智能管控無人值守系統(tǒng)在中煤陜西公司的應用分析

竇宏騰

摘要：該文根據當前能源電力企業(yè)燃煤的管理過程，分析了燃煤管理過程中存在的問題，并以智能管控無人值守系統(tǒng)在中煤陜西公司的實施為例，詳細分析了燃煤管理智能管控無人值守系統(tǒng)各個功能模塊，包括：運煤車輛入廠、稱重過磅、采制化一體、回皮、接卸、煤質在線分析等，各個環(huán)節(jié)由計算機管控，最大程度減少人為干預程度，降低企業(yè)生產成本，提高了企業(yè)綜合效益。

關鍵詞：無人值守；智能管控；燃料管理

中圖分類號：TP315 文獻標識碼： A 文章編號：1009-3044（2015）21-0158-02

Application Analysis of Intelligent Control Unmanned Systems in Shanxi Coal Company

DOU Hong-teng

（Coal Shanxi Yulin Energy and Chemical Co. Ltd.， Yulin 719000， China）

Abstract：According to the management process of current coal-fired energy power enterprise， analyze problems in the process of coal combustion management，and set unmanned intelligent control system in the implementation of the Shanxi coal company as an example， detailed analysis the functional modules of management fired intelligent control unmanned systems， including： coal cars into the plant， weighed weighing， collect and process of integration， back skin， unloading， coal-line analysis etc.， all aspects in computer management and control to minimize the degree of human intervention，reduce production costs and improve the overall efficiency of enterprises.

Key words： unattended； intelligent control； fuel management

隨著國家對節(jié)能減排工作的日益重視，電力企業(yè)發(fā)展的新格局已經初步形成，面臨著“市場煤，計劃電”的現實，能源電力行業(yè)必須依靠降低生產成本、提高經濟效益來提高自身競爭力。燃料是能源電力企業(yè)的主要生產原料，據統(tǒng)計燃料的成本約占一個火力發(fā)電企業(yè)的總成本的70%左右。因此，對燃料成本的有效管理是降低生產成本的關鍵因素。傳統(tǒng)燃料管理過程未實現自動管控功能，只能由人工進行采樣、過磅等，導致燃料管理受人為因素影響較大。因此，建立完善的采制化和無人稱重智能管控系統(tǒng)已是當務之急。針對“采樣、稱重、制樣、化驗”等業(yè)務環(huán)節(jié)進行綜合管理，最大程度減少人為干預程度、保護工作人員不受外界因素干擾、提高管理水平和自動化程度，為各個管理部門提供一個強有力的業(yè)務支撐平臺，為企業(yè)提供客觀、公正的質檢數據，減少企業(yè)的燃料成本支出，提高企業(yè)的綜合效益[1]。

1 原燃料管理存在的問題

原燃料管理及入場驗收模式基本為人工操作，主要存在以下問題：運煤車輛入場階段，外來車輛無監(jiān)管進入煤場，擾亂煤場車輛秩序，造成安全隱患；運煤車輛過磅階段，汽車來煤量大，稱重、回皮全部數據人工記錄，填寫、修改數據比較隨意，容易存在疏漏；入場煤采樣驗收階段，存在采樣數量不足、采樣布點不夠隨機、人為因素多；煤場管理存在拉煤車輛插隊、混亂、卸車隨意等問題?？傊剂瞎芾砟Ｊ街腥藛T勞動強度過大，信息依靠手工記錄傳遞，容易出錯并效率低，造成人員浪費?，F場數據傳輸不及時、不夠準確，從而影響統(tǒng)計結算工作，沒有直觀的數據或圖形對比，提供給管理者進行決策。

2 無人值守系統(tǒng)概述

中煤陜西公司智能管控樓2013年12月開工建設，2014年8月18日汽車衡投入運行，2015年4月1日自動采樣機投入運行，2015年5月25日北京冶聯科技公司設計、施工、集成的智能管控無人值守系統(tǒng)投運，實現了燃料-煤炭從入廠門禁、過磅稱重、隨機采樣、分配卸車各個環(huán)節(jié)的自動監(jiān)控，實現了無人值守功能、提高了煤炭的科學管控、避免了人為干涉煤質、采樣隨機自動、包裝嚴謹規(guī)范、數據高效傳輸、數據分類識別等功能。同時，將中煤陜西公司化工分公司的燃料運輸系統(tǒng)的汽車衡、采制樣、信息管理等各個系統(tǒng)環(huán)節(jié)的信息孤島有效的組織和相互利用起來，避免了這些業(yè)務環(huán)節(jié)中需要的大量手工作表，同時利用北京冶聯的信息平臺將煤耗、成本的計算和經濟活動分析有效有機統(tǒng)一起來，杜絕了人為干涉等原因給企業(yè)管理帶來不可估量的損失。

