CN117628528A - 一种锅炉燃烧数字化火检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉燃烧数字化火检系统及方法，属于锅炉技术领域。一种锅炉燃烧数字化火检系统包括数据采集模块、监控模块、人机界面模块和自适应调整模块，通过部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，这样确保数据在时间轴上的一致性，同时有助于对多个传感器的数据进行比较和分析，还可以及时的发现系统中出现的故障并进行维修，从而避免故障进一步扩大，进而有效的保障系统的正常运行。

Description

一种锅炉燃烧数字化火检系统及方法

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉燃烧数字化火检系统及方法。

背景技术

数字化火检系统通常采用传感器、控制器和数字化算法，以实时监测燃烧状态、提高燃烧效率并确保安全运行。

且对比文件CN 114754667 A公开了一种火电厂锅炉炉壁膨胀数字化监测系统，包括数据采集模块、数据传输模块、存储模块、监控模块；所述数据采集模块用于将采集的锅炉炉壁X轴、Y轴、Z轴的位移数据整合并加入信息标签形成监测数据包；所述数据传输模块用于将监测数据包传送至监测模块；所述存储模块用于将所述监测数据包保存至本地SD卡；所述监测模块将监测数据包内X轴、Y轴和Z轴数据与设定安全阈值进行比较，如果超出设定安全阈值，则产生报警信号，并将报警信号进行远程显示。本发明相较于传统监测系统，能够有效减小人为误差，很大程度提高了工作效率。

但是对比文件中虽然可以减小人为误差，但是无法同一时间对传感器进行数据收集操作，这样对不同传感器输送到系统中的数据存在一定的时间差，这样可能会造成系统运行中一些位置出现故障，但是由于数据传输过程中的时间差，造成故障不断扩大，最终导致系统无法运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锅炉燃烧数字化火检系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种锅炉燃烧数字化火检系统，所述一种锅炉燃烧数字化火检系统包括数据采集模块、监控模块、人机界面模块和自适应调整模块；

所述数据采集模块用于定期采集传感器数据，并对采集到的数据进行预处理；

所述监控模块用于启动远程监控功能，并允许操作员通过互联网连接监测系统状态；

所述人机界面模块可以让操作员可以直观地了解关键参数、报警信息和系统状态；

所述自适应调整模块根据历史数据进行学习，并系统参数以适应不同工况和变化，然后根据学习到的信息不断优化燃烧策略；

所述数据采集模块采集的数据会输送到火检系统中，此时监控模块会对火检系统中输送的数据进行监控操作，若监控模块监测到火检系统出现故障时，操作人员可以通过人机界面模块对火检系统进行手动控制，且火检系统通过自适应调整模块可以根据历史数据进行学习，并提高系统的智能性和适用性。

优选地，所述数据采集模块包括有实时数据采集模块和数据校准模块；

所述实时数据采集模块用于实时从传感器中获取数据；

所述数据校准模块基于实时数据采集模块获取的数据基础上，对采集到的数据进行校准，并让采集的数据符合实际物理量。

优选地，所述监控模块包括有远程监控系统搭建模块、实时监控模块和远程调整模块；

所述远程监控系统搭建模块用于部署远程监控系统，建立服务器，并用于接收、存储和显示从数字化火检系统中传输过来的数据；

所述实时监控模块用于实时监测数字化火检系统的运行状态，并设置远程通知机制，当数字化火检系统发生异常以及触发警报时，通过邮件、短信通知相关人员。

优选地，所述远程调整模块基于实时监控模块中触发警报的基础上，让具备远程调整权限的人员通过安全认证方式获得访问权限，然后通过远程调整界面调整数字化火检系统的参数。

优选地，所述人机界面模块包括有人机交互模块、模拟模块和手动控制模块；

所述人机界面模块用于简化用户与系统互动的流程，并减少不必要的步骤，同时使用直观的按钮、开关和滑块，让操作人员能够轻松的调整和控制火检系统；

所述手动控制模块基于数字系统中出现故障的基础上，可以切换到手动模式；

所述模拟模块用于定期进行系统模拟以及演练。

优选地，所述自适应调整模块包括特征提取模块和调整模型参数；

所述特征提取模块用于从原始数据中提取有用的特征，并捕捉系统运行的特性，然后根据捕捉的特性建立系统的数学模型进行训练；

所述调整模型参数用于根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并保持模型的准确性和适应性。

优选地，一种锅炉燃烧数字化火检方法，包括以下步骤：

S1、数据采集：首先确定数据采集的频率，并对不同传感器采集到的数据进行采集时间同步，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，此时实时地从传感器中获取数据，且采集到的数据会进行预处理操作，包括去除噪声、异常值、缺失值，同时进行预处理操作的数据需要进行平滑处理，以及数据校准操作；

