智能管控无人值守系统在中煤陕西公司的应用分析

窦宏腾

摘要：该文根据当前能源电力企业燃煤的管理过程，分析了燃煤管理过程中存在的问题，并以智能管控无人值守系统在中煤陕西公司的实施为例，详细分析了燃煤管理智能管控无人值守系统各个功能模块，包括：运煤车辆入厂、称重过磅、采制化一体、回皮、接卸、煤质在线分析等，各个环节由计算机管控，最大程度减少人为干预程度，降低企业生产成本，提高了企业综合效益。

关键词：无人值守；智能管控；燃料管理

中图分类号：TP315 文献标识码： A 文章编号：1009-3044（2015）21-0158-02

Application Analysis of Intelligent Control Unmanned Systems in Shanxi Coal Company

DOU Hong-teng

（Coal Shanxi Yulin Energy and Chemical Co. Ltd.， Yulin 719000， China）

Abstract：According to the management process of current coal-fired energy power enterprise， analyze problems in the process of coal combustion management，and set unmanned intelligent control system in the implementation of the Shanxi coal company as an example， detailed analysis the functional modules of management fired intelligent control unmanned systems， including： coal cars into the plant， weighed weighing， collect and process of integration， back skin， unloading， coal-line analysis etc.， all aspects in computer management and control to minimize the degree of human intervention，reduce production costs and improve the overall efficiency of enterprises.

Key words： unattended； intelligent control； fuel management

随着国家对节能减排工作的日益重视，电力企业发展的新格局已经初步形成，面临着“市场煤，计划电”的现实，能源电力行业必须依靠降低生产成本、提高经济效益来提高自身竞争力。燃料是能源电力企业的主要生产原料，据统计燃料的成本约占一个火力发电企业的总成本的70%左右。因此，对燃料成本的有效管理是降低生产成本的关键因素。传统燃料管理过程未实现自动管控功能，只能由人工进行采样、过磅等，导致燃料管理受人为因素影响较大。因此，建立完善的采制化和无人称重智能管控系统已是当务之急。针对“采样、称重、制样、化验”等业务环节进行综合管理，最大程度减少人为干预程度、保护工作人员不受外界因素干扰、提高管理水平和自动化程度，为各个管理部门提供一个强有力的业务支撑平台，为企业提供客观、公正的质检数据，减少企业的燃料成本支出，提高企业的综合效益[1]。

1 原燃料管理存在的问题

原燃料管理及入场验收模式基本为人工操作，主要存在以下问题：运煤车辆入场阶段，外来车辆无监管进入煤场，扰乱煤场车辆秩序，造成安全隐患；运煤车辆过磅阶段，汽车来煤量大，称重、回皮全部数据人工记录，填写、修改数据比较随意，容易存在疏漏；入场煤采样验收阶段，存在采样数量不足、采样布点不够随机、人为因素多；煤场管理存在拉煤车辆插队、混乱、卸车随意等问题。总之，原燃料管理模式中人员劳动强度过大，信息依靠手工记录传递，容易出错并效率低，造成人员浪费。现场数据传输不及时、不够准确，从而影响统计结算工作，没有直观的数据或图形对比，提供给管理者进行决策。

2 无人值守系统概述

中煤陕西公司智能管控楼2013年12月开工建设，2014年8月18日汽车衡投入运行，2015年4月1日自动采样机投入运行，2015年5月25日北京冶联科技公司设计、施工、集成的智能管控无人值守系统投运，实现了燃料-煤炭从入厂门禁、过磅称重、随机采样、分配卸车各个环节的自动监控，实现了无人值守功能、提高了煤炭的科学管控、避免了人为干涉煤质、采样随机自动、包装严谨规范、数据高效传输、数据分类识别等功能。同时，将中煤陕西公司化工分公司的燃料运输系统的汽车衡、采制样、信息管理等各个系统环节的信息孤岛有效的组织和相互利用起来，避免了这些业务环节中需要的大量手工作表，同时利用北京冶联的信息平台将煤耗、成本的计算和经济活动分析有效有机统一起来，杜绝了人为干涉等原因给企业管理带来不可估量的损失。

