CN109583699A - 基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，发明涉及燃料管理、数字化工厂、发电技术领域，特别是一种煤场的数字化管理系统。本发明提出的基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，借助人工智能系统实现煤场及燃煤数据数字化、智能化，利用煤场相关设备及信息采集智能终端，结合煤质化验设备和入场检测设备，实现燃煤数字化管理，为配煤掺烧、燃煤规划提供数据化参考依据，为企业带来实际的经济效益。本发明要求建立从入场到评价的管理链，实现燃料的闭环管理，因此在总体方案架构上提出了煤场管理平台和燃煤数据中心，通过煤场管理平台和燃煤数据中心的构建，实现发电企业煤场管理的数字化、可视化、智能化。

Description

基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统

技术领域

本发明涉及燃料管理、数字化工厂、发电技术领域，特别是一种煤场的数字化管理系统。

背景技术

随着电力体制的改革，信息化和工业化深度融合等科技进步的推进，以及节能减排、雾霾治理一系列环保政策的出台等多种因素的共同作用下，火电企业面临着新形势、新挑战，同时也带来了新机遇。

数字化煤场系统是基于物联网、传感器、云计算、人工智能以及云智能信息处理系统等技术，为发电企业的煤场燃料管理实现燃料智能化、科学化、标准化管理的解决方案。燃料是发电机的口粮，要实现安全稳定的电力生产，离不开持续稳定的燃料供应。燃料管理工作，是火电发电企业的基础工作，是整个企业良好发展和安全生产最重要的基石，是确保企业经营安全的重要手段，是火电企业核心竞争力之一，燃料管理水平的高低直接反应了火电企业管理水平的高低，也直接影响着火电企业的经济效益，所以精细化燃料管理是火电企业经营的生命线、安全生产的保障线、成本管理的主控线。燃料作为占发电企业成本70％以上的巨大支出，做好精燃料管理工作有助于保证企业经营安全、抵御市场风险、持续提高企业竞争力。

经过多年努力，我国火力发电厂在不同程度上实现了数字化，但数字化的程度与实际要求还存在一些差距，主要是基础设备层的数字化程度不够，大量的底层基础设备仍采用模拟量或开关量信号进行控制，数字化程度低，且建设和维护成本高；数据的利用程度不足，随着基础设备层上传的数据逐渐增多，而其实时信息无法及时上传到上层的监控层和管理层，制约了上层高级应用软件的应用深度；数据挖掘的程度不够，大量的数据资源由于缺乏整合，数据分散并缺乏连贯性，管理人员很难从中得到有用信息从而做出有效决策。

结合电厂运行要求，建立一套适合于火电企业的煤场模型数字化、煤场动态实时化、煤场管理闭环化三化合一的数字化煤场，实现电厂燃料管理科学决策，提高电厂的生存能力和赢利水平，为电厂的煤场管理探索一个新的模式。通过数据追溯，消除管理盲区，实现企业生产的连续性，以提高效率，节约资源、创造效益。结合智能管理系统使用的电厂经验，结合实际生产过程中的技术痛点，有针对性的专项解决痛点、难点问题。

发明内容

本发明提出的基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，作为一个软硬结合的综合性系统，需要大量的基础信息数据作为支撑，能够实现煤场数据的动态实时监管，并提出基于物联网平台的科学管理方案，借助人工智能系统实现煤场及燃煤数据数字化、智能化，利用煤场相关设备及信息采集智能硬件，结合煤质化验设备和入场检测设备，实现燃煤数字化管理，为配煤掺烧、燃煤规划提供数据化参考依据，实现燃煤精益管理，为企业带来实际的经济效益。本发明要求建立从入场到评价的管理链，实现燃料的闭环管理，因此在总体方案架构上提出了煤场管理平台和燃煤数据中心，通过煤场管理平台和燃煤数据中心的构建，实现发电企业煤场管理的数字化、可视化、智能化。

本发明提供基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含以下模块及方案：

1、信息采集智能终端模块，是整个数字化煤场系统的基础信息采集设备，从智能继电器开始，到用作智能设备的其他传感器和连接器，通过这些信息采集智能终端，采集有关煤量、热值、全水分、硫分、温度或设备运行情况及监控等方面的信息，确定哪些部件能产生数据，并且保证数据采集的准确性、可靠性、实时性和多样性。

