CN114625036B - 一种远程实时监控和报警的云平台及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及综合监控领域，尤其涉及一种远程实时监控和报警的云平台及其应用，所述云平台包括信息采集模块、云平台分析模块、优化处理模块，能够对炼油厂、天然气净化装置、石油化工厂，煤化工厂、烟道气脱硫和二氧化碳回收利用装置的工作情况和各项数据做实时的监控、分析和反馈，能够实现较少的工作人员对较多的厂区进行同步化管理，实现了少人甚至无人的集中化管理模式，提高了企业的工作效率和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及综合监控领域，尤其涉及一种远程实时监控和报警的云平台及其应用。
背景技术
随着数字化进程的不断发展，随着人工智能的日益普及，越来越多的企业将管理模式和操作模式与计算机和互联网联系到一起，打造出自动化的生产和生产过程监控和产品质量检测系统和工具，既节省了大量的人力投入，又为企业的经济效益贡献了力量。在炼油厂、石油化工厂等化工企业，在对二氧化碳、含硫化氢的气体组分或液体组分进行净化时，通常采用胺液吸收和再生技术，脱二氧化碳和硫化氢的胺溶液中往往会有醇胺降解产物和热稳定性盐不断积累的现象，不仅会造成胺液脱除能力和选择性下降，增加重沸器蒸汽用量，能耗增大，还会导致胺液发泡且难以消泡，从而增加吸收塔和再生塔的胺液夹带量，也会堵塞吸收塔和再生塔等设备。
现有技术中对于上述问题的解决办法还停留在人工监测维修，费时费力，还存在人工误差，将智能云平台运用到厂区的日常管理和生产监控的技术还属于本领域的技术空白，因此，开发一款能够对胺液系统生产环节各个技术指标的远程实时监控云平台对企业实现现代化和数字化十分必要。
发明内容
本发明的第一个方面提供了一种远程实时监控和报警的云平台，所述云平台包括信息采集模块、云平台分析模块、优化处理模块。
作为一种优选的实施方式，所述信息采集模块采用信息采集器采集生产环节中技术指标的信息。
优选的，所述信息采集器用于将采集的信息传送至云平台分析模块。
优选的，所述技术指标包括HSS含量、吸收塔和再生塔温度、气体处理量、贫液流量、富液流量和操作压力。
优选的，所述信息采集器包括数据库接口和红外温度成像仪。
优选的，所述数据库接口包括DCS数据库和LIMS数据库。
优选的，所述数据库接口用于接收实验室对于HSS含量检测的数据；所述红外温度成像仪用于对吸收塔和再生塔的全塔温度进行实时监测。
HSS为在脱硫胺液中产生的一类热稳定盐，当HSS积累到一定含量时不仅会导致脱硫胺溶液的脱硫性能下降，为重沸器的能耗带来压力，还会导致脱硫胺溶液发泡，且难以消泡，造成管道的堵塞和腐蚀，有安全隐患，影响脱硫工艺的效率。现有技术中采用人工采样检测的方式对脱硫胺溶液进行检测，但往往因为人工的疏忽或误差造成一定的经济损失。申请人将DCS数据库和LIMS数据库接入到本发明的云平台中，数据库中采样的数据实时的传送至云平台中进行分析处理，免去了人工判断和预测的时间和误差，还提高了经济效率和判断精准度。
作为一种优选的实施方式，所述云平台分析模块用于对生产环节中技术指标的信息进行分析处理并转化为数字信号。
优选的，所述云平台分析模块包括智能分析模块、历史数据模块、预警模块、警报模块、数据传送模块。
优选的，所述智能分析模块用于接收信息采集模块传送的信息，并进行智能分析处理，依据智能分析模块预先设置的数据范围，将信息传送至历史数据模块或预警模块或警报模块。
优选的，所述智能分析处理包括依据系统特定的算法对数据采集模块传送的信息进行处理，判断溶剂发泡情况、管道腐蚀和堵塞情况、再沸器的蒸汽量和热负荷状况，并预测下次胺溶液清洗的时间，将判断和预测内容转换为数据。
优选的，所述数据低于预先设置的数据范围时，将数据传送至历史数据模块。
