燃料智能化驗室網絡建設與運行

謝麗君

（國能江蘇諫壁發電有限公司，江蘇 鎮江 212006）

0 引言

進入21世紀以來，以數字化和智能化的廣泛應用為標志的新一次技術革命悄然改變著世界，電力工業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電有限公司煤質化驗室智能化網絡建設與運行的系統分析和科學梳理，研究了電廠燃料智能化管理現狀和優化措施。

1 網絡系統

1.1 網絡系統硬件部分

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

1.2 網絡系統軟件部分

軟件主要包括樣品管理、設備管理、原始記錄和報告管理、系統管理等。其中，樣品管理主要包括樣品接收、掃碼、樣品流轉、樣品入庫等；設備管理包括設備臺賬、設備檔案、設備使用維護管理、故障及維修、設備溯源及確認等；原始記錄和報告管理主要包括記錄生成、自動上傳、二級審核及批準等；系統管理包括門禁系統、視頻監控、數據管理、權限管理、報警管理、系統安全管理等。

天平數據采用數據線與化驗網絡建立連接，化驗儀器數據通過儀器的上位機與化驗網絡建立連接，采集稱量以及化驗的原始數據，上傳至數據庫進行數據處理，系統自動生成原始記錄和報告，進行審批上傳。化驗網絡系統如圖1所示。

圖1 化驗網絡系統示意圖

2 數據流程

2.1 天平稱量

填寫基本信息→天平數據上傳→自動計算→自動判斷超差→數據匯總上傳→數據查詢。

各分析儀器在實驗過程中都會實時上傳自身狀態和當前的實驗環節等信息，控制室對所有儀器的關鍵數據都能夠實時監控，一目了然。

2.2 工業分析

具體包括設備測水和測灰狀態、設備測揮發分狀態、恒溫爐目標溫度、恒溫爐當前溫度、恒溫爐升溫速度、恒溫爐當前轉孔位置、恒溫爐當前天平讀數、高溫爐目標溫度、高溫爐當前溫度、高溫爐升溫速度、高溫爐當前轉孔位置、高溫爐當前天平讀數、當前試驗進行到哪一步驟、試驗已進行了多長時間。

2.3 熱量計

具體包括設備運行狀態、外筒水溫度、內筒水溫度、氧氣壓力、環境溫度、環境濕度、當前試驗步驟、試驗已進行時間等。

2.4 測硫儀、水分儀、元素分析儀

具體包括設備運行狀態、目標溫度、當前溫度、升溫速度、環境溫度、環境濕度、當前試驗步驟、試驗已進行時間等。

2.5 數據上傳

管控系統化驗員用戶名登錄→選擇化驗碼，點擊一鍵上傳→原始數據確認→計算生成原始記錄→審核提交→形成化驗報告→報告審核→報告批準→報告發送→上傳至燃料MIS系統。

2.6 原始記錄

當試驗完畢時，程序可以根據檢測時間，查詢出指定時間區間內所有的試驗結果，并生成原始記錄。原始記錄形成后，系統將產生唯一的編號，用于識別原始記錄單的唯一性。

原始記錄信息主要包括：使用標準方法、儀器設備、環境條件、器皿編號、稱樣質量、灼燒后質量、檢查性干燥和灼燒后質量是否滿足要求、重復性限、與標準偏離、異常情況、計算公式、數據修約、結果位數保留、計量單位、化驗員、審核人等。

實驗室應有適合自身具體情況并符合現行質量管理的記錄制度。實驗室質量記錄的編制、填寫、更改、識別、收集、存檔、維護和清理等應當按照適當的規范進行。

所有原始記錄均應當時予以記錄。對電子存儲的記錄也應采取有效措施，避免原始信息或數據的丟失或改動。

2.7 報告

系統應自動形成報告，報告中的相關數據可從系統中獲取，頁內未化驗的項目用斜杠符號“/”代替化驗的值。報告信息主要包括：使用標準方法、儀器設備、環境條件、檢測結果、結果位數保留、計量單位、化驗員、審核人等。報告形成后，系統將產生唯一的報告編號，用于識別報告單的唯一性。報告以文件的方式進行保存，或將其保存在數據庫中。

報表審核流程：對報表進行審核，當審核人員通過后，簽發人才有權限看到相關報表。當簽發人確認發布報表后，相關權限的人員方能查詢到報表。

3 樣品傳輸與流轉

燃料經過采制過程形成的樣品有總樣、全水分樣品、存查煤樣、一般分析試驗煤樣等。全自動制樣機制備的樣品通過氣動輸送送達化驗室取樣終端，樣品有全水分樣品、一般分析試驗煤樣。化驗室人員通過權限設置取出待檢樣品，進行掃碼/轉碼，打印化驗編碼。樣品進行空氣干燥狀態處理，搖瓶混勻，開始檢測。

