CN106302739A - 一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统，所述系统包括：数据采集器，用于实时采集锅炉运行参数和环保监测数据等工业锅炉实时监控数据；云端服务器包括：数据分析模块，用于对实时监控数据进行分析，获得工业锅炉的运行数据及经济数据等分析统计数据；对报警事件进行检测，获得报警信息，对工业锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息，对现场故障原因进行判断，提供优化建议；数据展示模块，用于展示实时监控数据、分析统计数据、报警信息、维修保养信息及优化建议。本发明能够提供集成锅炉运行等各类参数的在线监测、自动诊断、安全预警、维修提示、优化建议等功能为一体的区域工业锅炉远程监测及辅助决策平台。
Description
技术领域
本发明涉及工业锅炉技术领域，尤其涉及一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统。
背景技术
工业锅炉是我国社会各领域普遍采用的热工装备，按照用途来分，工业锅炉分为工业园区、居民区、企业、酒店等集中供暖、供热；按照燃料分，工业锅炉分为燃油、燃气、燃煤、生物质、垃圾焚烧炉等。工业锅炉数量大、单台平均容量低、运行效率普遍偏低、运行成本高、排放不达标、安全问题频发、故障不能及时解决等问题，已成为当前用户普遍面临的难题，也是引发大气污染源的主要排放源之一。
目前，工业锅炉的监控、诊断、故障解决等都主要在锅炉现场，当锅炉运营、管理、技术等人员不在锅炉现场时，不能实现对锅炉运行数据的实时掌控。随着互联网技术的快速发展和国家智能制造、互联网+、大数据分析等传统工业提升政策的影响，国内近几年来关于应用互联网技术对传统工业锅炉进行产业升级得到了广泛的关注，经调研，有些企业对工业锅炉的远程监测进行的研究和产品研发，但仅限于工业锅炉远程监测的研究，未涉及到集成锅炉燃烧、安全、产热、排放等各类参数的在线监测、自动诊断、安全预警、维修提示、实施优化等功能为一体的区域工业锅炉远程监测及辅助决策平台。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统，能够提供一种集成锅炉燃烧、安全、产热、排放等各类参数的在线监测、自动诊断、安全预警、维修提示、实施优化等功能为一体的区域工业锅炉远程监测及辅助决策平台。
第一方面，本发明提供了一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统，所述系统包括：数据采集器及云端服务器；
所述数据采集器，与工业锅炉的自动控制系统及所述云端服务器分别连接，用于实时采集包括锅炉运行参数和环保监测数据的工业锅炉实时监控数据，并将所述工业锅炉实时监控数据发送至所述云端服务器；
所述云端服务器包括：数据分析模块及数据展示模块；
所述数据分析模块，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得包括所述工业锅炉的运行数据及经济数据的分析统计数据；根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息；根据所述述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据，对所述工艺锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息；根据预设的专家库系统对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；
所述数据展示模块，用于展示所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
优选地，所述数据采集器通过数据采集接口与所述自动控制系统连接；
所述数据采集器与所述数据采集接口之间设置有隔离网闸。
优选地，所述数据采集器与所述云端服务器通过有线网络或3G/GPRS无线传输模块连接。
优选地，所述系统还包括：设置于工业锅炉现场的本地服务器；
所述本地服务器，与所述数据采集器连接，且与所述云端服务器通过有线网络或3G/GPRS无线传输模块连接，用于将采集的所述工业锅炉实时监控数据存储到所述本地服务器的数据库中，以进行数据隔离和数据备份。
优选地，所述数据分析模块包括：数据分析单元、专家库单元及大数据分析单元；
所述数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得包括所述工业锅炉的运行数据及经济数据的分析统计数据；
所述专家库单元，用于根据预设的工业锅炉运行规则对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；
所述大数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据和所述分析统计数据建立模型，考察各参数间的影响权重，为专家库单元分析提供基础；对预设区域内的多台工业锅炉数据进行分析，获得预设区域内工业锅炉平均运行效率、工业锅炉污染物排放水平、工业锅炉的燃料消耗量及工业锅炉的能耗量。
优选地，所述云端服务器还包括：数据存储模块；
所述数据存储模块，与所述数据采集器连接，用于存储所述工业锅炉实时监控数据。
优选地，所述云端服务器还包括：数据归档模块；
所述数据归档模块，与所述数据分析模块连接，用于存储所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
优选地，所述数据展示模块包括：WEB展示单元及APP展示单元；