优选的，所述历史数据模块用于存储低于数据范围的数据，方便管理人员对数据进行统计和分析。
优选的，所述数据落入预先设置的数据范围时，将数据传送至预警模块。
优选的，所述预警模块用于预警管理人员技术指标已经落入预先设置的数据范围，需要在设定时间内对相关生产环节进行预测性处理。
优选的，所述数据高于预先设置的数据范围时，将数据传送至警报模块。
优选的，所述警报模块用于警示管理人员技术指标已经高于预先设置的数据范围，需要立即对相关生产环节进行处理。
优选的，所述数据传送模块用于接收历史数据模块、预警模块、警报模块的数据并将数据传送至终端处理模块。
现有技术中企业往往通过在多处设置流量、压力、和温度传感器等设备来监测生产环节的情况，但多个不同的设备同时管理为企业带来了难度，需要多个工人监测维护。本申请中通过红外温度成像仪对吸收塔和再生塔的温度进行实时监测，实现了全塔温度的可视化，避免了塔的某些部位因没有安装温度传感器而造成数据缺失。此外，红外温度成像仪的测温范围广，仅需少量的红外温度成像仪即可对全塔进行测温，解决了现有技术中多个不同探测器带来的数据分散、难于维护的问题。
红外温度成像仪所测得的温度经智能分析模块中特定的算法处理后，可以依据温度范围判断出再沸器的蒸汽量和热负荷状况、脱硫胺溶液的发泡情况，进而判断出管道的腐蚀和堵塞情况，基于以上数据，依据算法还可以预测出下次脱硫胺溶液的清洗准确时间，通过红外温度成像仪同时解决了多个数据收集的问题，真正的实现了集中控制和统一管理，减少了操作人员的数量，可以做到少人甚至无人的管理模式。
通过智能分析模块中特定的算法处理，将处理后的数据自动的按照预先设置的范围分成三类，分别进入历史数据模块、预警模块、警报模块，后续对应不同的处理方式，大大的降低了人工处理的工作量和判断误差，实现了全自动化智能化的运营模式，还能做到实时数据有记录，错误数据可溯源，全部数据有统计，其工作效率和经济效益是现有技术中人工处理方式所不能比拟的。
作为一种优选的实施方式，所述优化处理模块用于接收数字信号转化为操作指示，并对厂区运营情况进行优化。
所述优化处理模块包括数据接收模块、故障处理模块、系统优化模块。
所述数据接收模块用于接收来自数据传送模块的数据，转化成相应的数据信号传递至故障处理模块，将天然气净化装置的数据传递至系统优化模块。
所述故障处理模块用于接收来自数据接收模块的数据信号，并以指示灯的形式对管理人员进行提示。
所述指示灯分为绿灯、黄灯、红灯；所述绿灯表示运转正常，所述黄灯表示故障预警，所述红灯表示故障警报；所述红灯还配置有语音播报器，用来提示管理人员处理故障。
所述系统优化模块采用分析方法对厂区能耗情况进行优化。
所述是指当系统处于某状态时所具有的最大做功能力，具体可表示为：Ex＝(H-H0)-t0(S-S0)，其中，t0为环境温度(℃)；H为工质的焓(kJ)；H0为环境温度下工质的焓(kJ)；S为工质的熵(kJ)；S0为环境温度下工质的熵(kJ)；
其中，实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质。
通过比较，厂区内MDEA循环系统的循环泵和气体压缩机用电量为最高，以此为例进行分析如下：
气体压缩机的压缩过程损失计算公式如下，其中1，2为压缩前、后状态。
ΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+WcΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+Wc
其中，t0为环境温度(℃)；h为工质的焓(kJ)；S为工质的熵(kJ)；
S0为环境温度下工质的熵(kJ)；WC为压缩机功率(kW)。
换热器中损失计算公式如下：
ΔEx＝ΣEx，in–ΣEx，out
其中，Ex,in为进入换热器的值(kJ)；Ex,out为离开换热器的/>值(kJ)。
