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摘 要：利用物联网技术，可以提高火力发电厂燃煤管理的精细化程度，同时加强燃煤管理，特别是采制化过程的监管，提高该领域的信息化水平和管理人员工作效率。
关键词：物联网；火电厂；燃料管理；采制化
1、引言
随着电力市场化工作的推进，发电企业对成本越来越敏感，成本管理得到了越来越多的重视。而我国燃煤火力发电厂的燃煤成本均占发电成本的70%左右，燃料管理水平是直接影响发电成本的要素之一，体现了发电企业的生产和经营水平。但由于燃煤市场及其物质形态本身的特性，电厂燃煤管理一直存在数据收集困难、信息不够精细的问题。并进而导致了管理粗放，无法为上网竞价提供及时准确的决策支持。
物联网技术，通俗地说，就是万物互联，指把传感器、控制器、机器、人员和物体等通过电子网络化的方式联结在一起，形成人与物、物与物的相联，以达到实现事物信息化、远程管理控制和智能化互动的目的。信息技术每一阶段的发展，均引领了各行各业管理方式方法的大量创新，物联网技术作为信息技术发展到一个新阶段的产物，同样对管理领域带来了一些新思维。应用物联网技术，可以为发电厂的燃煤管理实现精细化管理提供技术支撑。本文拟论述物联网技术在发电厂燃煤全流程管理中的一些应用方法。
2、设计原则
为降低信息及信息系统的维护成本，应用物联网技术的管理信息系统主体应采用集中式部署；但同时，因联结的设备和系统较多，与其它系统以及子系统之间的数据接口，应分布式就地部署，以减少因物理距离而导致的数据故障发生的几率。此外，系统应具有足够的可扩充性，以适应需联网的事物（设备）的调整变化和增减。
应用物联网技术的数字化煤场系统、燃料管理信息系统等等，均属于信息化建设的实践和实现，必须遵循信息化建设规划的思想，在整体性、先进性和可扩充性上作充分的考虑，建立经济合理、资源优化的系统设计方案，并具体细化到信息系统分析设计和软件系统工程上来。
3、系统架构设计
系统软件架构，采用现阶段成熟的3层体系结构，分为用户界面层、业务逻辑层和数据处理层3个层次。其中用户界面层（客户端）主要运行于IE浏览器，业务逻辑层作为WEB的服务器端代码，运行于Web Server，并直接或通过应用服务连接数据库。在业务逻辑层，可以根据燃煤运输方式以及电厂间特质有针对性地进行订制化设计。数据处理层则主要负责共性的数据完整性校验及存储处理等操作。为提高数据的保密能力，数据处理层一般采用存储过程实现。
由于涉及发电厂燃煤管理的物联网设备和相关信息系统众多，可以考虑设计专门的数据总线来进行各接口的数据传输和收集。数据总线的通讯方式宜采用Web Service，数据格式应采用XML或JSON。系统通过支持SOAP，使之具有高可扩展性。由于与燃煤管理相关的审批工作较多，在进行相关系统建设时，可以引入专业的工作流引擎，以适应业务审批权限流程多变的需求。
在硬件架构上，系统由web服务器、数据库服务器和视频服务器、接口设备四部分组成。可以引入使用的物联网设备，包括GPS、智能IC卡、RFID、条形码、激光扫描器等等，也可结合实现了联网功能的斗轮机定位系统、车牌识别系统、红外检测设备、皮带称、地磅、视频监控等。
4、精细化管理
在燃煤管理中应用物联网技术，首先是提高了管理的精细化情度。
