期、數(shù)量等）。

6 系統(tǒng)管理

6.1 門禁系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化門禁指基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈T禁系統(tǒng)，控制中心服務(wù)器與前端控制器都采用網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，管理系統(tǒng)中各服務(wù)器都采用網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，管理系統(tǒng)中各服務(wù)器和工作站之間都通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。化驗(yàn)室實(shí)行指紋管理、門禁卡進(jìn)出制度。

6.2 監(jiān)控系統(tǒng)

化驗(yàn)室全方位覆蓋視頻監(jiān)控及回放功能，通過抽查回放功能能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中人員操作或設(shè)備存在的問題，及時進(jìn)行整改，確保管控中心各項(xiàng)工作按制度進(jìn)行。

7 結(jié)語

燃料智能化驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了煤質(zhì)化驗(yàn)全過程無人為干預(yù)及質(zhì)量管理流程的信息化、自動化，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任務(wù)登記、任務(wù)分配、分析數(shù)據(jù)采集、化驗(yàn)數(shù)據(jù)自動計(jì)算、自動判定、自動修約，化驗(yàn)人員和管理人員可在線審核數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)和查詢，生成原始化驗(yàn)記錄和化驗(yàn)報(bào)告，極大地提升了化驗(yàn)速度、檢測質(zhì)量，降低了人工強(qiáng)度。同時對存查樣品管理規(guī)范、有序，便于調(diào)??；對化驗(yàn)后的樣品存入智能留樣柜，完善了存樣信息數(shù)據(jù)，并在管控系統(tǒng)中保存、調(diào)用。系統(tǒng)投用后實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，提高了管理水平，避免了混樣、錯樣、丟失樣品的現(xiàn)象發(fā)生，對樣品進(jìn)行了規(guī)范管理；同時改善了工作環(huán)境，減少了人工操作，且規(guī)范了藥品、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保管，達(dá)到了較好的效果。