所述WEB展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据采用图形客户端软件进行组态编辑，生成实时数据曲线及历史数据曲线，和实时数据表和历史数据表；根据所述分析统计数据生成锅炉统计报表；根据所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议生成报警记录表、维修建议统计表及专家建议报表；将所述实时数据曲线、所述历史数据曲线、所述实时数据表、所述历史数据表、所述锅炉统计报表、所述报警记录表、所述维修建议统计表及所述专家建议报表进行WEB发布，以供WEB端进行访问；
所述APP展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修建议统计表及所述优化建议进行编辑，以供APP客户端进行展示。
优选地，所述锅炉运行参数包括：炉膛温度、燃料供给量、送风量、含氧量、锅炉进水参数、锅炉出水参数及锅炉蒸汽参数；
所述环保监测数据包括：尘排放浓度、氮排放浓度及硫排放浓度；
所述工业锅炉的运行数据包括：锅炉出力、锅炉负荷率及锅炉效率；
所述经济数据包括：运行成本、销售收入及预计利润。
由上述技术方案可知，本发明提供一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统，包括：数据采集器及云端服务器；数据采集器用于实时采集锅炉运行参数和环保监测数据，并将所述锅炉运行参数和环保监测数据发送至所述云端服务器；所述云端服务器的数据分析模块，对所述锅炉运行参数和环保监测数据进行分析等工业锅炉实时监控数据，获得所述工业锅炉的运行数据及经济数据等分析统计数据；根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息；根据所述述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据，对所述工艺锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息；根据预设的专家库对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；所述云端服务器的数据展示模块则展示所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。如此，通过该系统可实现掌握现场运行状态、获得工业锅炉行业大数据统计及分析结果、获得工业锅炉重大技术及经济问题预警、获得行业专家诊断建议、获得节能减排技术改造建议、获得全生命周期售后服务、进行工业锅炉运行指标考核、进行核心数据行业对标、生成年度/月度运行报告等；实现可监测、可报警、可建议优化和系统全生命周期管理，帮助用户方便快捷的掌握锅炉房信息的同时，可快速、准确的做出判断与决策，提高综合资源利用效率；帮助客户对锅炉运行及售后情况进行全方位监测，筑造锅炉行业监管平台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明一实施例中的一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：数据采集器1及云端服务器2。其中：
所述数据采集器1，与工业锅炉的自动控制系统及所述云端服务器2分别连接，用于实时采集包括锅炉运行参数和环保监测数据的工业锅炉实时监控数据，并将所述工业锅炉实时监控数据发送至所述云端服务器2。其中，所述锅炉运行参数包括：炉膛温度、燃料供给量、送风量、含氧量、锅炉进水参数、锅炉出水参数及锅炉蒸汽参数等。所述环保监测数据包括：尘排放浓度、氮排放浓度及硫排放浓度等。
举例来说，如图1所示，所述工业锅炉的自动控制系统可包括：PLC系统3和DCS系统4，则在其基础上增加数据采集器1，用于负责现场设备的数据采集。其中，数据采集器1应具备足够的吞吐容量，同时具备储存转发功能，以应对网络故障，防止数据的丢失。
其中，如图1所示，所述云端服务器2包括：数据分析模块21及数据展示模块22。
所述数据分析模块21，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得包括所述工业锅炉的运行数据及经济数据的分析统计数据；根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息；根据所述述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据，对所述工艺锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息；根据预设的专家库系统对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；
所述数据展示模块22，用于展示所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
由此可见，本实施例通过数据采集器实时采集锅炉运行参数和环保监测数据等工业锅炉实时监控数据，所述云端服务器的数据分析模块对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得所述工业锅炉的运行数据及经济数据等分析统计数据；根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息；根据所述述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据，对所述工艺锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息；根据预设的专家库对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；所述云端服务器的数据展示模块则展示所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。如此，通过该系统可实现掌握现场运行状态、获得工业锅炉行业大数据统计及分析结果、获得工业锅炉重大技术及经济问题预警、获得行业专家诊断建议、获得节能减排技术改造建议、获得全生命周期售后服务、进行工业锅炉运行指标考核、进行核心数据行业对标、生成年度/月度运行报告等；实现可监测、可报警、可建议优化和系统全生命周期管理，帮助用户方便快捷的掌握锅炉房信息的同时，可快速、准确的做出判断与决策，提高综合资源利用效率；帮助客户对锅炉运行及售后情况进行全方位监测，筑造锅炉行业监管平台。