2、云计算信息处理系统模块，该模块是一体化融合网络接入、管控、优化、审计、运营等功能的高性能综合应用，稳定可靠、部署简单、快速定制。同时，这也是一款IDC产品解决方案，实现传统数据中心转为云数据中心，该系统封装了云基础云平台技术，从IaaS功能产品与管理、PaaS/SaaS支撑能力，到云认证计费、云监控等全业务云计算产品链。该处理系统能够实现对企业基础信息的数据汇总和处理，借鉴SIS设计思想与精益理念，对于燃料入厂计量、采样、制样、化验、煤场、掺配过程进行集中监控，通过组态控制画面与反馈异常信息进行现场过程监控，并通过云计算对燃煤的动态采购和调配操作进行辅助决策，依靠自动化设备实现智能化、自动化操作，提高企业数字化程度，并建立一个料场管理信息化共享平台，实现精益生产，达到生产投资利益最大化、提高工作效率和企业效益提高的战略目标。

3、三维数字化可视平台模块，是基于空间三维模型建立的煤场管理控制系统，通过空间三维模型与智能终端采集到的煤场数据同步，借助三维数字化可视平台，实现管理的数字化、智能化、可视化，变被动为主动，实现精细化管理和精益生产，直观显示能耗状况及能源消耗分布，可降本增效，增强了控制能源消耗，进一步丰富管理手段，集中化减少现场值守人员、可远程管理维护，降低了人力投入，一定程度上避免人为误操作产生的漏洞。并且系统通过定位与安防系统、门禁系统对接，实时直观查看场区内、楼内、楼层及具体机房的人员状况和工作人员位置，实现工作人员的可视化管理。

4、煤场管理平台方案，包含燃煤入场检测方案，对煤场来煤进行检测，依据来煤的煤质、数量、煤场情况、锅炉对配煤的需求，自动给出堆煤建议，实现燃煤入场的信息记录和燃煤信息数字化、智能化管理。煤场库存管理方案，对煤场实行自动分区，实现煤场信息的三维数字化实时智能监测，对煤场的燃煤煤质、数量、位置、温度、历史记录、视频资料、出入人员监测、电子围栏等信息实现云平台管理，更加智能化、规范化。燃煤调配规划方案，通过燃煤的煤质、位置、数量等信息，结合锅炉用煤信息，实现规范化的燃煤调配，利用三维数字化可视平台，对输煤、用煤过程进行智能监控，提出燃煤智能掺配和调配方案，实现燃煤调配使用的精益管理，对燃料严格把控，工作更透明，建立完善的防控体系。故障预警排除方案，借助三维数字化可视平台，提出故障提前排除、点检数字化记录、异常信息实时报警，保证生产和工作的安全和正常运行，为电厂提供完善的燃料管控方案，并结合数据库信息，智能化提出解决方案，解决点检难、人为操作疏漏、故障信息难以实时监测等痛点问题，实现对故障预警与排除的一体化智能解决平台。