S2、远程监控和调整：当采集的数据进行过预处理后，会输送到数字化火检系统中，且输送到数字化火检系统中的数据会将实时数据、事件和状态信息传输到远程监控系统，若监控过程中发现数字化火检系统出现异常时，会通过邮件以及短信通知操作人员，此时操作人员通过远程调整界面，进行数字化火检系统的参数调整操作，让数字化火检系统恢复正常状态；

S3、人机交互：且输送到数字化火检系统的数据会以图表的形式显示在人机界面上，若在人机界面中发现系统状态异常，操作人员通过远程调整界面后还无法让火检系统无法正常运行时，此时通过人工干预来调整和控制系统的运行状态；

S4、自适应调整：对火检系统中收集的原始数据进行特征提取操作，并从原始数据中提取有用的特征，以捕捉系统运行的特性，然后根据决策树以及捕捉的特性建立数学模型，并进行训练，再根据系统运行过程中，允许模型进行在线学习，即不断接收新数据并调整自身，然后根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并提高系统的智能性和适应性。

优选地，所述S1还包括以下步骤：

S1-1、安装传感器：在数据采集模块进行实时采集传感器数据的基础上，首先需要根据锅炉燃烧系统的设计和要求，确定传感器的安装位置，然后根据传感器的类型，将传感器安装到锅炉燃烧系统中，并将传感器的电缆引出并连接到数字化火检系统的控制单元，最后进行传感器的校准，让其准确测量并输出正确的参数值；

S1-2、时间同步：当传感器安装完成后，确定数据采集的频率，并部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，确保其能够与国际标准时间(UTC)或其他准确时间源同步，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，以便从时间同步服务器获取准确的时间信息，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据。

优选地，所述S3还包括以下步骤：

S3-1、人机界面：输送到火检系统中的数据，会以图表的形式展现在人机界面，然后让操作员可以直观的了解系统参数、报警信息和系统状态；

S3-2、手动模式：若在人机界面中发现系统状态异常，并且让火检系统无法正常运行时，此时操作人员在系统中进行认证，认证成功后获取控制权限，使用工具与仪器进行故障诊断，并确定故障的原因，然后根据系统出现的异常，进行调整参数、启停设备、切换模式、清理设备操作，执行完手动控制操作后，对系统状态进行再次检查，确保系统处于稳定状态，若系统状态恢复正常，则结束手动控制，并归还控制权限。

优选地，所述S3还包括以下步骤：

S3-3、模拟与演练：且操作人员会定期在人机界面上进行系统模拟操作数字化火检系统的具体步骤，且操作熟练后，会进行模拟操作考试，从而加深火检系统的操作流程，且在考试过程中系统提示操作错误时，会弹出演示步骤，让操作员了解操作此步骤的作用。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1)本发明中，通过部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，这样确保数据在时间轴上的一致性，同时有助于对多个传感器的数据进行比较和分析，还可以及时的发现系统中出现的故障并进行维修，从而避免故障进一步扩大，进而有效的保障系统的正常运行。

2)本发明中，通过操作人员会定期在人机界面上进行系统模拟操作数字化火检系统的具体步骤，且操作熟练后，会进行模拟操作考试，从而加深火检系统的操作流程，且在考试过程中系统提示操作错误时，会弹出演示步骤，让操作员了解操作此步骤的作用，这样会让操作员快速的了解系统，并能快速使用操作系统，从而在一定程度上提高了系统的有效性和效率，同时有效的缩短了操作员熟悉控制系统的时间，还在一定的基础上提高了提升机的工作效率。

3)本发明中，通过火检系统无法正常运行时，此时操作人员使用工具与仪器进行故障诊断，并确定故障的原因，然后根据系统出现的异常，进行调整参数、启停设备、切换模式、清理设备操作，执行完手动控制操作后，对系统状态进行再次检查，确保系统处于稳定状态，若系统状态恢复正常，则结束手动控制，并归还控制权限，这样可以在系统出现故障后，及时切换到人工操作，从而保证了系统的正常运行，进而提高了锅炉的工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体系统流程示意图；