3 无人值守系统开发及应用

3.1 系统结构图

3.2 功能模块设计

3.2.1 入厂无人值守模块

入厂无人值守模块利用信息技术、物联网技术、射频技术、定位技术、图形识别技术，把燃料管理中所涉及的煤炭、车辆、设备、人、管理细节等孤立信息联成一体。该模块由射频读写器、外围设备控制盒、供方选择触摸屏、本地控制单元、红绿灯、道闸机、显示屏、音响组成。入厂无人值守系统屏蔽了电厂人员参与匹配过程，是入场数据的创建点。

运煤车辆到达入场门口时，通过入厂口安装的射频读写器识别车辆射频标签，确认车辆信息；司机在提示下通过“供方选择触摸屏”确认车辆信息；司机利用“供方选择触摸屏”自助选择供方单位，确认后完成本次车辆与供方的匹配工作，记录到场时间、车辆信息、供方信息；记录完成后，绿灯亮起，显示屏视觉提示显示“入厂成功，请到某卸煤场”，道闸机视觉提示：抬起，音响语音提示“入厂成功，请到某卸煤场”。通过验证的司机可以驾车入厂[2]。

3.2.2 称重无人值守模块

称重无人值守模块主要完成运煤汽车毛重的无人干扰计量，并自动记录数据。称重无人值守模块由防作弊探针、外围设备驱动柜、红绿灯、射频读写器、道闸机、语音提示系统、定位器、显示屏、智能无人值守控制装置组成。车辆到达称重衡器后，射频读写器自动识别车辆上的射频标签，确认车辆信息。在称重装置相互配合下完成运煤汽车毛重的无人干扰数据采集。2重1轻地衡的互为自动却换备用功能，项目利用取消煤场后的车辆识别器和摄像头，变废为宝，设置简易程序，实现了2重1轻地衡互为备用功能，有效地提高了工作的效率和设备的完整备用率。

汽车入场后根据语音提示为汽车指定汽车衡，通过定位器确定车辆是否停车到位。停车到位后会有语音提示停车到位，然后开始称重，并在数字显示屏上显示称重重量。称重完成后，系统自动将称重数据记录下来，语音提示称重成功，道闸机抬起，红绿灯信号显示为绿灯，提示汽车可以下衡[3]。

3.2.3 采制化一体无人值守模块

按照国标规范，针对煤样采集、分样、制样、存样、影响化验结果因素、检定物质、仪器检定、业务流程等进行自动控制，实现煤样采集、制备、化验全过程在线监控，化验报告自动生成，网上审批。规范采、制、化、存样完整过程的控制。提高采样、制样、化验各岗位人员的业务水平，确保煤样化验数据真实、可靠。保证公平公证，切实做到保护厂内利益，为厂内分析、决策提供有力数据支持。主要利用采样机、制样机、化验设备，按照火力发电厂煤炭质量管理规程获得该车煤炭质量的分析数据，包括：热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量等。本项目实现采制化一体化控制，确保煤样化验数据无人为干扰，保证数据的真实性、准确性[4]。

3.2.4 回皮无人值守模块

回皮无人值守模块主要完成运煤汽车皮重的无人干扰计量，组成及各部分功能与称重无人值守管理系统基本相同。称重回皮的无人值守功能，利用网络打印机的功能，回皮成功后，自动打票，司机手动取票，人员过程监控功能。车辆到达回皮衡器后，射频读写器自动识别车辆上的射频标签，确认车辆信息。在回皮装置相互配合下完成运煤汽车皮重的无人干扰数据采集。