3 無人值守系統(tǒng)開發(fā)及應用

3.1 系統(tǒng)結構圖

3.2 功能模塊設計

3.2.1 入廠無人值守模塊

入廠無人值守模塊利用信息技術、物聯網技術、射頻技術、定位技術、圖形識別技術，把燃料管理中所涉及的煤炭、車輛、設備、人、管理細節(jié)等孤立信息聯成一體。該模塊由射頻讀寫器、外圍設備控制盒、供方選擇觸摸屏、本地控制單元、紅綠燈、道閘機、顯示屏、音響組成。入廠無人值守系統(tǒng)屏蔽了電廠人員參與匹配過程，是入場數據的創(chuàng)建點。

運煤車輛到達入場門口時，通過入廠口安裝的射頻讀寫器識別車輛射頻標簽，確認車輛信息；司機在提示下通過“供方選擇觸摸屏”確認車輛信息；司機利用“供方選擇觸摸屏”自助選擇供方單位，確認后完成本次車輛與供方的匹配工作，記錄到場時間、車輛信息、供方信息；記錄完成后，綠燈亮起，顯示屏視覺提示顯示“入廠成功，請到某卸煤場”，道閘機視覺提示：抬起，音響語音提示“入廠成功，請到某卸煤場”。通過驗證的司機可以駕車入廠[2]。

3.2.2 稱重無人值守模塊

稱重無人值守模塊主要完成運煤汽車毛重的無人干擾計量，并自動記錄數據。稱重無人值守模塊由防作弊探針、外圍設備驅動柜、紅綠燈、射頻讀寫器、道閘機、語音提示系統(tǒng)、定位器、顯示屏、智能無人值守控制裝置組成。車輛到達稱重衡器后，射頻讀寫器自動識別車輛上的射頻標簽，確認車輛信息。在稱重裝置相互配合下完成運煤汽車毛重的無人干擾數據采集。2重1輕地衡的互為自動卻換備用功能，項目利用取消煤場后的車輛識別器和攝像頭，變廢為寶，設置簡易程序，實現了2重1輕地衡互為備用功能，有效地提高了工作的效率和設備的完整備用率。

汽車入場后根據語音提示為汽車指定汽車衡，通過定位器確定車輛是否停車到位。停車到位后會有語音提示停車到位，然后開始稱重，并在數字顯示屏上顯示稱重重量。稱重完成后，系統(tǒng)自動將稱重數據記錄下來，語音提示稱重成功，道閘機抬起，紅綠燈信號顯示為綠燈，提示汽車可以下衡[3]。

3.2.3 采制化一體無人值守模塊

按照國標規(guī)范，針對煤樣采集、分樣、制樣、存樣、影響化驗結果因素、檢定物質、儀器檢定、業(yè)務流程等進行自動控制，實現煤樣采集、制備、化驗全過程在線監(jiān)控，化驗報告自動生成，網上審批。規(guī)范采、制、化、存樣完整過程的控制。提高采樣、制樣、化驗各崗位人員的業(yè)務水平，確保煤樣化驗數據真實、可靠。保證公平公證，切實做到保護廠內利益，為廠內分析、決策提供有力數據支持。主要利用采樣機、制樣機、化驗設備，按照火力發(fā)電廠煤炭質量管理規(guī)程獲得該車煤炭質量的分析數據，包括：熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量等。本項目實現采制化一體化控制，確保煤樣化驗數據無人為干擾，保證數據的真實性、準確性[4]。

3.2.4 回皮無人值守模塊

回皮無人值守模塊主要完成運煤汽車皮重的無人干擾計量，組成及各部分功能與稱重無人值守管理系統(tǒng)基本相同。稱重回皮的無人值守功能，利用網絡打印機的功能，回皮成功后，自動打票，司機手動取票，人員過程監(jiān)控功能。車輛到達回皮衡器后，射頻讀寫器自動識別車輛上的射頻標簽，確認車輛信息。在回皮裝置相互配合下完成運煤汽車皮重的無人干擾數據采集。

