CN110487331A

CN110487331A - 一种生物质燃料参数测量与管理方法

Info

Publication number: CN110487331A
Application number: CN201910781605.1A
Authority: CN
Inventors: 刘春国; 沈德明; 黄皎; 苟成全; 柏杨
Original assignee: Nanjing Keyuan Intelligent Technology Group Co Ltd; Cmc Clean Energy Peixian Co Ltd
Current assignee: Nanjing Keyuan Intelligent Technology Group Co Ltd; Cmc Clean Energy Peixian Co Ltd; Nanjing Sciyon Automation Group Co Ltd
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2019-11-22

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料参数测量与管理方法，包括：燃料信息采集系统、燃料信息处理系统、燃料信息管理系统、燃料信息输出系统。其中燃料信息采集系统包括测重系统、含水率自动检测门吊系统、温度实时监测系统，属于前端数据采集部分；燃料信息处理系统包括燃料参数运算处理模块，属于中间数据处理部分；燃料信息管理系统包括燃料品级标准及报价数据库、计价结算模块、报警模块、数据记录模块，属于数据管理部分；燃料信息输出系统，包括计价显示器、报警设备、手机APP，属于数据应用部分。生物质燃料参数测量与管理系统，大大提高燃料计量过程的客观性、准确性和效率，降低了生产成本，提高了生产自动化水平和管理水平，提高了安全生产可靠性。

Description

一种生物质燃料参数测量与管理方法

技术领域：

本发明涉及一种生物质燃料参数测量与管理方法。

背景技术：

清洁能源作为继煤炭、石油、天然气后的第四大能源库，对于资源总量大、可获取性强、资源与市场易实现匹配的生物质能源作为替代化石能源成为主要选项。

目前生物质电厂采购的生物质燃料，含水量过高会提高发电成本、降低经济效益，堆放时也会导致内部温度过高，带来安全隐患。在对燃料计价的过程中，需要先称重，获取燃料的毛重，再取样、烘干、化验测量手段获取含水率，结合这两个参数才能得到燃料的有效重量，这样传统的测量手段，周期长、效率低，工作量较大。同时，对于燃料的品质因数也无法进行保存记录，无法形成数据库。

大量生物质燃料堆放在料场，内部温度过高容易自燃，造成严重的安全事故与经济损失。传统的人工定时、定点的到料堆上采集温度的测量方法，工作量大、实时性低；在传统的电厂中，对采集到生物质燃料参数不能有效的统一管理，没有一套完整的燃料管理系统，大大降低了燃料管理的系统性、实时性；对于采集到的参数无法上传到云端，无法通过便携智能终端（如手机）实时查看，无法第一时间获取报警信息，使用方便性降低。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种生物质燃料参数测量与管理方法。

本发明所采用的技术方案有：一种生物质燃料参数测量与管理方法，包括燃料信息采集系统对生物质燃料的信息采集步骤，燃料信息处理系统对生物质燃料的信息处理步骤，燃料信息管理系统对生物质燃料的信息管理步骤，燃料信息输出系统对生物质燃料的信息输出步骤，

1）生物质燃料的信息采集：燃料信息采集系统中的测重系统和含水率自动检测门吊系统分别对应采集每批次来料车辆中生物质燃料的信息，来料车辆中生物质燃料在料场卸出后形成存储料堆，燃料信息采集系统中的温度实时监测系统采集存储料堆的信息，测重系统、含水率自动检测门吊系统以及温度实时监测系统将对应采集的信息通过LoRa通信方式传输给燃料信息处理系统；

2）生物质燃料的信息处理：燃料信息处理系统中的燃料参数运算处理模块处理来自所述燃料信息采集系统生成的本批次生物质燃料信息记录以及料堆信息记录，并输出本批次生物质燃料的燃料类型、平均含水率、有效重量以及存储料堆实时温度，并通过ModbusTCP接口输出给燃料信息管理系统；

3）生物质燃料的信息管理：燃料信息管理系统中的计价结算模块依据燃料品级标准及报价数据库得到本批次生物质燃料的最终报价，报警模块控制连接外部报警设备，数据记录模块用于存储批次燃料的管理记录形成历史数据。

4）生物质燃料的信息输出：燃料信息输出系统中的计价显示器显示本批次燃料的类型、有效总量、单价和总价，报警设备响应来自所述燃料信息管理系统输出的报警指示，手机APP通过通讯同步显示燃料信息管理系统输出的信息记录、报价结算信息和报警信息。

