物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的燃料智能化管理系統(tǒng)

杜曉博

（中煤電力有限公司， 北京 100010）

0 引言

隨著電力市場競爭的日益激烈，疊加近年來燃煤價(jià)格的持續(xù)高位，降低燃煤成本是火力發(fā)電廠提高競爭力的重要手段。在電力相關(guān)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)改革創(chuàng)新的大背景下，在“工業(yè)4.0”“互聯(lián)網(wǎng)+”“物聯(lián)網(wǎng)”“大數(shù)據(jù)”等技術(shù)席卷全球的時(shí)代，火力發(fā)電企業(yè)的燃料管理創(chuàng)新已經(jīng)成為有效降低燃料成本的關(guān)鍵[1-2]。

燃料管理創(chuàng)新經(jīng)過十幾年的轉(zhuǎn)變，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步向設(shè)施智能化和管理智能化的方向轉(zhuǎn)變，通過建設(shè)智能化燃料管理系統(tǒng)向燃料管理要利潤，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電企業(yè)的精益管理、節(jié)能減排、降本增效。

智能化燃料管理，是指借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)、接口技術(shù)等新興技術(shù)整合燃料計(jì)劃采購到燃料摻燒發(fā)電的全過程管理活動(dòng)，通過設(shè)備提升、系統(tǒng)集成、管理優(yōu)化、智能互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電企業(yè)燃料精細(xì)化管理。

1 科技發(fā)展現(xiàn)狀

“互聯(lián)網(wǎng)+”=新一代ICT+創(chuàng)新2.0。當(dāng)前社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入“創(chuàng)新2.0”時(shí)代，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)高速發(fā)展。電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)金融、視頻網(wǎng)絡(luò)等行業(yè)的飛速發(fā)展都是“互聯(lián)網(wǎng)+”的杰作。它代表了一種先進(jìn)的生產(chǎn)力，為改革、創(chuàng)新、發(fā)展提供廣闊的平臺(tái)。2015 年3 月政府工作報(bào)告中提出，要加強(qiáng)推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃。國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，要求順應(yīng)世界“互聯(lián)網(wǎng)＋”發(fā)展趨勢，大力拓展互聯(lián)網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域融合的廣度和深度。重點(diǎn)開展“互聯(lián)網(wǎng)＋”創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新、“互聯(lián)網(wǎng)＋”智能能源等項(xiàng)目，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)向好發(fā)展[3-4]。

2 燃料智能化管理系統(tǒng)的目標(biāo)

通過建設(shè)燃料智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電廠燃料全過程管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、科學(xué)化，堵塞管理漏洞，減少人為干擾，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使燃料進(jìn)、耗、存環(huán)節(jié)的量、質(zhì)、價(jià)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地傳遞到相關(guān)管理信息系統(tǒng)。

應(yīng)用現(xiàn)代科技手段，構(gòu)建燃料采購、運(yùn)輸、檢斤、檢質(zhì)、存儲(chǔ)、摻燒、結(jié)算等全過程信息化管理的新型智能化管理體系。以技術(shù)手段規(guī)范管理流程，實(shí)現(xiàn)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、運(yùn)作高效可靠、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、全程實(shí)時(shí)監(jiān)控的總體目標(biāo)，為企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營提供真實(shí)可靠的決策依據(jù)，增加企業(yè)效益[5]。

利用生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，關(guān)注數(shù)據(jù)的集中展示，對(duì)各種來煤方式采用自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)全程監(jiān)控。對(duì)于燃料入廠、計(jì)量、采樣、制樣、化驗(yàn)過程進(jìn)行集中監(jiān)控，基于燃料入廠過程控制規(guī)則，通過定位、無線射頻、數(shù)據(jù)與視頻疊加，管理人員通過組態(tài)控制畫面與反饋異常信息進(jìn)行現(xiàn)場過程監(jiān)控。對(duì)入廠煤統(tǒng)一化驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、化驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成、化驗(yàn)室質(zhì)量控制信息化、網(wǎng)絡(luò)化。

與電廠硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)燃料管理深入應(yīng)用，通過射頻技術(shù)、定位技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)將燃料管理單元與現(xiàn)場執(zhí)行單元通過信息流有機(jī)連結(jié)起來，實(shí)現(xiàn)燃料自助、封閉、可視化、全生命周期、全方位智能高效管理，提升燃料管理效能。