3.2.5 煤場接卸無人值守模塊

隨著2015年新的環(huán)保法的實施，中煤陜西公司取消了儲煤場，利用地衡旁的顯示屏指明具體卸車位置，確保了卸車工作的高效和無人值守。在煤炭接卸過程中，需要兩個重要功能：車輛智能管理和卸車點定位檢測。車輛智能控制模塊由兩套物聯網專用傳感器組成：一種為射頻電子標簽，用于火力發(fā)電廠汽運煤各個環(huán)節(jié)識別車輛身份及信息的傳遞；另一種為基于ZigBee技術的智能控制模塊，指導司機到達卸煤點。

運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)主要利用ZigBee技術、RSSI定位技術使合法車輛到指定區(qū)域卸煤，并自動采集卸煤車輛的準確卸煤信息，即時把數據發(fā)送到核心控制單元。該系統(tǒng)由參照節(jié)點、車輛智能管理模塊、網絡協調器、本地控制單元組成。運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)主要完成讓合法的車輛到指定的區(qū)域卸煤，并自動采集卸煤車輛的準確卸煤信息，并即時把數據發(fā)送到核心控制單元。核心控制單元接收到車輛卸煤點信息后，依據在線式煤質分析系統(tǒng)數據及時更新該煤場的數據，包括數量及質量，生成當日的煤場數據地圖。次日該車輛對應的離線式熱值化驗結果出來后，核心控制單元自動計算出該卸煤場的加權平均熱值，重新生成新的煤場數據地圖。如圖2所示：

3.2.6 煤質在線分析模塊

為了能夠在線管理入廠煤質情況，在采樣機的棄樣皮帶 上增加了煤質在線分析裝置，及時地掌握每輛車煤質的情況。煤質在線分析系統(tǒng)主要目的是檢測所采樣汽車的煤炭熱值、灰分與該煤炭供方歷史數據的記錄是否吻合，提高入場煤質量的自動化監(jiān)管能力。煤質在線分析系統(tǒng)安裝在采樣機棄樣皮帶上。采樣機采樣完成后，啟動煤質在線分析系統(tǒng)。當煤炭棄樣到達煤質在線分析系統(tǒng)安裝位置后，棄樣皮帶停止，煤質在線分析系統(tǒng)獲得該煤樣的熱值、灰分數據，棄樣皮帶再啟動，把煤樣棄到指定位置[5]。

煤質在線分析系統(tǒng)根據該煤樣供方的離線歷史平均數據，與本次的在線分析數據比對。如果熱值、灰分在允許的變化告警閥值內，煤質在線分析系統(tǒng)給核心控制單元返回信號，同意入廠無人值守模塊的卸煤場提示建議；否則更改入廠無人值守模塊的卸煤場提示建議，依據在線數據提示新的卸煤場；同時產生告警信號，提示卸煤場人員加強卸煤檢查工作。

4 結論

本文討論了智能管控無人值守系統(tǒng)的主要功能和工作機制，該系統(tǒng)在中煤陜西公司的投運，實現了對運煤車輛的調度、煤質的采樣、制樣、化驗，運煤車輛的監(jiān)卸各環(huán)節(jié)的有效管理，避免燃料管理過程中的人為干擾。實現燃料管理標準規(guī)范、運作高效可靠、數據自動傳輸、過程實時監(jiān)控的工作目標。無紙化辦公取消了財務、倉儲、采購、車主、過磅單位的稱重榜單，利用網絡平臺傳輸以上信息，利用冶聯自身軟件每月規(guī)定時間進行了一張總供煤量的統(tǒng)計單，實現了真正意義的無紙化辦公、無人值守系統(tǒng)。該系統(tǒng)大大提高了燃料管理水平，真正做到了降低企業(yè)成本，企業(yè)經濟效益得到了極大的提升。以后的工作中，我們將進一步改進和優(yōu)化系統(tǒng)功能，充分發(fā)揮智能管控無人值守系統(tǒng)的作用。

參考文獻：

[1] 王艷陽，劉旺強. 陽城電廠汽車衡無人值守系統(tǒng)簡析[C]//中國衡器協會（ China Weighing Instrument Association ）.稱重科技——第十屆稱重技術研討會論文集.中國衡器協會（ China Weighing Instrument Association ）：，2011：4.

[2] 潘海峰. 汽車煤稱重、采樣無人值守系統(tǒng)的設計與實現[J]. 自動化博覽，2012（11）：92-95.

[3] 劉允波. 智能稱重技術在電廠中的應用研究[D].濟南： 山東大學，2013.

[4] 孟慧秀. 無人值守熱力站管理模式探討[J]. 山西建筑，2015（3）：129-130.

[5] 張志海. 汽車衡無人值守應用[J]. 科技資訊，2015（8）：229.