根據檢測進程，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行各個項目的檢測。在檢樣品應按規定擺放，在實驗室內部進行傳遞。

檢測進度包括：樣品已接收—掃碼檢測—已檢測項目及相應檢測結果—檢測結束，設置檢測權限，隨時可以查詢樣品檢測進度。

4 存查樣柜

4.1 存查樣柜流程

通過指紋鎖進行登錄→進入觸摸屏→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→關閉上鎖。存查樣柜操作界面通過指紋識別系統進入，確保進入系統的唯一性。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 存查樣柜運行分析

4.2.1 完善存樣信息

存查樣柜投運后，通過指紋識別系統，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、樣品質量、存取日期、存樣位置、存取人員信息等），便于溯源。

4.2.2 調取樣品方便迅速

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

4.2.3 規范藥品、標準物質保管

存查樣柜投運后，所有藥品及標準物質均采用分類管理，分隔擺放，對存、取、調用藥品及標準物質信息均能自動生成，規范了藥品及標準物質的管理。

4.2.4 設置棄樣報警，及時棄樣

留樣到期后，系統主動提示棄樣，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計的原始方式。原先需每天進行棄樣，通過查驗人工記錄臺賬，找出所需的棄樣瓶進行棄樣；現在每周只需30 min即可完成棄樣，優化了人力資源配置，減輕了勞動強度。

5 質量管理

5.1 質量控制及統計

（1）質量控制方法包括重復測定、有證標準物質測定、實驗室間比對和能力驗證、存查樣再檢測等，支持分類管理。所有檢測項目定期使用標準物質進行質量控制或標定，并對標定有效性進行核驗。對所有標準物質質量控制結果進行統計分析，當結果超過重復性限要求時，系統報警，提醒追加檢測并繪制質量控制圖，如圖3所示。

圖3 質量控制圖

（2）有證標準物質質量控制模塊實現標樣檢測結果與標樣數據庫中相應標物數據對比，若檢測結果在不確定度范圍內，設備運行正常，可對樣品進行檢測；若檢測結果不在不確定度范圍內，系統將出現提示。存查樣再檢測：進入存查樣再檢測模塊，實現煤樣再檢測結果與原檢測結果對比。

5.2 儀器設備管理

儀器設備管理包括設備信息管理、驗收管理、設備狀態管理（可用、準用、停用、報廢、維修、唯一性標志等）、設備檢定/校準管理（計劃表、溯源結果確認表）、狀態預警提示、設備使用維護記錄、故障及維修記錄等。

標準物質管理同儀器設備，包括臺賬、檔案、庫存管理（入庫、領用、損耗等）、定期核查記錄。

標樣臺賬信息：標樣名稱、生產廠家、標樣數量、使用項目、儲存地點、定值日期、標準值及不確定度范圍。標樣數量及時在系統中錄入，系統具有預警提示（重新定值日期、數量）功能。

消耗品管理包括消耗品驗收管理、庫存管理（入庫、領用、損耗等）、消耗品分類管理、庫存位置管理、預警提示（有效期、數量等）。

6 系統管理

6.1 門禁系統

網絡化門禁指基于TCP/IP協議進行數據傳輸的門禁系統，控制中心服務器與前端控制器都采用網絡化結構，管理系統中各服務器都采用網絡化結構，管理系統中各服務器和工作站之間都通過網絡進行數據傳輸。化驗室實行指紋管理、門禁卡進出制度。

6.2 監控系統

化驗室全方位覆蓋視頻監控及回放功能，通過抽查回放功能能夠及時發現生產過程中人員操作或設備存在的問題，及時進行整改，確保管控中心各項工作按制度進行。

7 結語

燃料智能化驗室的網絡建設，實現了煤質化驗全過程無人為干預及質量管理流程的信息化、自動化，通過網絡進行任務登記、任務分配、分析數據采集、化驗數據自動計算、自動判定、自動修約，化驗人員和管理人員可在線審核數據，對數據進行處理、統計和查詢，生成原始化驗記錄和化驗報告，極大地提升了化驗速度、檢測質量，降低了人工強度。同時對存查樣品管理規范、有序，便于調取；對化驗后的樣品存入智能留樣柜，完善了存樣信息數據，并在管控系統中保存、調用。系統投用后實現了標準化、規范化管理，提高了管理水平，避免了混樣、錯樣、丟失樣品的現象發生，對樣品進行了規范管理；同時改善了工作環境，減少了人工操作，且規范了藥品、標準物質保管，達到了較好的效果。