3 新興技術(shù)在燃料管理的應(yīng)用

經(jīng)過多年對(duì)燃料全流程數(shù)字化管控的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的摸索，我們將“物聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)與傳統(tǒng)燃料管理模式相融合，提出了數(shù)字化燃料精益管理新模式，即“物聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的數(shù)字化燃料精益管理系統(tǒng)。系統(tǒng)可以全面實(shí)現(xiàn)燃料管理“八化”“兩中心”。“八化”為燃料調(diào)運(yùn)云端化、燃料接卸自助化、燃料驗(yàn)收自動(dòng)化、燃料業(yè)務(wù)流程化、燃料統(tǒng)計(jì)模塊化、燃料監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)化、燃料辦公移動(dòng)化、燃料工作可視化，“兩中心”為燃料驗(yàn)收管控中心、輸煤集控中心。該系統(tǒng)順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展，代表了先進(jìn)的燃料管理模式。該系統(tǒng)主要技術(shù)應(yīng)用如下。

3.1 互聯(lián)網(wǎng)+燃料管理

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+燃料管理，借助GPS/北斗定位、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，實(shí)現(xiàn)燃料調(diào)運(yùn)云端化。實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛在途運(yùn)輸線路及狀態(tài)。通過給供應(yīng)商下達(dá)采購計(jì)劃、車輛計(jì)劃、運(yùn)輸計(jì)劃，實(shí)時(shí)反饋供應(yīng)商發(fā)車情況、車輛在途情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)煤車輛在線路途中煤場、其他煤礦、加水點(diǎn)等的非法停靠信息，實(shí)時(shí)報(bào)警、在線預(yù)警，對(duì)生產(chǎn)工作、接卸安排提供指導(dǎo)依據(jù)，打通燃料全流程最后的廠礦一公里。借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將調(diào)運(yùn)計(jì)劃直接下達(dá)至燃料供應(yīng)商，供應(yīng)商按計(jì)劃組織相關(guān)人員、車輛、列車、船舶等進(jìn)行供煤，徹底改變了傳統(tǒng)的紙單通知、電話通知和短信通知的模式，方便調(diào)運(yùn)工作。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)+燃料管理

物聯(lián)網(wǎng)+燃料管理，可通過二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器和激光掃描器等傳感設(shè)備，把燃料調(diào)運(yùn)、接卸及驗(yàn)收設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)燃料接卸自助化、燃料驗(yàn)收自動(dòng)化和燃料運(yùn)行集控化。

1）燃料接卸自助化。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將讀卡器、掃描儀、擋車器等設(shè)備連接起來，當(dāng)汽車駛?cè)脒\(yùn)煤通道時(shí)進(jìn)行識(shí)別并按順序自動(dòng)生成隊(duì)列，然后按序到達(dá)入廠口后，系統(tǒng)自動(dòng)判別隊(duì)列并通過驗(yàn)票機(jī)自動(dòng)進(jìn)行車輛與來煤信息的匹配，實(shí)現(xiàn)來煤信息加密，即可完成采樣、稱重、回皮、打印磅單、出廠等流程，全程自助完成，取消了人工環(huán)節(jié)，大大提高工作效率，節(jié)約了人工成本[6-7]。

2）燃料數(shù)量驗(yàn)收自動(dòng)化。拉運(yùn)車輛過衡稱重時(shí)，衡器自動(dòng)稱量煤車總重、皮重，并計(jì)算出凈重，實(shí)時(shí)記錄在系統(tǒng)中，無需人工操作。同時(shí)系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)異常處理功能，當(dāng)煤車總重、皮重與歷史信息偏差較大時(shí)，能自動(dòng)暫停稱重，并報(bào)警通知值班人員，可以杜絕因稱重環(huán)節(jié)的違規(guī)舞弊行為，杜絕數(shù)量驗(yàn)收損失。

3）燃料質(zhì)量驗(yàn)收自動(dòng)化。將采樣機(jī)、制樣機(jī)、存查樣柜、化驗(yàn)設(shè)備等設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)連接成為整體系統(tǒng)。煤車進(jìn)入采樣區(qū)域后，采樣機(jī)自動(dòng)對(duì)車輛進(jìn)行定位，隨機(jī)分配采樣點(diǎn)位，并自動(dòng)進(jìn)行取樣。采樣的樣品收集到封閉集樣器中，收樣后進(jìn)行樣瓶稱重并按系統(tǒng)自動(dòng)分配的樣柜進(jìn)行存樣，實(shí)現(xiàn)原煤樣不見面交接；制樣人員按照樣瓶單進(jìn)單出規(guī)則進(jìn)行取樣，通過全自動(dòng)制樣機(jī)按國標(biāo)要求，完成樣品稱重、縮分、烘干、磨樣，制樣，并將煤樣自動(dòng)灌裝到芯片樣瓶里，同時(shí)完成自動(dòng)封口、寫入電子編碼。