进一步地，所述测重系统采集每批次生物质燃料的来料净重的信息，含水率自动检测门吊系统采集每批次生物质燃料的类型和含水率的信息，温度实时监测系统采集存储料堆实时温度的信息。

进一步地，所述燃料信息采集系统中的测重系统设置在含水率自动检测门吊系统的正下方，测重系统用于对来料车辆进行满载和空载情况下的重量测量结果相减获取每批次生物质燃料的净重，并将结果送到燃料参数运算处理模块记录。

进一步地，所述含水率自动检测门吊系统包括门吊，在门吊的顶部和两侧的柱体上均设置一个水分测量仪，水分测量仪对于来料车辆上的生物质燃料进行多维度、多测点、不同梯度的测量，并将结果送到燃料参数运算处理模块进行处理。

进一步地，所述门吊的顶部和两侧的柱体上均设置一个通过液压动力驱动的伸缩杆，水分测量仪设于伸缩杆上，且门吊顶部的水分测量仪竖直设置，门吊两侧的水分测量仪水平设置。

进一步地，所述温度实时监测系统在存储料堆中不同位置的测点插入多个温度监测仪表，生并将监测结果实时送到燃料参数运算处理模块进行记录。

进一步地，所述燃料参数运算处理模块处理来自燃料信息采集系统生成本批次的燃料信息记录以及存储料堆的各测点温度信息记录，本批次的信息记录包括生物质燃料类型、批次、燃料净重、各水分测点记录，计算得到燃料的平均含水率、燃料有效重量，并通过ModbusTCP接口输出给所述燃料信息管理系统。

进一步地，所述的燃料品级标准及报价数据库是依据大量的经验值所形成的，即不同的含水率对应不同品质因数、不同品质因数和燃料类型对应不同单价。

进一步地，所述的计价结算模块根据所述燃料参数运算处理模块的平均含水率并参考燃料品级标准得到燃料品质因数，根据品质因数和燃料类型并参考报价数据库给出燃料的单价，并乘以燃料的有效重量得到最终的报价。

进一步地，所述的报警模块根据不同类型燃料燃点的80%设定为高温阈值，当燃料参数运算处理模块的不同测点的实时温度高于高温阈值时发出高温报警信息。

进一步地，所述的数据记录模块记录来自燃料参数运算处理模块输出的燃料信息，包括生物质燃料类型、批次、燃料平均含水率、有效重量、存储料堆的各测点温度，形成历史数据库。

进一步地，所述的计价显示器显示本批次燃料的类型、有效总量、单价和总价，将此信息展示给供应商，使计价过程公正、客观。

进一步地，所述的报警设备响应来自所述燃料信息管理系统输出的报警指示，如响起警铃，使工作人员作出反应。

进一步地，所述的手机APP同步接收并显示燃料管理信息记录信息、计价结算模块输出信息、报警信息。

本发明具有如下有益效果：

1）水分多维度、多梯度自动化测量。如含水率自动检测门吊系统的应用，提高进场燃料含水率的自动化测量，提高了工作效率；

2）燃料的自动计价。系统将“燃料品级标准及报价数据库”纳入“信息管理系统”中，提高了计价结算的自动化水平，使计价过程公正、客观；

3）燃料信息的有效管理。系统对全过程数据进行实时采集和控制，规范了数据记录管理和关键信息的输出与应用，实现了对燃料信息的有效管理；

4）高效的燃料信息查询；如：除传统的显示终端外，本发明新增手机APP等移动终端显示和获取燃料管理信息和安全报警信息，便于有关人员管理和应用相关信息；

5）为安全生产提供有效手段。如设置报警模块以及向手机APP发报警信息，提高有关人员及时处置安全生产的风险。

本发明大大提高燃料计量过程的客观性、准确性和效率，降低了生产成本，提高了生产自动化水平和管理水平，提高了安全生产可靠性。

附图说明：

图1本发明系统框架示意图。

图2、3来料含水率自动检测门吊系统示意图。

图4本发明系统流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明一种生物质燃料参数测量与管理方法，包括燃料信息采集系统对生物质燃料的信息采集步骤，燃料信息处理系统对生物质燃料的信息处理步骤，燃料信息管理系统对生物质燃料的信息管理步骤以及燃料信息输出系统对生物质燃料的信息输出步骤，