图2为本发明的一种锅炉燃烧数字化火检方法流程示意图。

具体实施方式

实施例：请参阅图1，一种锅炉燃烧数字化火检系统，一种锅炉燃烧数字化火检系统包括数据采集模块、监控模块、人机界面模块和自适应调整模块；

数据采集模块用于定期采集传感器数据，并对采集到的数据进行预处理；

监控模块用于启动远程监控功能，并允许操作员通过互联网连接监测系统状态；

人机界面模块可以让操作员可以直观地了解关键参数、报警信息和系统状态；

自适应调整模块根据历史数据进行学习，并系统参数以适应不同工况和变化，然后根据学习到的信息不断优化燃烧策略；

数据采集模块采集的数据会输送到火检系统中，此时监控模块会对火检系统中输送的数据进行监控操作，若监控模块监测到火检系统出现故障时，操作人员可以通过人机界面模块对火检系统进行手动控制，且火检系统通过自适应调整模块可以根据历史数据进行学习，并提高系统的智能性和适用性。

数据采集模块包括有实时数据采集模块和数据校准模块；

实时数据采集模块用于实时从传感器中获取数据；

数据校准模块基于实时数据采集模块获取的数据基础上，对采集到的数据进行校准，并让采集的数据符合实际物理量。

监控模块包括有远程监控系统搭建模块、实时监控模块和远程调整模块；

远程监控系统搭建模块用于部署远程监控系统，建立服务器，并用于接收、存储和显示从数字化火检系统中传输过来的数据；

实时监控模块用于实时监测数字化火检系统的运行状态，并设置远程通知机制，当数字化火检系统发生异常以及触发警报时，通过邮件、短信通知相关人员。

远程调整模块基于实时监控模块中触发警报的基础上，让具备远程调整权限的人员通过安全认证方式获得访问权限，然后通过远程调整界面调整数字化火检系统的参数。

人机界面模块包括有人机交互模块、模拟模块和手动控制模块；

人机界面模块用于简化用户与系统互动的流程，并减少不必要的步骤，同时使用直观的按钮、开关和滑块，让操作人员能够轻松的调整和控制火检系统；

手动控制模块基于数字系统中出现故障的基础上，可以切换到手动模式；

模拟模块用于定期进行系统模拟以及演练。

自适应调整模块包括特征提取模块和调整模型参数；

特征提取模块用于从原始数据中提取有用的特征，并捕捉系统运行的特性，然后根据捕捉的特性建立系统的数学模型进行训练；

调整模型参数用于根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并保持模型的准确性和适应性。

请参阅图2，一种锅炉燃烧数字化火检方法，包括以下步骤：

S1、数据采集：首先确定数据采集的频率，并对不同传感器采集到的数据进行采集时间同步，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，此时实时地从传感器中获取数据，且采集到的数据会进行预处理操作，包括去除噪声、异常值、缺失值，同时进行预处理操作的数据需要进行平滑处理，以及数据校准操作；

S2、远程监控和调整：当采集的数据进行过预处理后，会输送到数字化火检系统中，且输送到数字化火检系统中的数据会将实时数据、事件和状态信息传输到远程监控系统，若监控过程中发现数字化火检系统出现异常时，会通过邮件以及短信通知操作人员，此时操作人员通过远程调整界面，进行数字化火检系统的参数调整操作，让数字化火检系统恢复正常状态；

S3、人机交互：且输送到数字化火检系统的数据会以图表的形式显示在人机界面上，若在人机界面中发现系统状态异常，操作人员通过远程调整界面后还无法让火检系统无法正常运行时，此时通过人工干预来调整和控制系统的运行状态；

S4、自适应调整：对火检系统中收集的原始数据进行特征提取操作，并从原始数据中提取有用的特征，以捕捉系统运行的特性，然后根据决策树以及捕捉的特性建立数学模型，并进行训练，再根据系统运行过程中，允许模型进行在线学习，即不断接收新数据并调整自身，然后根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并提高系统的智能性和适应性。

S1还包括以下步骤：

S1-1、安装传感器：在数据采集模块进行实时采集传感器数据的基础上，首先需要根据锅炉燃烧系统的设计和要求，确定传感器的安装位置，然后根据传感器的类型，将传感器安装到锅炉燃烧系统中，并将传感器的电缆引出并连接到数字化火检系统的控制单元，最后进行传感器的校准，让其准确测量并输出正确的参数值；

