智能監控系統在火電廠消防應急管理中的應用研究

隆飛

摘要：消防應急管理是保障火電廠運營安全的重要工作。為提升火電廠消防應急管理水平，本文以火電廠為主要研究對象，從智能化技術應用角度，介紹當前火電廠消防應急管理基本需求，并提出設計智能監控系統，重點圍繞火電廠生產運行中的重要環節和工藝，加強監控和應急管理，以此來保障火電廠生產安全，為提升火電廠消防應急管理水平提供思路。

關鍵詞：智能監控系統；火電廠；消防應急管理

引言

長期以來，火電廠消防安全工作都存在相對較大的救援風險，不僅無法對消防隱患進行動態掌控，而且主動預防能力也比較弱。消防應急管理作為火電廠管理工作中的重要內容，無法實施實時監測，更無法在發生火災等情況后及時進行科學指揮與調度。如果將智慧用電監控系統應用于火電廠電氣火災中，可以有效對電氣火災事故進行監控和預警，為電氣火災事故應急救援提供支持，降低火電廠火災造成的危害，確保作業人員及財產安全，發揮先進技術的作用，實現對火電廠整個生產運營過程的實時監控和管理控制，及時消除可能存在的安全隱患問題，滿足火電廠特殊環境下的智能監控和安全管理需求。

一、火電廠消防應急管理需求

（一）火電廠消防應急管理現狀

結合當前火電廠消防應急管理工作，不難發現在實際工作中存在一些較為明顯的問題。例如，火電廠當前應用的火災監控報警系統容易受到火電廠運行環境溫度變化、濕度變化、電磁干擾等方面因素的影響，容易產生比較高的誤報率，進而影響火電廠的正常生產運行秩序。同時，火電廠現有的預警系統難以與消防應急救援工作實現聯動。火電廠生產運營中的突發事件難以提前預知，為保障火電廠生產運營安全，要求能夠在發現火災險情的第一時間開展救援行動，應以預警與救援之間的聯動作為前提[1]。由于當前火電廠應用的預警系統功能較為單一，系統運行中收集到的信息并不全面，難以對應急事件進行定位和管理控制，就會延誤消防應急救援行動。

（二）智能監控系統設計要求

針對消防應急管理工作情況，在火電廠中進行智能監控系統設計，需要考慮以下幾方面要求。首先，設計智能監控系統應能夠滿足主動預防要求。火電廠應通過對現有設備的提升改造，將先進的光纖、圖像火災報警系統與火電廠應用的生產設備聯系起來，將系統檢測誤差精確至0.01，提高監控系統的檢測精度和效果，以便能夠在出現應急情況時及時發出預警信號，便于開展消防救援工作[2]。其次，對火電廠的智能監控系統進行設計，應以構建監控和指揮一體化的管理平臺為前提，將消防監控管理、應急指揮預警等工作集成在監控中心的系統平臺中，同時配備健全完善的突發事件現場應急管理機制，促進火電廠內部各個部門的有效聯動，提升協同應急和管理控制能力。

除此之外，設計智能監控系統還要求能夠提升各類監控設備的自動化水平。火電廠可以選擇引入智能消防機器人的方式，在火災等特定環境下代替消防人員進入危險場所，實現對現場情況的判斷和控制。

二、基于火電廠消防應急管理的智能監控系統設計分析

在考慮當前火電廠消防應急管理工作存在問題的前提下，對智能監控系統進行設計，應重點針對火電廠生產運行中容易存在安全隱患的環節來加強監控與管理。基于此，在進行智能監控系統設計時，要對火電廠生產運營中的鍋爐燃燒環節進行智能監控系統設計，主要從以下幾個方面入手。