通过应用各种煤堆3D模型构建工具（联网的设备），结合生产调度数据构建一套燃煤堆取管理系统，能够实现燃煤根据不同煤种、不同矿点分堆、分层堆放。同时根据燃煤堆放信息实现堆场二维模拟显示。通过读取斗轮机行走记录、煤场视频监控实现堆取料操作的全程可控和可逆化查询。并根据燃煤进场信息、堆取料信息、采制化信息、煤场碾压记录信息、燃煤倒场信息全天候对煤场形态进行监测，实现煤种、位置、品质、堆放时间、重量的多属性数据动态呈现。对于具备条件的发电企业，还可以在此基础上进行多煤种的掺烧管理，实现环保和经济效益的最大化。在燃煤堆取管理中，通常需要通过联网的激光盘煤仪、斗轮机定位系统或者视频图像识别工具，对煤堆的外形进行扫描或识别，以生成煤堆的立体模型，并以时间轴记录其变化过程。除此之外，相关的物联网设备还包括皮带称或自动化的地磅、轨道衡等联网的计量设备，以提供准确的计量数据，作为系统的基础或修正依据。
物联网技术在燃煤精细化管理中的另一典型应用是实时煤仓管理。通过结合SIS（生产信息实时监测系统）和采自其它物联网设备的数据，可以将各原煤仓的存煤状态实时反应到用户界面层。具体包括各原煤仓中每种煤的剩余煤量（上煤量-耗用煤量），煤仓中的煤质（热值、挥发分、硫分）和单价情况，以及不同煤质的煤在给煤机特定功率下可以耗用的时间（小时）。根据上煤和耗用量以及原煤仓形状，可以计算出每种煤相对应的高度，并向用户呈现出来。对于开展了掺烧管理的企业，还可在界面中同时将掺配方案中制定的上煤方案用虚拟上煤的方式展现，包括煤质和单价以及预计耗用时间等。
事实上，在燃煤管理的大多数环节，均可通过物联网技术，实现精细化管理。例如：根据煤船的GPS定位，可以准确得知到港时间；采用在线自动采样和在线化验设备，可以提高燃煤采样和化验的精确度和实时性；通过各种联网设备，实现对接船、接车、数量验收、卸煤、质量验收完成情况等进行跟踪，还可实现对卸煤、验收过程的精细化管理。等等。
5、闭环监管
物联网技术对于燃煤管理的另一重大作用，是可以实现对燃煤管理业务的全流程监管，尤其是燃煤的采、制、化过程监管。由于煤炭资源质量的不稳定和多样性，一直以来，燃煤都是是以热值结算的。因此，采样、制样、化验的结果直接影响燃煤的结算价格，是发电企业生产管理中的重点监管环节。
结合监控视频库的管理，使采、制、化全程可追溯，已成为基本的监管手段。最新的采制化管理信息系统，可以在数据表单上，即时呈现该批次燃煤的采、制、化过程视频，使管理人员在查阅表单时同时查看相应的视频成为常态化的操作，显著提高了监管的力度。
此外，作为事前限制措施，还可以采用以下物联网设备来加强采制化的管理：
IC卡：在采样间、制样间配置IC卡系统，用于记录“何人何时”进行采、制样，可设置三卡认证，通过读取采样的操作人员和操作时间对采样过程进行监督和管理。
RFID、条码：煤样从采样至存样的过程，为了增加煤样防伪性，在煤质检验过程中采用RFID和条码管理技术。在每份煤样袋上粘贴对应采样批号的条码，并扣上RFID，“煤样”就具有了“唯一身份”，除了打印条码的工作人员清楚编码对应的内容：燃煤入场批次、车次、日期时间等之外，其它化验人员在不清楚批次、车次的情况下，更能公平公正地做好化验工作。在燃煤采制化管理系统中，根据存储煤样的煤柜当前存储状况，分配煤样存放位置。只要对条码的编号进行跟踪，就可以对煤样进行有效的管理。
人脸识别设备：部分发电企业，存在公共码头，不便于安装固定监管设备。配备一套人脸识别机，可实现在码头采样时，记录采样操作人员的信息和GPS位置信息，以通过移动互联网回传数据库服务器。监管人员随时可以通过信息网络查询相关记录。
无人值守的自动化地磅：对于有汽车或火车来煤的发电厂，可以综合运用车牌识别、地感识别、红外检测等技术，实现煤车过磅的自動完成，并通过数据比对等检测机制，杜绝人为操作的各种弊端。
6、结语
物联网技术给燃煤的信息化管理提供了新的手段，提高了该领域的信息化水平。物联网设备收集的数据精确、实时，对实现燃煤的精细化管理，提高燃煤采制化过程的监管能力，起到非常积极的作用。对这些数据进程分析统计和挖掘，还可提供大量相关报表，如：入厂煤化验结果、煤质差值统计报表、入炉煤化验报表等，可大幅度提高管理人员的工作效率。