以下对各步骤进行详细说明：

3）生物质燃料的信息管理：燃料信息管理系统中的计价结算模块依据燃料品级标准及报价数据库得到本批次生物质燃料的最终报价，报警模块控制连接外部报警设备，数据记录模块用于存储批次燃料的管理记录形成历史数据；

本发明通过燃料信息采集系统采集每批次来料类型、净重和含水率以及存储料堆实时温度信息，由LoRa通信方式传输给所述燃料信息处理系统。燃料信息处理系统输出燃料类型、平均含水率、有效重量以及存储料堆实时温度，并通过ModbusTCP接口输出给所述燃料信息管理系统。燃料信息管理系统给出燃料的最终报价，并进行高温报警。通过报价显示器显示本批次燃料的类型、有效重量、单价以及总价，报警设备通过响起警铃进行高温报警，通过手机APP同步显示燃料信息管理系统接收所述燃料信息处理系统输出管理记录、结算信息和报警信息。

测重系统位于门吊的正下方，称重满载和空载的车辆重量M1、M2，得到燃料的净重M=M1-M2，将该值送到燃料信息处理系统中。

含水率自动检测门吊系统包括门吊21，在门吊21的顶部和两侧的柱体上均设置一个水分测量仪22，水分测量仪22对于来料车辆上的生物质燃料进行多维度、多测点、不同梯度的测量，并将结果送到燃料参数运算处理模块进行处理。

门吊21的顶部和两侧的柱体上均设置一个通过液压动力驱动的伸缩杆，水分测量仪22设于伸缩杆上，且门吊21顶部的水分测量仪22竖直设置，门吊21两侧的水分测量仪22水平设置。

含水率自动检测门吊系统，在装载有燃料的货车上方、左方、右方各设置一个水分测量仪（如图3、4），航车根据预先设置好的测量点移动位置，对于来料车辆上的燃料进行多维度、多测点、不同梯度的测量，并将结果送到燃料参数运算处理模块处理。

温度实时监测系统，使用正相关热敏电阻PTC测量温度，在存储料堆上不同的测点分别安装温度监测仪，实时监测其温度并送到燃料参数运算处理模块进行记录。不同的燃料对应不同的燃点，对该燃点进行降额至80%处理作为高温阈值，当存储料堆的温度大于该阈值时，高温报警模块发出报警信息，如响起警铃、发送短信、手机APP显示报警界面，提醒电厂进行高温处理。

数据记录模块记录来自燃料参数运算处理模块输出的燃料信息，包括生物质燃料类型、批次、燃料平均含水率、有效重量、存储料堆的各测点温度，形成历史数据库，可以通过手机APP远程查看。

计价显示器显示出本批次燃料的类型、有效重量、单价和总价，展示给供应商，使计价过程公正、客观。

手机APP通过4G网络，同步接收并显示燃料信息管理系统接收到的燃料管理信息记录信息、计价结算模块输出信息、报警信息，对电厂监视燃料的参数提供了非常便利的手段。

本发明中，装载生物质燃料的车辆停放在门吊系统下侧，门吊正下方安装有地磅称重系统，待车辆停稳后记录燃料的毛量M1。通过对车辆大小的判断来设定测点的数量和位置，一般情况下，在车辆的上方按照面积等分测点9个，在车辆的两侧按照高度等分测点各9个，共计27个测点。在门吊的上方和两侧各安装1个水分测量仪，通过手操器移动液压动力机械伸缩杆分别控制3个水分测量仪达到预定的位置，插入燃料内部，插入深度要达到测量杆总长度的80%以上。稳定6S时间，便可读取该点对应的含水率。不同的含水率体现出不同的阻抗值，通过相关电路处理获取初步含水率参数。再根据不同的生物质燃料种类、紧实程度、灰分含量等信息得到校准系数，并结合初步含水率得到最终的单点含水率，将结果上传至燃料参数运算处理模块。重复上述过程，待27个点对应的含水率全部得到后，燃料参数运算处理模块计算得到整车的平均含水率ρ。

待车辆将燃料卸载完成后，再次经过门吊下方的称重系统，得到车辆自身的重量M2，称重系统得出燃料的净重M（M=M1-M2），并将该参数通过LoRa通信送至燃料参数运算处理模块中，通过公式M_e=M*(1-ρ）的得到燃料的有效重量，该有效重量M_e为不含水分的燃料有效重量。