制樣完成后，全水樣、分析煤樣傳送到化驗(yàn)室，由化驗(yàn)員完成后續(xù)化驗(yàn)工作，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)不落地提取化驗(yàn)原始指標(biāo)。備查煤樣通過編碼識(shí)別自動(dòng)分配至電子存查樣柜中。整體過程杜絕了人為因素，大大提升了燃料驗(yàn)收的可靠性和準(zhǔn)確性。

3.3 大數(shù)據(jù)+燃料管理

大數(shù)據(jù)+燃料管理，將燃料進(jìn)、耗、存數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)燃料業(yè)務(wù)流程化、燃料統(tǒng)計(jì)模塊化、燃料監(jiān)察標(biāo)準(zhǔn)化。

1）燃料業(yè)務(wù)流程化。系統(tǒng)中用戶依據(jù)企業(yè)統(tǒng)一工號(hào)管理用戶，包括密碼策略、權(quán)限管理、角色互斥等，同時(shí)支撐燃料流程根據(jù)實(shí)際情況靈活定制級(jí)別及審批人員。燃料管理各級(jí)業(yè)務(wù)人員與管理人員可在廠內(nèi)任一計(jì)算機(jī)上訪問系統(tǒng)，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)辦公，在各業(yè)務(wù)流程節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)權(quán)限中可查看燃料數(shù)據(jù)、報(bào)表，批閱文件、計(jì)劃等，完成日常管理工作。

2）燃料統(tǒng)計(jì)模塊化。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表格式單一、內(nèi)容固定、信息量大。日常工作中，因使用報(bào)表的人員不同，所關(guān)注的重點(diǎn)也不同，在眼花繚亂的數(shù)據(jù)中查找所需內(nèi)容，很不方便。利用大數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)報(bào)表可實(shí)現(xiàn)私人定制，每個(gè)人根據(jù)自己崗位的特點(diǎn)和關(guān)注的數(shù)據(jù)點(diǎn)，自主勾選報(bào)表內(nèi)容，系統(tǒng)自動(dòng)生成模塊化報(bào)表，從而大大提高工作效率。

3）燃料監(jiān)察標(biāo)準(zhǔn)化。由于大多數(shù)紀(jì)檢監(jiān)察人員對(duì)燃料專業(yè)了解不多，所以日常監(jiān)察工作開展得不全面、深度不足。本系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)燃料實(shí)際情況，從紛繁的數(shù)據(jù)中，將重點(diǎn)地監(jiān)察數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，匯總，定期提醒紀(jì)檢監(jiān)察人員該做什么，該怎么做，監(jiān)察結(jié)果出來后，是否符合規(guī)定等，讓紀(jì)檢監(jiān)察工作真正標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)化。

3.4 可視化+燃料管理

可視化+燃料管理，是基于數(shù)字視頻、智能識(shí)別、LCD 屏拼接等技術(shù)，建立燃料驗(yàn)收管控中心、輸煤集控中心，實(shí)現(xiàn)燃料全過程可視化集中管控。

1）燃料驗(yàn)收管控中心。利用物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)字視頻技術(shù)，將燃料現(xiàn)場分散布置的檢斤、檢質(zhì)設(shè)備進(jìn)行連接，并將相關(guān)數(shù)據(jù)和視頻匯集到燃料驗(yàn)收管控中心。燃料監(jiān)督人員在管控中心室內(nèi)可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控操作，通過語音呼叫對(duì)講系統(tǒng)，可以集中發(fā)布命令或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行通訊，改變傳統(tǒng)的燃料檢斤、檢質(zhì)設(shè)備分散管理模式，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)行管理模式。