根据装置的工艺流程及主要耗能工艺设备，建立平衡方程式如下：
E1c1+E4c4＝E2c2+E3c3E1c1+E4c4＝E2c2+E3c3
E3c3+E5c5+E11c11+E12c12＝E4c4+E6c6+E14c14E3c3+E5c5+E11c11+E12c12＝E4c4+E6c6+E14c14
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E15c15＝E17c17+E18c18E15c15＝E17c17+E18c18
其中，Ex为物流点1-18的值(kJ)；cx为物流点1-18的/>单位成本(元/kJ)，物流点为MDEA循环系统和气体系统中需要用电的环节。
一共有18个未知数，只有5个经济平衡方程，为使方程有解，建立辅助方程如下：
(1)压缩单元的入口与出口以及出口干气的单位成本取为相等，即：c6＝c7＝c14；
(2)取装置终端产品的单位成本相等，即：c17＝c18；
(3)原料气接近于环境态，取其单位成本为零，即：c12＝0；
(4)燃料气物理忽略不计；
(5)干气的单位成本c按照如下公式计算：
其中，Q为干气量(m3/h)；Q13为13号物流的流量(m3/h)；e17为17号物流点的物流
通过以上方程计算原工艺中压缩工艺的损失，换热过程的/>损失，优化后流程损失，换热/>损失及/>效率，以达到优化节能的目的。
本发明的第二个方面提供了一种远程实时监控和报警的云平台的应用，应用于炼油厂、天然气净化装置、石油化工厂，煤化工厂、烟道气脱硫和二氧化碳回收利用装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.通过设置信息采集模块、云平台分析模块、优化处理模块，能够对炼油厂、天然气净化装置、石油化工厂，煤化工厂、烟道气脱硫和二氧化碳回收利用装置的工作情况和各项数据做实时的监控、分析和反馈，能够实现较少的工作人员对较多的厂区进行同步化管理，实现了少人甚至无人的集中化管理模式，提高了企业的工作效率和经济效益。
2.通过运用现代化的人工智能算法、程序化的信息分析模式、全自动的报警系统替代了化工厂中传统的人工检测、人工预警，本发明所提供的云平台突破性的弥补了本领域的技术空白，为化工厂的技术指标监测提供了新的解决办法。
3.通过设置数据库接口将实验室数据实时的传送至云平台系统内进行分析处理，打破了地域和距离的限制，真正实现了远程实时监控，数据传送更快、更精准，实现了超长期连续监测零误差的技术革新。
4.通过设置红外温度探测系统优化了现有技术中使用温度传感器、液位传感器和流量器等对吸收塔和再生塔各项指标的监控，能够做到一个红外温度探测系统监测吸收塔和再生塔的全温度分布，并由特定的算法程序根据温度变化判断各项指标的情况，实现了集中化管理，简化了系统程序，提高了云平台的工作效率。
5.通过设置诊断分析模块将所采集的数据进行全计算机分析处理，相比于传统的人工手动分析具有更快速、更精确、效率高、出错少的优点，无需管理人员介入，全程自动化。
6.通过设置历史数据模块将非预警性和非警报性数据存储起来，便于管理人员将一定周期内的数据进行统计分析并对生产流水线进行预判性调整，防患于未然。
7.通过设置预警模块对技术指标进行筛查，可以给管理人员留出足够的提前量以提前处理即将发生警报的技术环节，避免因操作不及时造成安全事故和经济损失。
8.通过系统优化模块对炼油厂胺液净化工艺进行优化，采用分析的方法，对各个工艺环节进行优化，降低了工艺过程的耗能量，提高了能源的利用率，大幅的提高了企业的经济效益，对企业有积极的意义。
9.本发明所述的云平台分析模块安装有先进的软件程序和算法系统，能够将前端环节的数据信息顺畅、及时、无遗漏的进行分析处理，依据设定的程序判断各个指标的情况，并能够预测性的指示系统下一次维护时间，具有可靠性高、便捷度高的优点，对企业的管理和生产有革命性的进步。