S1-2、时间同步：当传感器安装完成后，确定数据采集的频率，并部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据。

具体的，当传感器安装完成后，确定数据采集的频率，并部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，确保其能够与国际标准时间(UTC)或其他准确时间源同步，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，以便从时间同步服务器获取准确的时间信息，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，确保数据在时间轴上的一致性，同时有助于对多个传感器的数据进行比较和分析，还可以及时的发现系统中出现的故障并进行维修，从而避免故障进一步扩大，进而有效的保障系统的正常运行。

S3还包括以下步骤：

S3-1、人机界面：输送到火检系统中的数据，会以图表的形式展现在人机界面，然后让操作员可以直观的了解系统参数、报警信息和系统状态；

S3-2、手动模式：若在人机界面中发现系统状态异常，并且让火检系统无法正常运行时，此时操作人员在系统中进行认证，认证成功后获取控制权限，使用工具与仪器进行故障诊断，并确定故障的原因，然后根据系统出现的异常，进行调整参数、启停设备、切换模式、清理设备操作，执行完手动控制操作后，对系统状态进行再次检查，确保系统处于稳定状态，若系统状态恢复正常，则结束手动控制，并归还控制权限。

具体的，通过若在人机界面中发现系统状态异常，并且让火检系统无法正常运行时，此时操作人员在系统中进行认证，认证成功后获取控制权限，使用工具与仪器进行故障诊断，并确定故障的原因，然后根据系统出现的异常，进行调整参数、启停设备、切换模式、清理设备操作，执行完手动控制操作后，对系统状态进行再次检查，确保系统处于稳定状态，若系统状态恢复正常，则结束手动控制，并归还控制权限，这样可以在系统出现故障后，及时切换到人工操作，从而保证了系统的正常运行，进而提高了锅炉的工作效率。

S3还包括以下步骤：

S3-3、模拟与演练：且操作人员会定期在人机界面上进行系统模拟操作数字化火检系统的具体步骤，且操作熟练后，会进行模拟操作考试，从而加深火检系统的操作流程，且在考试过程中系统提示操作错误时，会弹出演示步骤，让操作员了解操作此步骤的作用。

具体的，通过操作人员会定期在人机界面上进行系统模拟操作数字化火检系统的具体步骤，且操作熟练后，会进行模拟操作考试，从而加深火检系统的操作流程，且在考试过程中系统提示操作错误时，会弹出演示步骤，让操作员了解操作此步骤的作用，这样会让操作员快速的了解系统，并能快速使用操作系统，从而在一定程度上提高了系统的有效性和效率，同时有效的缩短了操作员熟悉控制系统的时间，还在一定的基础上提高了提升机的工作效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述一种锅炉燃烧数字化火检系统包括数据采集模块、监控模块、人机界面模块和自适应调整模块；

所述数据采集模块用于定期采集传感器数据，并对采集到的数据进行预处理；

所述监控模块用于启动远程监控功能，并允许操作员通过互联网连接监测系统状态；

所述人机界面模块可以让操作员可以直观地了解关键参数、报警信息和系统状态；

所述自适应调整模块根据历史数据进行学习，并系统参数以适应不同工况和变化，然后根据学习到的信息不断优化燃烧策略；

所述数据采集模块采集的数据会输送到火检系统中，此时监控模块会对火检系统中输送的数据进行监控操作，若监控模块监测到火检系统出现故障时，操作人员可以通过人机界面模块对火检系统进行手动控制，且火检系统通过自适应调整模块可以根据历史数据进行学习，并提高系统的智能性和适用性。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述数据采集模块包括有实时数据采集模块和数据校准模块；

所述实时数据采集模块用于实时从传感器中获取数据；

所述数据校准模块基于实时数据采集模块获取的数据基础上，对采集到的数据进行校准。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述监控模块包括有远程监控系统搭建模块、实时监控模块和远程调整模块；

所述远程监控系统搭建模块用于部署远程监控系统，建立服务器，并用于接收、存储和显示从数字化火检系统中传输过来的数据；

所述实时监控模块用于实时监测数字化火检系统的运行状态，并设置远程通知机制，当数字化火检系统发生异常以及触发警报时，通过邮件、短信通知相关人员。

4.根据权利要求3所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述远程调整模块基于实时监控模块中触发警报的基础上，让具备远程调整权限的人员通过安全认证方式获得访问权限，然后通过远程调整界面调整数字化火检系统的参数。