进一步地，所述数据采集器通过数据采集接口与所述自动控制系统连接。
其中，如图2所示，所述数据采集器1与所述数据采集接口11之间设置有隔离网闸5。
具体来说，在数据采集器1与数据采集接口11之间设置隔离网闸5，从而屏蔽该云平台系统对自动控制系统的写数据操作，防止管理网络的误操作影响自动控制系统。如此，本实施例中的工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统能实现单向数据流，即使得终端只能看到现场的实时数据，但不能下发任何数据，确保了生产系统的安全。
需要说明的是，为了实现不同监控软件的正常通信，所述数据采集接口11采用统一的通用接口，支持Modbus/OPC协议。
进一步地，如图3所示，所述数据采集器1与所述云端服务器2通过有线网络6或者3G/GPRS无线传输模块7连接。
如此，数据采集器1实时采集的锅炉运行参数和环保监测数据，通过有线网络6或者3G/GPRS无线传输模块7传输至云服务器2中。
在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，所述系统还包括：设置于工业锅炉现场的本地服务器8。
所述本地服务器8，与所述数据采集器1连接，且与所述云端服务器2通过有线网络6或3G/GPRS无线传输模块7连接，用于将采集的所述工业锅炉实时监控数据存储到所述本地服务器8的数据库中，以进行数据隔离和数据备份。
本实施例中，在工业锅炉现场安装本地服务器8，将从自动控制系统采集的数据存储到本地服务器8的数据库中，实现数据隔离和数据备份。另外，本地服务器8还可安装安全软件，对数据进行加密处理。
具体来说，所述数据分析模块21包括：数据分析单元、专家库单元及大数据分析单元。其中：
所述数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得所述工业锅炉的分析统计数据。
具体来说，数据分析单元利用实时数据库和关系型数据库中的数学模型对采集的锅炉运行参数和环保监测数据进行加工、汇总、分析、预测，获得工业锅炉的运行数据和经济数据。其中，运行数据包括：如锅炉出力、锅炉负荷率、锅炉效率等；经济数据包括：运行成本、销售收入、预计利润等。目前的在线监测软件一般只能显示实时运行数据和部分历史数据，本实施例可以使用户能明确、及时的获知锅炉效率、生产成本等关键指标。
所述专家库单元，用于根据预设的工业锅炉运行规则对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议。
具体来说，通过监视锅炉运行中的主要锅炉运行参数，自动跟踪其中尚有优化空间，或者可能会造成运行问题的参数，定时从专家库系统中搜索与这些参数相关的变量进行多次巡检和匹配，经逻辑判断后给出影响权重最大的几组优化建议，辅助用户进行决策。
进一步地，专家库单元还用于根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息。举例来说，当排烟温度高于预设的阈值时，生成报警信息，并进一步根据预设的的工业锅炉运行规则给出影响权重最大的几组优化建议。
所述大数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据和所述分析统计数据建立模型，考察各参数间的影响权重，为专家库单元分析提供基础；对预设区域内的多台工业锅炉数据进行分析，获得预设区域内工业锅炉平均运行效率、工业锅炉污染物排放水平、工业锅炉的燃料消耗量及工业锅炉的能耗量。
由此可见，本实施例中，采集的工业锅炉大量的数据传到数据分析模块中的数据分析单元、专家库单元及大数据分析单元进行大数据分析计算，实现模型对象组建、逻辑关系运算、报警事件检测等，对现场故障原因进行判断，对问题进行总结，对设备效率和故障率进行统计等，并对分析结果提供相应的优化建议，以辅助用户进行决策。
进一步地，如图5所示，所述云端服务器还2包括：数据存储模块23。
所述数据存储模块23，与所述数据采集器1连接，用于存储所述工业锅炉实时监控数据。
具体来说，数据采集器1实时采集的锅炉运行参数和环保监测数据，通过有线网络6或者3G/GPRS无线传输模块7传输至云服务器2中的数据存储模块23进行存储。
进一步地，如图5所示，所述云端服务器2还包括：数据归档模块24。
所述数据归档模块24，与所述数据分析模块21连接，用于存储所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
由此可见，本实施例中，数据存储、加工、处理、分析、统计等都在云服务器上完成，系统的稳定性、可拓展性较强。
具体来说，所述数据展示模块22包括：WEB展示单元及APP展示单元；
所述WEB展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据及所述经济数据采用图形客户端软件进行组态编辑，生成实时数据曲线及历史数据曲线，和实时数据表和历史数据表；根据所述分析统计数据生成锅炉统计报表；；根据所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议生成报警记录表、维修建议统计表及专家建议报表；将所述实时数据曲线、所述历史数据曲线、所述实时数据表、所述历史数据表、所述锅炉统计报表、所述报警记录表、所述维修建议统计表及所述专家建议报表进行WEB发布，以供WEB端进行访问。