计价结算模块根据整车燃料平均含水率ρ并参考燃料品级标准得到该燃料的品质因数，根据品质因数和燃料类型并参考报价库信息得到燃料的单价P，根据公式V=M_e*P得到最终报价。

卸载下来的燃料堆放在料场，在料堆的不同地方以九宫格的方式找到不同的测点。温度监测仪的杆子长度为2米，传感器位于杆子的头部，根据实际需要插入不同的深度。燃料参数运算处理模块通过LoRa通信以10分钟为一个周期来读取不同测点的温度值，并通过ModbusTCP通信接口上传到报警模块中。报警模块预先根据燃料的不同类型设定了不同的燃点并以降额至80%作为高温阈值，实时对比温度实时监测系统输出的料堆温度，当料堆测点的温度大于高温报警阈值时进行报警输出。

数据记录模块记录来自燃料参数运算处理模块输出的燃料信息所形成的历史数据库，支持随时就地、远程查看历史数据，并为进一步完善燃料品级标准及报价数据库提供数据支撑。

手机APP可以随时查看来料的相关信息，包括燃料类型、平均含水率、品质因数、有效重量、单价、总价等信息，并同时能够实时获取料堆上的不同测点的温度值以及报警信息。对于高温险情能够提前做出预防措施，提高了生产的安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种生物质燃料参数测量与管理方法，包括燃料信息采集系统对生物质燃料的信息采集步骤，燃料信息处理系统对生物质燃料的信息处理步骤，燃料信息管理系统对生物质燃料的信息管理步骤，以及燃料信息输出系统对生物质燃料的信息输出步骤，其特征在于：

3）生物质燃料的信息管理：燃料信息管理系统中的计价结算模块依据燃料品级标准及报价数据库得到本批次生物质燃料的最终报价，报警模块控制连接外部报警设备，数据记录模块用于存储燃料的管理记录形成历史数据；

4）生物质燃料的信息输出：燃料信息输出系统中的计价显示器显示本批次生物质燃料的类型、有效总量、单价和总价，报警设备响应来自所述燃料信息管理系统输出的报警指示，手机APP通过通讯同步显示燃料信息管理系统输出的信息记录、报价结算信息和报警信息。

2.如权利要求1所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述测重系统采集每批次生物质燃料的来料净重的信息，含水率自动检测门吊系统采集每批次生物质燃料的类型和含水率的信息，温度实时监测系统采集存储料堆实时温度的信息。

3.如权利要求2所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述燃料信息采集系统中的测重系统设置在含水率自动检测门吊系统的正下方，测重系统用于对来料车辆进行满载和空载情况下的重量测量结果相减获取每批次生物质燃料的净重，并将结果送到燃料参数运算处理模块记录。

4.如权利要求3所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述含水率自动检测门吊系统包括门吊（21），在门吊（21）的顶部和两侧的柱体上均设置一个水分测量仪（22），水分测量仪（22）对于来料车辆上的生物质燃料进行多维度、多测点、不同梯度的测量，并将结果送到燃料参数运算处理模块进行处理。

5.如权利要求4所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述门吊（21）的顶部和两侧的柱体上均设置一个通过液压动力驱动的伸缩杆，水分测量仪（22）设于伸缩杆上，且门吊（21）顶部的水分测量仪（22）竖直设置，门吊（21）两侧的水分测量仪（22）水平设置。

6.如权利要求2所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述温度实时监测系统在存储料堆中不同位置的测点插入多个温度监测仪表，并将监测结果实时送到燃料参数运算处理模块进行记录。

7.如权利要求6所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述燃料参数运算处理模块处理来自燃料信息采集系统生成本批次的燃料信息记录以及存储料堆的各测点温度信息记录，本批次的信息记录包括生物质燃料类型、批次、燃料净重、各水分测点记录，计算得到燃料的平均含水率、燃料有效重量，并通过ModbusTCP接口输出给所述燃料信息管理系统。

8.如权利要求1所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述报警模块根据不同类型生物质燃料燃点的80%设定高温阈值，当燃料参数运算处理模块的不同测点的实时温度高于高温阈值时发出高温报警信息。

9.如权利要求8所述的生物质燃料参数测量与管理方法，其特征在于：所述数据记录模块记录来自燃料参数运算处理模块输出的燃料信息，包括生物质燃料类型、批次、燃料平均含水率、有效重量、料堆的各测点温度，形成历史数据库。