5.根据权利要求1所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述人机界面模块包括有人机交互模块、模拟模块和手动控制模块；

所述人机界面模块用于简化用户与系统互动的流程，并减少不必要的步骤，同时使用直观的按钮、开关和滑块，让操作人员能够轻松的调整和控制火检系统；

所述手动控制模块基于数字系统中出现故障的基础上，可以切换到手动模式；

所述模拟模块用于定期进行系统模拟以及演练。

6.根据权利要求1所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于：所述自适应调整模块包括特征提取模块和调整模型参数；

所述特征提取模块用于从原始数据中提取有用的特征，并捕捉系统运行的特性，然后根据捕捉的特性建立系统的数学模型进行训练；

所述调整模型参数用于根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并保持模型的准确性和适应性。

7.一种锅炉燃烧数字化火检方法，涉及权利要求1-6任意一项所述的一种锅炉燃烧数字化火检系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、数据采集：首先确定数据采集的频率，并对不同传感器采集到的数据进行采集时间同步，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据，此时实时地从传感器中获取数据，且采集到的数据会进行预处理操作，包括去除噪声、异常值、缺失值，同时进行预处理操作的数据需要进行平滑处理，以及数据校准操作；

S2、远程监控和调整：当采集的数据进行过预处理后，会输送到数字化火检系统中，且输送到数字化火检系统中的数据会将实时数据、事件和状态信息传输到远程监控系统，若监控过程中发现数字化火检系统出现异常时，会通过邮件以及短信通知操作人员，此时操作人员通过远程调整界面，进行数字化火检系统的参数调整操作，让数字化火检系统恢复正常状态；

S3、人机交互：且输送到数字化火检系统的数据会以图表的形式显示在人机界面上，若在人机界面中发现系统状态异常，操作人员通过远程调整界面后还无法让火检系统无法正常运行时，此时通过人工干预来调整和控制系统的运行状态；

S4、自适应调整：对火检系统中收集的原始数据进行特征提取操作，并从原始数据中提取有用的特征，以捕捉系统运行的特性，然后根据决策树以及捕捉的特性建立数学模型，并进行训练，再根据系统运行过程中，允许模型进行在线学习，即不断接收新数据并调整自身，然后根据实时监测的结果，对模型参数进行调整，并提高系统的智能性和适应性。

8.根据权利要求7所述的一种锅炉燃烧数字化火检方法，其特征在于，所述S1还包括以下步骤：

S1-1、安装传感器：在数据采集模块进行实时采集传感器数据的基础上，首先需要根据锅炉燃烧系统的设计和要求，确定传感器的安装位置，然后根据传感器的类型，将传感器安装到锅炉燃烧系统中，并将传感器的电缆引出并连接到数字化火检系统的控制单元，最后进行传感器的校准，让其准确测量并输出正确的参数值；

S1-2、时间同步：当传感器安装完成后，确定数据采集的频率，并部署时间同步服务器，然后针对时间同步标准，配置时间同步服务器的参数，再将时间同步服务器连接到时间源，并在数字化火检系统中配置时间同步客户端，最后采用实时同步机制，然后在同一时间轴上采集不同传感器的数据。

9.根据权利要求7所述的一种锅炉燃烧数字化火检方法，其特征在于，所述S3还包括以下步骤：

S3-1、人机界面：输送到火检系统中的数据，会以图表的形式展现在人机界面，然后让操作员可以直观的了解系统参数、报警信息和系统状态；

S3-2、手动模式：若在人机界面中发现系统状态异常，并且让火检系统无法正常运行时，此时操作人员在系统中进行认证，认证成功后获取控制权限，使用工具与仪器进行故障诊断，并确定故障的原因，然后根据系统出现的异常，进行调整参数、启停设备、切换模式、清理设备操作，执行完手动控制操作后，对系统状态进行再次检查，若系统状态恢复正常，则结束手动控制，并归还控制权限。

10.根据权利要求9所述的一种锅炉燃烧数字化火检方法，其特征在于，所述S3还包括以下步骤：

S3-3、模拟与演练：且操作人员会定期在人机界面上进行系统模拟操作数字化火检系统的具体步骤，且操作熟练后，会进行模拟操作考试，从而加深火检系统的操作流程，且在考试过程中系统提示操作错误时，会弹出演示步骤，让操作员了解操作此步骤的作用。