2）燃料集控中心。在計(jì)量衡器、采樣機(jī)、制樣室、化驗(yàn)室、煤場、樣品運(yùn)輸路線等區(qū)域重點(diǎn)設(shè)備、重點(diǎn)位置，安裝全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)并匯聚到輸煤集控中心，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域全覆蓋。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字信號(hào)傳輸，在線監(jiān)控，利用在線有效數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)等對(duì)運(yùn)行工況進(jìn)行分析、視頻AI 智能診斷、險(xiǎn)情報(bào)警，同時(shí)將設(shè)備及系統(tǒng)報(bào)警與視頻實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)將故障位置視頻進(jìn)行彈屏，直觀及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保障輸煤系統(tǒng)運(yùn)行安全。滿足全天候運(yùn)行監(jiān)控的需要，減輕人員盯盤強(qiáng)度。

4 燃料智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用成果

通過燃煤智能化管控系統(tǒng)建設(shè)，新增燃料調(diào)運(yùn)管理系統(tǒng)和燃料業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)以及配套的皮帶秤、汽車采樣機(jī)的改造、原煤樣封裝、分揀改造、門禁管控、視頻監(jiān)控、燃管中心、煤場環(huán)境監(jiān)測及抑塵建設(shè)，并整合現(xiàn)有計(jì)量、采樣、監(jiān)控等設(shè)備，實(shí)行燃料集中管控，提高了管理水平，基本消除入廠驗(yàn)收過程中的人為干擾風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 實(shí)現(xiàn)燃料精益化智能管控模式的真正轉(zhuǎn)變

將“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)與燃料設(shè)備相融合，生成能夠自動(dòng)完成燃料驗(yàn)收全過程、煤場管理全過程等業(yè)務(wù)流程的智能燃料系統(tǒng)，徹底改變傳統(tǒng)燃料管理模式流程環(huán)節(jié)較多、人為因素影響較大，設(shè)備自動(dòng)化程度較低、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、管理效率不高等問題，大大提高了燃料管理水平，提高勞動(dòng)效率和經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)的核心競爭力，實(shí)現(xiàn)燃料精益化管理。

4.2 提高業(yè)務(wù)效率

入廠煤智能管控系統(tǒng)及全自動(dòng)分揀制樣設(shè)備在采樣制樣環(huán)節(jié)大大提高采制人員的工作效率、降低工作難度、提高工作準(zhǔn)確性。同時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)預(yù)警、智能分析功能也可以大大提高燃煤監(jiān)督管理效能。系統(tǒng)配置、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)管功能還可以減輕系統(tǒng)運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.3 規(guī)范管理、防堵漏洞

數(shù)據(jù)超融合管理、消除數(shù)據(jù)分而自治的數(shù)據(jù)孤島，以集中式、共享式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理方式做到數(shù)據(jù)可信，防數(shù)據(jù)修改作弊。同時(shí)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)不落地管理，即數(shù)據(jù)結(jié)果生成后即已集中存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，同時(shí)分布在其他節(jié)點(diǎn)，無人為修改數(shù)據(jù)的可能性。通過管數(shù)據(jù)來管業(yè)務(wù)，使各環(huán)節(jié)的“人防”轉(zhuǎn)為“技防”，大大降低各種漏洞給企業(yè)和員工造成的損失。

4.4 業(yè)務(wù)流程與監(jiān)督管理標(biāo)準(zhǔn)化

通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能流程替代人員操作，規(guī)范化、制度化，出現(xiàn)問題有據(jù)可查、有據(jù)可依、全過程追溯，將人的管理風(fēng)險(xiǎn)由系統(tǒng)替代，有效地降低管理風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 保障安全的作用

采用超融合信息化手段加強(qiáng)傳統(tǒng)采制化過程管控，既提高了工作效率又有效地避免了由于自動(dòng)化設(shè)備可能出現(xiàn)故障而帶來的對(duì)其他業(yè)務(wù)流程的影響，真正實(shí)現(xiàn)了“強(qiáng)管控+強(qiáng)設(shè)備”的有機(jī)結(jié)合，兼顧了效率與成本、安全與高效。

5 結(jié)語

隨著數(shù)字化技術(shù)與能源行業(yè)的高度融合，能源發(fā)展也日趨分散化和智能化。智能化發(fā)展可以基于海量大數(shù)據(jù)分析和人工智能為能源行業(yè)提供技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和有價(jià)值的信息。燃料智能化管理系統(tǒng)是智慧能源的重要組成部分，通過燃料智能化系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)燃料控制的自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化，達(dá)到燃料的精益管理、科學(xué)存儲(chǔ)、智能摻燒，將大大提高火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，有效降低燃料成本，提高企業(yè)競爭力。