3.2.5 煤场接卸无人值守模块

随着2015年新的环保法的实施，中煤陕西公司取消了储煤场，利用地衡旁的显示屏指明具体卸车位置，确保了卸车工作的高效和无人值守。在煤炭接卸过程中，需要两个重要功能：车辆智能管理和卸车点定位检测。车辆智能控制模块由两套物联网专用传感器组成：一种为射频电子标签，用于火力发电厂汽运煤各个环节识别车辆身份及信息的传递；另一种为基于ZigBee技术的智能控制模块，指导司机到达卸煤点。

运煤车卸车点定位检测系统主要利用ZigBee技术、RSSI定位技术使合法车辆到指定区域卸煤，并自动采集卸煤车辆的准确卸煤信息，即时把数据发送到核心控制单元。该系统由参照节点、车辆智能管理模块、网络协调器、本地控制单元组成。运煤车卸车点定位检测系统主要完成让合法的车辆到指定的区域卸煤，并自动采集卸煤车辆的准确卸煤信息，并即时把数据发送到核心控制单元。核心控制单元接收到车辆卸煤点信息后，依据在线式煤质分析系统数据及时更新该煤场的数据，包括数量及质量，生成当日的煤场数据地图。次日该车辆对应的离线式热值化验结果出来后，核心控制单元自动计算出该卸煤场的加权平均热值，重新生成新的煤场数据地图。如图2所示：

3.2.6 煤质在线分析模块

为了能够在线管理入厂煤质情况，在采样机的弃样皮带 上增加了煤质在线分析装置，及时地掌握每辆车煤质的情况。煤质在线分析系统主要目的是检测所采样汽车的煤炭热值、灰分与该煤炭供方历史数据的记录是否吻合，提高入场煤质量的自动化监管能力。煤质在线分析系统安装在采样机弃样皮带上。采样机采样完成后，启动煤质在线分析系统。当煤炭弃样到达煤质在线分析系统安装位置后，弃样皮带停止，煤质在线分析系统获得该煤样的热值、灰分数据，弃样皮带再启动，把煤样弃到指定位置[5]。

煤质在线分析系统根据该煤样供方的离线历史平均数据，与本次的在线分析数据比对。如果热值、灰分在允许的变化告警阀值内，煤质在线分析系统给核心控制单元返回信号，同意入厂无人值守模块的卸煤场提示建议；否则更改入厂无人值守模块的卸煤场提示建议，依据在线数据提示新的卸煤场；同时产生告警信号，提示卸煤场人员加强卸煤检查工作。

4 结论

本文讨论了智能管控无人值守系统的主要功能和工作机制，该系统在中煤陕西公司的投运，实现了对运煤车辆的调度、煤质的采样、制样、化验，运煤车辆的监卸各环节的有效管理，避免燃料管理过程中的人为干扰。实现燃料管理标准规范、运作高效可靠、数据自动传输、过程实时监控的工作目标。无纸化办公取消了财务、仓储、采购、车主、过磅单位的称重榜单，利用网络平台传输以上信息，利用冶联自身软件每月规定时间进行了一张总供煤量的统计单，实现了真正意义的无纸化办公、无人值守系统。该系统大大提高了燃料管理水平，真正做到了降低企业成本，企业经济效益得到了极大的提升。以后的工作中，我们将进一步改进和优化系统功能，充分发挥智能管控无人值守系统的作用。

参考文献：

[1] 王艳阳，刘旺强. 阳城电厂汽车衡无人值守系统简析[C]//中国衡器协会（ China Weighing Instrument Association ）.称重科技——第十届称重技术研讨会论文集.中国衡器协会（ China Weighing Instrument Association ）：，2011：4.

[2] 潘海峰. 汽车煤称重、采样无人值守系统的设计与实现[J]. 自动化博览，2012（11）：92-95.

[3] 刘允波. 智能称重技术在电厂中的应用研究[D].济南： 山东大学，2013.

[4] 孟慧秀. 无人值守热力站管理模式探讨[J]. 山西建筑，2015（3）：129-130.

[5] 张志海. 汽车衡无人值守应用[J]. 科技资讯，2015（8）：229.