10.本发明所述的云平台系统适用范围广、操作难度低、安装成本低、使用寿命长，适用于大中小型企业的生产管理，能够显著提高企业的生产效率和经济效益，是石油化工领域净化环节的革新突破。
附图说明
图1是一种远程实时监控和报警的云平台的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
一种远程实时监控和报警的云平台，所述云平台包括信息采集模块、云平台分析模块、优化处理模块。
所述信息采集模块采用DCS数据库和LIMS数据库接收HSS含量信息，采用红外温度成像仪采集吸收塔和再生塔温度信息。
所述云平台分析模块智能分析模块、历史数据模块、预警模块、警报模块、数据传送模块。智能分析模块接收信息采集模块传送的信息，依据算法进行处理，判断溶剂发泡情况、管道腐蚀和堵塞情况、再沸器的蒸汽量和热负荷状况，并预测下次胺溶液清洗的时间，将判断和预测内容转换为数据；所述数据高于预先设置的数据范围时，将数据传送至警报模块。
所述优化处理模块包括数据接收模块、故障处理模块、系统优化模块。数据接收模块接收来自警报模块的数据信息，红色指示灯亮起，同时伴有语音播报，提示管理员立即处理。
所述系统优化模块采用分析方法对厂区能耗情况进行优化。
气体压缩机的压缩过程损失计算公式如下，其中1，2为压缩前、后状态。
ΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+WcΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+Wc
其中，t0为环境温度(℃)；h为工质的焓(kJ)；S为工质的熵(kJ)；
S0为环境温度下工质的熵(kJ)；WC为压缩机功率(kW)。
换热器中损失计算公式如下：
ΔEx＝ΣEx，in–ΣEx，out
其中，Ex,in为进入换热器的值(kJ)；Ex,out为离开换热器的/>值(kJ)。
根据装置的工艺流程及主要耗能工艺设备，建立平衡方程式如下：
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其中，Ex为物流点1-18的值(kJ)；cx为物流点1-18的/>单位成本(元/kJ)，物流点为MDEA循环系统和气体系统中需要用电的环节。
一共有18个未知数，只有5个经济平衡方程，为使方程有解，建立辅助方程如下：
(1)压缩单元的入口与出口以及出口干气的单位成本取为相等，即：c6＝c7＝c14；
(2)取装置终端产品的单位成本相等，即：c17＝c18；
(3)原料气接近于环境态，取其单位成本为零，即：c12＝0；
(4)燃料气物理忽略不计；
(5)干气的单位成本c按照如下公式计算：
其中，Q为干气量(m3/h)；Q13为13号物流的流量(m3/h)；e17为17号物流点的物流
通过计算可知，原工艺中压缩工艺的损失为28.146MJ/h；换热过程的/>损失为44.457MJ/h。优化后流程/>损失为24.511MJ/h；换热/>损失为39.489MJ/h。/>效率约提升了12％，达到了预期的节能目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种远程实时监控和报警的云平台，其特征在于，所述云平台包括信息采集模块、云平台分析模块、优化处理模块；
所述信息采集模块采用信息采集器采集生产环节中技术指标的信息；
所述信息采集器用于将采集的信息传送至云平台分析模块；所述信息采集器包括数据库接口和红外温度成像仪；所述数据库接口用于接收实验室对于HSS含量检测的数据；所述红外温度成像仪用于对吸收塔和再生塔的全塔温度进行实时监测；
所述信息采集模块采用DCS数据库和LIMS数据库接收HSS含量信息，采用红外温度成像仪采集吸收塔和再生塔温度信息；