5、燃煤数据中心模块，包含燃料质量分析方案，利用量热仪、测硫仪、工分仪、电子天平等煤质监测设备，对煤场入场燃煤进行煤质分析，并建立数据库，实现燃料信息数字化管理。煤场数据监测方案，利用温度监测、三维扫描装置、燃煤定位信息、电子围栏、员工定位信息、设备信息等，构建出煤场的三维数字化可视化平台，将煤场数据与可视化平台实时同步，并借助手机APP端，实现数据实时同步，使相应的管理人员能够对煤场情况实时把控。燃煤调配分析方案，对电厂锅炉燃煤煤质进行分析，建立数据库，分析燃煤需求，通过煤场燃煤数据，结合输煤设备，实现燃煤调配的数字化智能化。依靠燃煤数据中心和云计算信息处理系统，并结合人工智能技术，实现燃煤调配智能分析，并给出系统建议。燃煤采购信息方案，采集燃煤煤质信息及燃烧数据，通过云计算分析技术，建立燃煤采购档案，历史信息追溯，燃煤质量评估，合理化、科学化、规范化燃煤采购标准，从燃煤质量上把关，严格把控燃料质量，保证企业的正常生产和成本管控。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含对于燃煤煤质信息分析并通过数据库比对，借助人工智能和云智能系统进行分析评分，做出辅助决策，评估该批次燃煤的特征和使用建议。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含对每批次的燃煤入场信息上传并对燃煤入库建档，做出数据整理和台账记录，依据来煤状况，煤场情况，依据锅炉对配煤的需求，自动给出堆煤建议，指导工作人员选择煤场进行堆煤。并且以列表形式显示入厂煤信息，选中某个批次后，在列表下方显示该批次的入煤明细。用户还可以进行入厂煤的堆放操作。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含通过自动化手段，实时盘煤并自动进行信息记录，上传到系统中，自动计算燃煤吨数。并实现定期盘点(点检)及时提醒及数据入库，实现可视化库存管理。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含煤堆温度管理，建设一种红外热成像温度监测系统，能够自动巡检、监测温度并发出报警信号，具备图像识别和跟踪算法功能，是一种非接触、远距离热成像检测方案，抗干扰能力强，监测结果直观、准确、灵敏度高，能够实现温度数据联网，通过对设备实时数据的分析和预测，防止事故的发生，真正地做到防患以未然。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含煤场监控导航，通过温度监测系统、设备监测器、红外探测摄像头、电子围栏、工作人员定位等方案，实现煤场危险预警、人员位置管理、煤场视频信息实时同步，故障提前排除、点检数字化记录、异常信息实时报警。系统具有按照批次、供应商、来煤时间、运输方式、煤种等不同维度的煤场综合查询功能。系统可按煤质指标查询定位煤块，如量、质、价；可实时查看任意煤块内的量、质、价；可查看历史中任意时段各处的量、质、价记录。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含燃煤调配规划，在斗轮机上安装行走编码器、俯仰编码器、回转编码器及工作站信息，对于斗轮机运行情况进行监控。通过编码器的位置信息和空间几何算法，得出斗轮机空间实时位置，利用监视画面或模拟图形浏览斗轮机在特定时间内的运行轨迹及路径；斗轮机执行偏离分析：显示每一次斗轮机调度指令数据及对应的斗轮机曲线数据。

在上述方案优选的是所述基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，包含配煤掺烧规划，系统借助燃煤数据中心和人工智能，参考配煤掺烧模型，以锅炉设计参数、煤质信息、发电计划、负荷分布、煤场库存、历史掺配评价、设备运行工况等因素为基础，从锅炉数据监控、入炉煤质分析、掺配燃煤影响分析，到定位装置监控、堆取料机工况监控、掺配执行跟踪，不断进行配煤掺烧优化，生成精益、环保、经济、科学的掺配方案，并且系统支持模拟掺配、经济掺配多种方式，基于电厂负荷自动生成掺配列表，形成最优排序。

附图说明

图1为按照本发明的数字化煤场系统的方案流程图

图2为按照本发明的数字化煤场系统的系统架构图

具体实施方式

本发明的核心是提出一种基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，利用物联网设备和人工智能云计算系统，实现燃煤数字化管理，为配煤掺烧、燃煤规划提供数据化参考依据，实现燃煤精益管理，为企业带来实际的经济效益。为了使他人能够更好地理解学习本发明方案，下面将结合实际生产中的情节，对本发明实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在具体实施方式中所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施案例，在总体思路和内部方案没有做实质性改动和创新性设计的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。

实施案例1

基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，要求系统配置全方位信息采集智能终端，搭建云计算信息处理系统，并建立三维数字可视化平台。三维数字化可视平台是利用空间三维激光扫描技术和专业无人机航拍技术无死角的建立整个煤场以及电厂的三维虚拟化模型，并与智能终端采集到的煤场数据进行同步，在计算机上进行虚拟现实模拟，将整个煤场及电厂的情况，反应在三维模型上面，建立一个三维可视化平台。所有的信息和管理操作界面，都是建立在三维可视化平台上的。