（一）系統組成

將智能化技術應用到火電廠監控系統設計中，主要可以通過構建分布式控制系統，配合微處理器技術，應用數控測量等先進手段來實現高度的自動化集成。基于火電廠消防應急管理需求，智能化監控系統設計應以實現火電廠生產作業環境數據采集與分析、識別潛在安全隱患為主要目的。在這一前提下，智能監控系統主要由傳感器、執行器、邏輯控制器、監控界面四個基本部分組成。其中，傳感器主要負責對火電廠各生產環節的溫度、壓力、流量、液位等關鍵參數進行監測，在收集實時數據信息后，將其傳輸給信息系統進行分析和處理；執行器能夠依據智能監控信息系統發出的指令來執行關閉閥門、切斷電源、調整設備參數等保護操作，保障相關設備安全運行；邏輯控制器是整個智能監控系統的核心組件，在接收傳感器采集的數據后，能夠依據邏輯控制及自身預定的邏輯規則，對這些數據信息進行判斷和決策，從而判斷監測對象是否存在潛在故障或危險情況，對發現的異常情況直接觸發相應的控制器動作；監控界面則能夠為管理人員提供一個可視化的操作界面，使管理人員能夠實時了解設備和運行狀況，也能夠為實現人工操作控制提供便利[3]。

（二）系統功能

設計智能監控系統，要體現出智能控制和故障診斷的功能和特點，能夠結合監測獲取到的火電廠實際生產作業情況，實現對消防應急管理的智能化判斷，進而采取相應的保護措施。在智能控制方面，不僅能夠依賴監控系統來實現對各類電氣設備、供電機組以及整個生產流程的實時監測，還可以發揮系統智能調控的功能作用，在獲取監測數據信息后，通過對發電機組運行狀態和發電量的動態調整，適應不同負荷需求，從而促進電力生成與分配優化。這一過程也能夠有效減少過剩電能的浪費情況，提高電能利用效率；在故障診斷方面，強調在對各類電氣設備運行情況進行監測過程中，將監測獲得的數據信息與歷史數據進行對比，從而及時預測出設備運行可能存在的安全隱患。同時，設計智能監控系統還能夠有效節省以往進行故障排除的時間，降低由于人工診斷而產生誤判的概率。

基于這一目標，對智能監控系統功能的設計應體現以下幾方面內容。第一，設備保護功能主要針對鍋爐、汽輪機、發電機等火電廠生產運營所需的關鍵設備。應用智能監控系統來對相關設備運行的關鍵參數進行實時監測，對監測中發現的異常情況及時采取保護措施，避免因過載、高溫、超壓等問題導致相應設備損壞，產生安全隱患。第二，報警通知功能能夠依據預先定義的安全策略與邏輯規則，在監測發現異常情況后，以聲音、燈光、屏幕顯示、網絡通知等形式將這些異常情況傳達給管理人員，讓其能夠及時采取措施來應對潛在的危險情況。第三，數據記錄與分析功能不僅能實時監測火電廠生產設備的運行狀態，還能夠用于各種應急事件的事后分析與故障診斷，以數據變化趨勢和統計分析的方式，及時發現潛在故障模式，并提出改進建議。第四，智能監控系統應具有獨立的安全回路。要求監控系統能夠與火電廠的主要控制系統相分離，使監控系統能夠借助安全回路在主要控制系統發生故障時及時進行接管控制，并采取有效的保護措施來降低安全風險。

（三）系統運行流程

為更好實現對智能監控系統的設計分析，以火電廠生產作業中的鍋爐蒸汽溫度控制為例。考慮鍋爐燃燒是消防應急管理關注的重點環節，在智能監控系統設計中，以分布式控制系統為基本框架和結構，圍繞鍋爐主蒸汽溫度變化情況來進行智能監控系統設計。鍋爐蒸汽主要產生于鍋爐燃燒過程中，在生成蒸汽后，會通過鍋爐連接的排氣管道排出，將排氣管道與過熱器裝置連接起來，讓鍋爐燃燒中產生的高溫蒸汽與燃燒煙氣進行充分交換。對這一過程的排氣溫度高低進行檢測，可以實現對整個蒸汽機組運行情況的判斷，可以將其作為對蒸汽機組運行與輸出功率大小判斷的主要依據。在這一前提下，結合火電廠鍋爐燃燒環節的情況，以構建模型的方式設計智能監控系統，能夠基于智能化技術和先進算法來簡化系統運行流程，在滿足火電廠監控工作運行需要的同時，將其作為提高機組調峰能力的有效措施。

具體而言，針對鍋爐蒸汽溫控智能監控系統，應與鍋爐主體聯系起來，由鍋爐主體、檢測裝置、執行機構以及數據采集卡共同構成監控系統的硬件裝置（如圖1所示）。在監控系統內部，主要應用模糊PID智能控制算法來運行系統程序。