本实施例中，锅炉运行的实时数据及历史数据通过实时数据曲线及历史数据曲线展示；实现了锅炉运行数据(包含锅炉出力、锅炉负荷率、锅炉运行效率等)、经济数据(耗燃料量、运行成本、销售收入、预计利润等)等统计数据的展示；为用户返回锅炉运行优化建议、锅炉安全预警信息、报警信息统计、锅炉维修保养信息等。
所述APP展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修建议统计表及所述优化建议进行编辑，以供APP客户端进行展示。举例来说，APP客户端展示时主要通过实时监控、数据分析、优化建议、维修保养、安全警报等模块进行展示。
如此，本实施例可根据锅炉配备的设备仪表反映的实际情况，及时向用户推送设备更换、维护保养信息；调用系统顺序控制逻辑，查找明显存在问题的运行数据，推荐用户进行状态检修，将问题消除在未爆发之前，避免事故发生。
在本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种工业锅炉监测及分析辅助决策云平台系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集器及云端服务器；
所述数据采集器，与工业锅炉的自动控制系统及所述云端服务器分别连接，用于实时采集包括锅炉运行参数和环保监测数据的工业锅炉实时监控数据，并将所述工业锅炉实时监控数据发送至所述云端服务器；
所述云端服务器包括：数据分析模块及数据展示模块；
所述数据分析模块，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得包括所述工业锅炉的运行数据及经济数据的分析统计数据；根据所述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据对报警事件进行检测，获得报警信息；根据所述述工业锅炉实时监控数据和分析统计数据，对所述工艺锅炉的仪表设备的运行情况进行检测，提出维修保养信息；根据预设的专家库系统对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；
所述数据展示模块，用于展示所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器通过数据采集接口与所述自动控制系统连接；
所述数据采集器与所述数据采集接口之间设置有隔离网闸。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集器与所述云端服务器通过有线网络或3G/GPRS无线传输模块连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：设置于工业锅炉现场的本地服务器；
所述本地服务器，与所述数据采集器连接，且与所述云端服务器通过有线网络或3G/GPRS无线传输模块连接，用于将采集的所述工业锅炉实时监控数据存储到所述本地服务器的数据库中，以进行数据隔离和数据备份。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块包括：数据分析单元、专家库单元及大数据分析单元；
所述数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据进行分析，获得包括所述工业锅炉的运行数据及经济数据的分析统计数据；
所述专家库单元，用于根据预设的工业锅炉运行规则对现场故障原因进行判断，并提供相应的优化建议；
所述大数据分析单元，用于对所述工业锅炉实时监控数据和所述分析统计数据建立模型，考察各参数间的影响权重，为专家库单元分析提供基础；对预设区域内的多台工业锅炉数据进行分析，获得预设区域内工业锅炉平均运行效率、工业锅炉污染物排放水平、工业锅炉的燃料消耗量及工业锅炉的能耗量。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云端服务器还包括：数据存储模块；
所述数据存储模块，与所述数据采集器连接，用于存储所述工业锅炉实时监控数据。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云端服务器还包括：数据归档模块；
所述数据归档模块，与所述数据分析模块连接，用于存储所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据展示模块包括：WEB展示单元及APP展示单元；
所述WEB展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据采用图形客户端软件进行组态编辑，生成实时数据曲线及历史数据曲线，和实时数据表和历史数据表；根据所述分析统计数据生成锅炉统计报表；根据所述报警信息、所述维修保养信息及所述优化建议生成报警记录表、维修建议统计表及专家建议报表；将所述实时数据曲线、所述历史数据曲线、所述实时数据表、所述历史数据表、所述锅炉统计报表、所述报警记录表、所述维修建议统计表及所述专家建议报表进行WEB发布，以供WEB端进行访问；
所述APP展示单元，用于将所述工业锅炉实时监控数据、所述分析统计数据、所述报警信息、所述维修建议统计表及所述优化建议进行编辑，以供APP客户端进行展示。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的系统，其特征在于，所述锅炉运行参数包括：炉膛温度、燃料供给量、送风量、含氧量、锅炉进水参数、锅炉出水参数及锅炉蒸汽参数；
所述环保监测数据包括：尘排放浓度、氮排放浓度及硫排放浓度；
所述工业锅炉的运行数据包括：锅炉出力、锅炉负荷率及锅炉效率；
所述经济数据包括：运行成本、销售收入及预计利润。
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