煤场智能控制系统的应用研究

邓卫梅　唐林

摘要： 随着干煤棚封闭工作的相继展开，煤场内设备种类多、控制系统复杂、管理不便等问题愈演愈烈。本文从实际工程应用出发，利用先进的DCS（Distributed Control System）一体化控制系统平台，实现煤场各类设备的智能化联动控制，对改善煤场环境、降低设备维护量、强化煤场安全等具有重要意义。

关键词：智能控制系统1; 安全监测2; DCS 3

0  引言

随着环保要求的提高和居民对良好生活环境的需要，各干煤棚封闭工作相继展开[1]，为保证封闭煤场的操作使用和安全运行，煤场配置有多种不同类型的控制设备。对整个封闭煤场而言，各类设备（包括安全监测、工业闭路电视监视、喷淋和消防设备等）数量不多，但均为独立控制无法实现联动，导致运行人员任務繁重，维修工作复杂，且存在一定的安全隐患。本文主要通过采用DCS一体化控制系统实现煤场设备的联动控制，以满足煤场建设、生产、运营中的安全管理需求。

1  煤场智能化控制的必要性

煤场的主要工控设备包括：①安全监测系统：通过红外扫描热像仪监测煤堆表面温度，生成煤场温度图像，以此判断场内煤堆发生自燃倾向的位置。②工业闭路电视监视系统：采用网络高速球摄像机，用于对整个煤场的视频监视。③煤场喷淋系统：可有效对堆场进行防尘、固尘，改善煤场内环境。④消防系统：主要包括火灾报警系统和消防炮灭火系统。

目前，大部分煤场的现状是：值班员通过安全监测和工业电视系统监视煤场内动态。同时，火灾探测系统探测到明火后报警，集控室通过工业电视监视煤场实时动态，当人工确认火情后，由值班人员在控制中心启动消防炮，实施灭火。一方面，火灾探测器只能探测明火，另一方面整个过程自动化程度不高，需多次人工确认，有可能会延误灾情。因此，使用红外热像扫描仪实时监控煤场的温度场，与喷淋系统、消防炮系统等进行联动控制，可最大限度的提高安全、降低损失。

2  煤场智能化控制系统平台

为了提高煤场的智能化水平，在常规分散、独立系统的基础上，建立数据统一的DCS处理平台，在此平台上部署开放应用控制器，纵向打通直接控制与运行监督控制的界限。且DCS系统预留接口，便于将煤场的其它设备纳入管控，如图1所示。

以一个长300m宽90m的条形煤场为例，共配置4套安全监测装置、20套工业闭路电视装置、18套喷淋装置和12套消防炮。喷淋装置和消防炮的I/O（输入/输出）测点包括设备的启、停和状态信号如表1，需要32通道的DI/DO卡件分别三块。结合工程现场实际情况，可在原DCS系统上进行扩容或新增机柜并在DCS上位机中进行组态。正常运行时，喷淋和消防等现场设备通过现场变送器/执行器将数据传送到现场控制站，现场控制站再统一上传至操作员站和工程师站，最后由操作员站和工程师站下达操作指令。在此过程中：①操作员站主要完成人机界面的功能;②现场控制站作为DCS的核心，完成系统主要的控制功能。③工程师站的主要作用是对DCS进行应用组态。④系统网络是连接各个站的桥梁。⑤现场变送器/执行器实现现场检测和控制执行任务。

同时，在保证不影响DCS安全性和稳定性的前提下，通过DCS操作员站的第二网卡，接入安全监测、工业闭路电视系统，从而在DCS操作员站上查看动态摄像图像（如图2），并通过相应组态可对摄像头云台发出操作指令。

3  煤场智能化控制过程实现

如图3所示，将煤场安全监测系统、喷淋系统及消防系统进行联动控制，实现系统的自动联动控制。具体实现方式为：（1）根据对云台和红外热像仪的初始设置，系统自动控制红外热像仪，对监测区域进行拍摄，获取区域的当前温度信息，并根据预先设定的阈值进行判断。（2）当某个区域的监测温度T高于设定值a时，启动煤场喷淋系统，并发出声光报警信号。（3）待一定时间后，如果温度降低至a以下，喷淋装置停止动作，系统恢复至监测状态。（4）如果区域温度依然高于设定值a并达到设定值b时，启动消防炮直至温度降低至临界值以下，消防炮停止动作，系统恢复至监测状态。

由此，煤场智能化控制系统就能实现自动控制，将煤场火灾消除于未然，避免不必要的损失。

4  结论

本文通过将煤场各类设备融入到统一的DCS平台，对各类设备进行联动化的智能控制，实现了煤场消防的自动控制，从根本上消除了火灾发生的隐患，减少了值班人员的工作量，提高了煤场的安全性，使煤场更加清洁、高效、灵活、安全。

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作者介绍：

邓卫梅（1989.6.20），性别：女;籍贯：陕西宝鸡;民族：汉;学历：硕士研究生;职称：工程师;职务：电控专工;研究方向：电气及控制。