关键词：物联网；火电厂；燃料管理；采制化
1、引言
随着电力市场化工作的推进，发电企业对成本越来越敏感，成本管理得到了越来越多的重视。而我国燃煤火力发电厂的燃煤成本均占发电成本的70%左右，燃料管理水平是直接影响发电成本的要素之一，体现了发电企业的生产和经营水平。但由于燃煤市场及其物质形态本身的特性，电厂燃煤管理一直存在数据收集困难、信息不够精细的问题。并进而导致了管理粗放，无法为上网竞价提供及时准确的决策支持。
物联网技术，通俗地说，就是万物互联，指把传感器、控制器、机器、人员和物体等通过电子网络化的方式联结在一起，形成人与物、物与物的相联，以达到实现事物信息化、远程管理控制和智能化互动的目的。信息技术每一阶段的发展，均引领了各行各业管理方式方法的大量创新，物联网技术作为信息技术发展到一个新阶段的产物，同样对管理领域带来了一些新思维。应用物联网技术，可以为发电厂的燃煤管理实现精细化管理提供技术支撑。本文拟论述物联网技术在发电厂燃煤全流程管理中的一些应用方法。
2、设计原则
为降低信息及信息系统的维护成本，应用物联网技术的管理信息系统主体应采用集中式部署；但同时，因联结的设备和系统较多，与其它系统以及子系统之间的数据接口，应分布式就地部署，以减少因物理距离而导致的数据故障发生的几率。此外，系统应具有足够的可扩充性，以适应需联网的事物（设备）的调整变化和增减。
应用物联网技术的数字化煤场系统、燃料管理信息系统等等，均属于信息化建设的实践和实现，必须遵循信息化建设规划的思想，在整体性、先进性和可扩充性上作充分的考虑，建立经济合理、资源优化的系统设计方案，并具体细化到信息系统分析设计和软件系统工程上来。
3、系统架构设计
系统软件架构，采用现阶段成熟的3层体系结构，分为用户界面层、业务逻辑层和数据处理层3个层次。其中用户界面层（客户端）主要运行于IE浏览器，业务逻辑层作为WEB的服务器端代码，运行于Web Server，并直接或通过应用服务连接数据库。在业务逻辑层，可以根据燃煤运输方式以及电厂间特质有针对性地进行订制化设计。数据处理层则主要负责共性的数据完整性校验及存储处理等操作。为提高数据的保密能力，数据处理层一般采用存储过程实现。
由于涉及发电厂燃煤管理的物联网设备和相关信息系统众多，可以考虑设计专门的数据总线来进行各接口的数据传输和收集。数据总线的通讯方式宜采用Web Service，数据格式应采用XML或JSON。系统通过支持SOAP，使之具有高可扩展性。由于与燃煤管理相关的审批工作较多，在进行相关系统建设时，可以引入专业的工作流引擎，以适应业务审批权限流程多变的需求。
在硬件架构上，系统由web服务器、数据库服务器和视频服务器、接口设备四部分组成。可以引入使用的物联网设备，包括GPS、智能IC卡、RFID、条形码、激光扫描器等等，也可结合实现了联网功能的斗轮机定位系统、车牌识别系统、红外检测设备、皮带称、地磅、视频监控等。
4、精细化管理
在燃煤管理中应用物联网技术，首先是提高了管理的精细化情度。
通过应用各种煤堆3D模型构建工具（联网的设备），结合生产调度数据构建一套燃煤堆取管理系统，能够实现燃煤根据不同煤种、不同矿点分堆、分层堆放。同时根据燃煤堆放信息实现堆场二维模拟显示。通过读取斗轮机行走记录、煤场视频监控实现堆取料操作的全程可控和可逆化查询。并根据燃煤进场信息、堆取料信息、采制化信息、煤场碾压记录信息、燃煤倒场信息全天候对煤场形态进行监测，实现煤种、位置、品质、堆放时间、重量的多属性数据动态呈现。对于具备条件的发电企业，还可以在此基础上进行多煤种的掺烧管理，实现环保和经济效益的最大化。在燃煤堆取管理中，通常需要通过联网的激光盘煤仪、斗轮机定位系统或者视频图像识别工具，对煤堆的外形进行扫描或识别，以生成煤堆的立体模型，并以时间轴记录其变化过程。除此之外，相关的物联网设备还包括皮带称或自动化的地磅、轨道衡等联网的计量设备，以提供准确的计量数据，作为系统的基础或修正依据。