這一過程主要應用預編程模式來進行系統監控程序的編寫。基于數據傳輸通信需求，以加強上位機與控制系統平臺聯系的方式，發揮數據采集卡的作用，將采集到的信息分類處理后自動發送給上位機，再依據控制系統中的模糊算法來計算，用于對鍋爐蒸汽溫度進行控制。以數據采集卡來滿足上位機與控制平臺的通信需求。在數據采集卡對傳感器采集獲得的數據信息進行處理之后，會自動儲存并實時發送報文給上位機。在上位機部分應用模糊算法來實現對鍋爐主蒸汽溫度的有效控制。

考慮以往監控與預警系統應用中體現的延時和滯后性特點，對智能監控系統進行設計時，可以通過設計時間常數補償控制系統的方式，從鍋爐燃燒過程中的負荷變化情況入手，以提升鍋爐燃燒控制性能為主要目的來進行先行補償控制，通過對設備輸出功率的控制來克服控制系統運行的滯后性。

基于這一目的，主要通過構建時間常數補償系統模型的方式，引入傳遞函數H（s）的概念：

式中，s代表拉普拉斯算子；Kp代表比例增益；Ki代表積分增益；Ta代表時間常數。

依據這一時間補償系統模型，結合火電廠鍋爐燃燒溫度控制的實際情況和要求，在經過反復的仿真試驗之后，將該系統模型用于監控系統的算法程序中，能夠有效提升控制系統響應的改善效果。

（四）監控軟件設計

以加強火電廠消防應急管理為主要目標，還應能夠在智能監控系統中做好監控系統軟件的設計。在考慮火電廠生產作業情況的前提下，在系統編程軟件部分主要應用圖形化編程界面，以更強大的功能和更簡便的操作來發揮其在火電廠消防應急管理中的作用。

1.系統監控軟件的設計部分首先需要滿足數據通信處理需求。這一需求主要依靠數據采集卡實現，由數據采集卡將傳感器采集到的數據進行處理并傳送給上位機，再依靠系統程序的控制反饋功能將其傳輸至執行機構。

2.上位機主控制界面的設計部分重點強調實時顯示模塊應能夠滿足各種檢測數據值波形圖的實時顯示要求，便于管理人員了解系統整體的運行狀態。

3.基于數據采集和管理控制要求，以引入線性函數的方式，在設置控制目標溫度為412℃后，通過控制仿真的方式，將采集到的信息以函數曲線變化的方式體現出來，得到數據結果如表1所示。

結合表1中檢測轉換結果發現，控制目標的溫度與實際仿真數據之間的誤差最大能夠達到2-3k的范圍。這一結果能夠滿足50-100%的負荷要求，也符合（-10-+5）k鍋爐蒸汽溫度變化范圍的控制要求。由此可以證實，應用監控系統軟件能夠實現對鍋爐主蒸汽溫度的有效監測與管理控制。

結合火電廠鍋爐燃燒生產環節的實際要求，智能監控系統設計還應考慮負荷預測、控制曲線界面縮放等情況可能對系統監測數據結果準確性產生的影響。受現有科學技術水平以及火電廠自身經營發展規模和能力的影響和限制，未來的系統設計開發應加強對于這一方面問題的關注和重視，從而更好保障火電廠的運行安全，促進火電廠健康發展。

結語

在火電廠的消防應急管理工作中應用智能監控系統，能夠有效保障火電廠生產作業的安全性和穩定性。在火電廠進行智能監控系統設計，應結合火電廠的實際生產情況，在明確消防應急管理需求的前提下，發揮分布式智能監控系統的作用，重點針對鍋爐燃燒等生產作業環節來加強監控管理，使分布式系統運行程序能夠與監控軟件設計結合起來，提升監控系統獲取信息數據的準確性。

參考文獻

[1]代尚霖.智能監控信息系統在火電廠的應用[J].大眾用電，2023，38（09）：55-56.

[2]李國恒.基于互聯網的智能化環保監管系統分析[J].集成電路應用，2022，39（08）：128-129.

[3]柳春暉，劉剛.鍋爐燃燒智能監控平臺在雙遼電廠的應用[J].信息與電腦（理論版），2022，34（13）：31-33.