火電廠燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

摘" 要：該文探究火電廠燃料全自動監(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)字化煤場子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和門禁子系統(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)車輛入廠、排隊(duì)、驗(yàn)票和出票等全過程的監(jiān)管，在此基礎(chǔ)上完成車輛的智能調(diào)度；數(shù)字化煤場子系統(tǒng)可自動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)果以三維煤場管控圖形的方式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，為煤場的轉(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)火電廠重要場所的監(jiān)控畫面；門禁子系統(tǒng)能夠防止非法進(jìn)入。通過設(shè)計(jì)燃料全自動監(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；燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)；數(shù)字化煤場；門禁系統(tǒng)；方案設(shè)計(jì)

中圖分類號：TM619" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：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)建燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)，將燃料的采購、入廠、過磅、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)問題并分析問題成因、找出管理漏洞，從而提出對策，實(shí)現(xiàn)燃煤管理水平的進(jìn)一步提升。

1" 燃料全自動監(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)，燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)包含了視頻監(jiān)控、數(shù)字化煤場、燃料入廠驗(yàn)收監(jiān)管等子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)煤車輛的智能調(diào)度，用三維圖形實(shí)時(shí)、直觀展示煤場狀態(tài)，自動生成最優(yōu)的堆煤、取煤方案，以及實(shí)現(xiàn)對燃料驗(yàn)收過程的全程監(jiān)控等功能?；痣姀S燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。

以燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)為核心，鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)將火電廠的各部門與磅房、化驗(yàn)室等連接形成一個(gè)整體，依托數(shù)據(jù)庫實(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)、幫助火電廠開源節(jié)流的綜合效果。

2" 燃料全自動監(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)可對進(jìn)廠煤的登記、排隊(duì)、采樣、過磅和卸車等整套流程實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)管、智能調(diào)度，具體設(shè)計(jì)如下。

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

車輛順利入廠后，進(jìn)入排隊(duì)序列，系統(tǒng)對排隊(duì)車輛進(jìn)行校驗(yàn)。車輛按照順序依次通過檢驗(yàn)區(qū)，檢驗(yàn)區(qū)的掃描天線掃描車輛信息后，判斷該車輛是否為正常序列。判斷為“是”，則正常驗(yàn)票；判斷為“否”，則該車輛存在插隊(duì)行為，中止驗(yàn)票并鎖車，由工作人員引導(dǎo)車輛回歸到正常排隊(duì)序列。車輛驗(yàn)票后行駛至出票室，系統(tǒng)再次掃描車輛識別卡，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”，則自動打印過磅信息；判斷為“否”，系統(tǒng)報(bào)警并鎖車，提醒工作人員作后續(xù)處理。車輛從入廠后至過磅前，全部過程均處于監(jiān)管范疇，監(jiān)管流程如圖3所示。

2）汽車自動采樣部分。煤車行駛至采樣機(jī)下方后，采樣機(jī)前端的天線掃描車輛識別卡并讀取車型、車牌號、拉運(yùn)煤種和運(yùn)輸單位等基本信息，并將讀取信息存儲到燃料自動監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)驗(yàn)證信息后，再判斷車輛當(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，等待采樣機(jī)進(jìn)行采樣[1]。

2.2" 數(shù)字化煤場子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

數(shù)字化煤場子系統(tǒng)作為燃料自動監(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)配煤摻燒和煤場管理的需要，對入廠煤以“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，并且以三維圖形的方式直觀、實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)煤場狀態(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)過程中可以實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力數(shù)值，并利用A/D轉(zhuǎn)換器將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號。然后利用DSP技術(shù)（數(shù)字信號處理）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)用了動態(tài)采樣和模糊算法，保證了在機(jī)器運(yùn)動過程中自動稱重，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、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。在開始一個(gè)新的進(jìn)煤周期后，系統(tǒng)會自動將進(jìn)煤計(jì)劃量與進(jìn)煤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，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、庫存警戒線等。系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)警值對比，當(dāng)超出預(yù)警值后系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。例如，某煤場的庫存警戒線為5 000 t，如果實(shí)際測得的庫存數(shù)據(jù)未達(dá)到5 000 t，則系統(tǒng)進(jìn)行庫存不足預(yù)警。

基于數(shù)字化煤場子系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況見表1。

4）混煤摻燒管理模塊。該模塊可用于煤質(zhì)煤性測評、爐膛結(jié)渣測評、靜電除塵測評及排渣排灰測評等，并且將最終的測評結(jié)果以圖表形式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。設(shè)計(jì)思路如下：配煤程序啟動后，首先從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用煤場的存煤煤質(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。在摻燒過程中，定期檢測燃燒情況，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)對煤場各個(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)了對運(yùn)煤車道、磅房、卸煤溝、儲煤場、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，工作人員可以通過顯示屏實(shí)時(shí)獲取火電廠各區(qū)域的情況，通過鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備選擇監(jiān)控點(diǎn)和切換監(jiān)控畫面。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警后，會自動切換至異常工況所在的視頻畫面，不需要工作人員手動查找，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的傳輸時(shí)間和信號質(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長距離傳輸下視頻信號損耗率不超過1%。

2.4" 門禁子系統(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)室等重要場所設(shè)置了門禁系統(tǒng)。同時(shí)，門禁子系統(tǒng)所有信息共享給燃料自動監(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禁設(shè)備（包括電子鎖、門磁、指紋識別器等），每個(gè)場所的門禁系統(tǒng)單獨(dú)使用一套門禁設(shè)備，采用“分-總”方式接入網(wǎng)絡(luò)，再通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與燃料自動監(jiān)督系統(tǒng)的雙端互動。門禁子系統(tǒng)的組成如圖5所示。

根據(jù)火電廠工作人員的崗位、職級等，發(fā)放不同權(quán)限等級的通行IC卡。進(jìn)入場所時(shí)需要在進(jìn)門讀卡器處刷卡，識別成功后允許進(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)，控制器會第一時(shí)間告警，并向燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)報(bào)告門禁點(diǎn)位置，以便于值班人員盡快采取處理措施。

3" 結(jié)束語

在電力行業(yè)深化改革背景下，火電廠設(shè)計(jì)和應(yīng)用燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)，既可以將燃料的采購、入廠、過磅、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，解決了一直以來火電廠燃料監(jiān)管的難題。另外，燃料全自動監(jiān)管系統(tǒng)還能在監(jiān)測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面，讓工作人員一目了然地了解問題所在，提高了問題處理的針對性和實(shí)效性，維護(hù)了火電廠的經(jīng)濟(jì)利益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫奧博，趙洋.生物質(zhì)發(fā)電廠燃料輸送系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置探討[J].電站系統(tǒng)工程，2022（2）：38-40.

[2] 田建文.大型火電廠燃料輸送現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2022（17）：27-29.

[3] 張開延.電力工程關(guān)于火力發(fā)電燃料系統(tǒng)神經(jīng)元改造方向及應(yīng)用方式[J].城市建設(shè)理論研究，2023（33）：7-9.

[4] 馬克.火力發(fā)電廠燃料管理的風(fēng)險(xiǎn)識別，控制問題探究[J].電力系統(tǒng)裝備，2022（9）：187-189.

[5] 王澎.燃料智能化系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用實(shí)踐探究[J].電力設(shè)備管理，2023（4）：136-138.