所述云平台分析模块用于对生产环节中技术指标的信息进行分析处理并转化为数字信号；
所述云平台分析模块智能分析模块、历史数据模块、预警模块、警报模块、数据传送模块；智能分析模块接收信息采集模块传送的信息，依据算法进行处理，判断溶剂发泡情况、管道腐蚀和堵塞情况、再沸器的蒸汽量和热负荷状况，并预测下次胺溶液清洗的时间，将判断和预测内容转换为数据；所述数据高于预先设置的数据范围时，将数据传送至警报模块；
所述数据低于预先设置的数据范围时，将数据传送至历史数据模块；所述历史数据模块用于存储低于数据范围的数据，方便管理人员对数据进行统计和分析；
所述数据落入预先设置的数据范围时，将数据传送至预警模块；所述预警模块用于预警管理人员技术指标已经落入预先设置的数据范围，需要在设定时间内对相关生产环节进行预测性处理；
所述数据高于预先设置的数据范围时，将数据传送至警报模块；所述警报模块用于警示管理人员技术指标已经高于预先设置的数据范围，需要立即对相关生产环节进行处理；
所述数据传送模块用于接收历史数据模块、预警模块、警报模块的数据并将数据传送至终端处理模块；
所述优化处理模块用于接收数字信号转化为操作指示，并对厂区运营情况进行优化，包括数据接收模块、故障处理模块、系统优化模块；数据接收模块接收来自警报模块的数据信息，红色指示灯亮起，同时伴有语音播报，提示管理员立即处理；
所述系统优化模块采用分析方法对厂区能耗情况进行优化；
气体压缩机的压缩过程损失计算公式如下，其中1，2为压缩前、后状态；
ΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+WcΔEx＝(h1-h2)-t0(S-S0)+Wc
其中，t0为环境温度(℃)；h为工质的焓(kJ)；S为工质的熵(kJ)；S0为环境温度下工质的熵(kJ)；WC为压缩机功率(kW)；
换热器中损失计算公式如下：
ΔEx＝ΣEx，in–ΣEx，out
其中，Ex,in为进入换热器的值(kJ)；Ex,out为离开换热器的/>值(kJ)；
根据装置的工艺流程及主要耗能工艺设备，建立平衡方程式如下：
E1c1+E4c4＝E2c2+E3c3E1c1+E4c4＝E2c2+E3c3
E3c3+E5c5+E11c11+E12c12＝E4c4+E6c6+E14c14E3c3+E5c5+E11c11+E12c12＝E4c4+E6c6+E14c14
E6c6+E8c8+E10c10＝E5c5+E7c7+E9c9E6c6+E8c8+E10c10＝E5c5+E7c7+E9c9
E7c7+E9c9+E14c14E8c8+E10c10+E13c13+E15c15+E18c18＝E7c7+E9c9+E14c14＝E8c8+E10c10+E13c13+E15c15+E18c18
E15c15＝E17c17+E18c18E15c15＝E17c17+E18c18
其中，Ex为物流点1-18的值(kJ)；cx为物流点1-18的/>单位成本(元/kJ)，物流点为MDEA循环系统和气体系统中需要用电的环节；
一共有18个未知数，只有5个经济平衡方程，为使方程有解，建立辅助方程如下：
(1)压缩单元的入口与出口以及出口干气的单位成本取为相等，即：c6＝c7＝c14；
(2)取装置终端产品的单位成本相等，即：c17＝c18；
(3)原料气接近于环境态，取其单位成本为零，即：c12＝0；
(4)燃料气物理忽略不计；
(5)干气的单位成本c按照如下公式计算：
其中，Q为干气量(m3/h)；Q13为13号物流的流量(m3/h)；e17为17号物流点的物流。
2.一种根据权利要求1所述的远程实时监控和报警的云平台的应用，其特征在于，应用于炼油厂、天然气净化装置、石油化工厂，煤化工厂、烟道气脱硫和二氧化碳回收利用装置。
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