物联网技术在燃煤精细化管理中的另一典型应用是实时煤仓管理。通过结合SIS（生产信息实时监测系统）和采自其它物联网设备的数据，可以将各原煤仓的存煤状态实时反应到用户界面层。具体包括各原煤仓中每种煤的剩余煤量（上煤量-耗用煤量），煤仓中的煤质（热值、挥发分、硫分）和单价情况，以及不同煤质的煤在给煤机特定功率下可以耗用的时间（小时）。根据上煤和耗用量以及原煤仓形状，可以计算出每种煤相对应的高度，并向用户呈现出来。对于开展了掺烧管理的企业，还可在界面中同时将掺配方案中制定的上煤方案用虚拟上煤的方式展现，包括煤质和单价以及预计耗用时间等。
事实上，在燃煤管理的大多数环节，均可通过物联网技术，实现精细化管理。例如：根据煤船的GPS定位，可以准确得知到港时间；采用在线自动采样和在线化验设备，可以提高燃煤采样和化验的精确度和实时性；通过各种联网设备，实现对接船、接车、数量验收、卸煤、质量验收完成情况等进行跟踪，还可实现对卸煤、验收过程的精细化管理。等等。
5、闭环监管
物联网技术对于燃煤管理的另一重大作用，是可以实现对燃煤管理业务的全流程监管，尤其是燃煤的采、制、化过程监管。由于煤炭资源质量的不稳定和多样性，一直以来，燃煤都是是以热值结算的。因此，采样、制样、化验的结果直接影响燃煤的结算价格，是发电企业生产管理中的重点监管环节。
结合监控视频库的管理，使采、制、化全程可追溯，已成为基本的监管手段。最新的采制化管理信息系统，可以在数据表单上，即时呈现该批次燃煤的采、制、化过程视频，使管理人员在查阅表单时同时查看相应的视频成为常态化的操作，显著提高了监管的力度。
此外，作为事前限制措施，还可以采用以下物联网设备来加强采制化的管理：
IC卡：在采样间、制样间配置IC卡系统，用于记录“何人何时”进行采、制样，可设置三卡认证，通过读取采样的操作人员和操作时间对采样过程进行监督和管理。
RFID、条码：煤样从采样至存样的过程，为了增加煤样防伪性，在煤质检验过程中采用RFID和条码管理技术。在每份煤样袋上粘贴对应采样批号的条码，并扣上RFID，“煤样”就具有了“唯一身份”，除了打印条码的工作人员清楚编码对应的内容：燃煤入场批次、车次、日期时间等之外，其它化验人员在不清楚批次、车次的情况下，更能公平公正地做好化验工作。在燃煤采制化管理系统中，根据存储煤样的煤柜当前存储状况，分配煤样存放位置。只要对条码的编号进行跟踪，就可以对煤样进行有效的管理。
人脸识别设备：部分发电企业，存在公共码头，不便于安装固定监管设备。配备一套人脸识别机，可实现在码头采样时，记录采样操作人员的信息和GPS位置信息，以通过移动互联网回传数据库服务器。监管人员随时可以通过信息网络查询相关记录。
无人值守的自动化地磅：对于有汽车或火车来煤的发电厂，可以综合运用车牌识别、地感识别、红外检测等技术，实现煤车过磅的自動完成，并通过数据比对等检测机制，杜绝人为操作的各种弊端。
6、结语
物联网技术给燃煤的信息化管理提供了新的手段，提高了该领域的信息化水平。物联网设备收集的数据精确、实时，对实现燃煤的精细化管理，提高燃煤采制化过程的监管能力，起到非常积极的作用。对这些数据进程分析统计和挖掘，还可提供大量相关报表，如：入厂煤化验结果、煤质差值统计报表、入炉煤化验报表等，可大幅度提高管理人员的工作效率。