煤场管理：燃煤入场时，通过信息采集设备，进行煤质自动检测分析，并将来煤信息自动上传到煤场管理平台，自动提出入场堆煤建议，进入煤场库存管理，进行自动分区，对各个区燃煤信息进行实时监测，并设立电子围栏，对人员进行严格出入管理，所有信息自动上传。在电厂需要用煤时，系统自动分析各区燃煤质量，与锅炉用煤需求进行最优配对，调动自动输煤设施，实现自动输煤，提出科学合理的燃煤掺烧配比方案，严格把控燃煤用煤输煤。在整体煤场管理中，借助信息采集设备和智能单元，建立故障/危险自动预警提示系统，定期检查故障排除，降低存煤自燃损耗，提高管理效率，保证安全生产和精益生产。

数据中心：整体系统方案是以燃煤数据中心为核心的，通过人工智能信息处理及云计算数据中心，智能分析燃煤从入场、库存、出场、配煤掺烧整体过程，结合实际锅炉及发电机组需求，通过线性和非线性两种算法进行模拟掺配计算，建立合理科学高效节能的配煤掺烧模型，提出动作建议及自动处理方案。

基于物联网、人工智能系统的数字化煤场系统，做到了从物理世界到逻辑世界到数据世界，从一个机房到一块地板，从一台设备到一个端口，从筒仓的容量到存储的容量，从预警信息到性能数据，真正做到察无遗余，毫末尽收。能够给予数据中心的管理者以一种超级的视觉能力，使我们可以打破物理空间与时间的制约，展示与再现任何时间的任何对象的任何信息，通过可视化技术服务于视觉系统，给企业提供最智能高效科学的管理方案。

Claims (6)

1.云计算信息处理系统模块，包括智慧工厂、数字化煤场的数据智能处理系统，其特征在于能够一体化融合网络接入、管控、优化、审计、运营等功能的高性能综合应用，对信息采集智能终端获取的数据进行汇总和计算处理，对于燃料入厂计量、采样、制样、化验、煤场、掺配过程进行集中监控，通过组态控制画面与反馈异常信息进行现场过程监控，并通过云计算对燃煤的动态采购和调配操作进行辅助决策。

2.三维数字化可视平台模块，其特征在于通过三维激光扫描和空间建模，建立煤场及电厂的可视化平台，实现数据同步，远程监控管理，通过电脑及手机等智能终端，在线实时监控。

3.煤场管理平台方案，提出了燃煤从入场、库存、调配、掺烧各个阶段的全程数字化可视化，其特征在于对燃煤信息自动采集分析并给出相应的自动堆煤、煤场分区、库存监控、智能调配，科学配煤掺烧等方案，并实现煤场管理的智能故障预警和排除机制。

4.燃煤数据中心模块，其特征在于对所有燃煤的信息进行自动处理计算，建立煤场台账，通过对煤场燃煤数据和电厂锅炉燃煤煤质进行分析，建立数据库，分析燃煤需求，结合输煤设备，智能生成燃煤调配分析方案，实现燃煤调配的数字化智能化。依靠燃煤数据中心和云计算信息处理系统，并结合人工智能技术，实现燃煤调配智能分析，燃煤配比掺烧、用煤调配，危机处理等智能化、数字化、自动化操作，并给出系统建议。

5.本发明中所含的燃煤调配规划方案，其特征在于在斗轮机上安装行走编码器、俯仰编码器、回转编码器及工作站信息，对于斗轮机运行情况进行监控。通过编码器的位置信息和空间几何算法，得出斗轮机空间实时位置，利用监视画面或模拟图形浏览斗轮机在特定时间内的运行轨迹及路径；斗轮机执行偏离分析：显示每一次斗轮机调度指令数据及对应的斗轮机曲线数据。

6.本发明中提到燃煤智能配煤掺烧规划，其特征在于系统借助燃煤数据中心和人工智能，参考配煤掺烧模型，以锅炉设计参数、煤质信息、发电计划、负荷分布、煤场库存、历史掺配评价、设备运行工况等因素为基础，从锅炉数据监控、入炉煤质分析、掺配燃煤影响分析，到定位装置监控、堆取料机工况监控、掺配执行跟踪，不断进行配煤掺烧优化，生成精益、环保、经济、科学的掺配方案，并且系统支持模拟掺配、经济掺配多种方式，基于电厂负荷自动生成掺配列表，形成最优排序。