基于MES 的煤质管理系统在吕临能化选煤厂的应用

赵 鹏

(霍州煤电集团吕临能化公司选煤厂, 山西 吕梁 033102)

煤质管理贯穿于选煤生产、 销售的各个环节。 虽然有些选煤厂在生产中应用了一些煤质管理软件, 但是煤质信息管理的手段整体来说还较为简单, 主要以手工记录、 人工传递为主。 随着科技的进步, 提高煤质检测和质量管理信息化水平及工作效率, 全面推进煤质管理信息化建设成为必然趋势[1]。

1 选煤厂煤质管理现状与问题

吕临能化公司选煤厂隶属于霍州煤电集团,2014 年5 月投产运行, 是一座处理能力10.00 Mt/a 的炼焦煤选煤厂, 入洗所属矿井的原煤及其它矿井的外购原煤, 选煤厂自投产以来在煤质管理方面存在以下问题。

(1)煤质管理系统自动化程度低, 煤质数据需要人工处理, 存在数据误差大、 信息处理速度慢及执行不到位等问题。 煤质检查管理程序繁琐、 效率低下, 仅选煤厂化验室一天就有3 大类13 小类报表需要手工填写、 录入、 审核、 打印、存档, 浪费大量人力物力, 管理成本高昂, 管理效果不佳。

(2)由于信息处理手段的不同, 使得选煤厂煤质数据分散, 形成许多“信息孤岛”, 造成系统中存在大量冗余数据, 无法保证数据的一致性, 严重影响着煤质数据的进一步利用[2]。

(3)煤质数据需求部门较多, 现煤质管理系统不能对煤质信息进行实时发布, 信息共享能力差[3], 数据共享滞后。

(4)煤质信息利用率低, 只能将煤质化验原始数据进行简单的计算、 汇总、 存储, 不能准确对煤质的原始数据进行分析, 形成统计报表、 曲线、 图形等, 无法为选煤厂后续的生产和管理提供相应的数据支撑, 从而影响管理层面的决策。

针对以上问题, 吕临能化选煤厂建成了基于MES 系统的煤质管理系统。 该管理系统能够将大量煤质信息充分利用, 并采用信息集成、 数据挖掘等技术实现选煤厂质量指标的动态分析和选煤生产管理的决策支持功能[4], 解决选煤厂煤质管理中效率低下、 信息缺失等问题。

2 煤质管理系统概述

2.1 系统的总体架构

建立大数据集成平台, 所有数据录入数据库, 根据选煤厂生产和管理需求, 运用预测、 优化、 数据挖掘、 选煤领域专家知识系统等人工智能化和信息化技术手段, 对数据库中基础数据进行分析、 预测、 优化、 挖掘等, 整理出管理者和决策者可以直接利用的各种结论、 方案或规划,从而提高工作效率和决策速度[5]。

2.2 系统的主要模块

煤质管理系统主要包括天平自动录入系统、 数据计算及报表生成系统、 生产信息反馈可视化系统、专家分析统计系统、 综合查询与管理系统五部分。实现从天平称量数据自动上传、 数据计算、 数据反馈、 数据分析、 数据保存及查询全过程的自动化。煤质管理系统的数据流程如图1 所示。

图1 煤质管理系统总体架构

2.3 系统的主要开发工具

本系统开发工具采用Delphi6.0 企业版,Delphi6.0 开发的应用软件兼容性高, 可以容易的地移植到其他环境中。 数据库系统选用以高级结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库ORACLE。 数据的优化计算和数据曲线的拟合问题采用MATLAB 软件实现[6]。

3 系统功能及其特点

3.1 天平自动录入系统

选煤厂采用的Sartorious 电子天平(BAS 系列)是目前市场占有率较高的精密天平, 采用Modbus 协议和计算机进行通讯[7]。 数据输入系统开发了1 套基于Delphi 的电子天平与电脑数据通讯模块。 称量过程中, 化验员将光标放置在需要录入数据的表格内, 将需要称量的物品放入天平内, 待天平读数稳定后, 数据自动输入选定的表格内, 化验员点击确定即可实现数据的自动录入。 极大地减少人为干预, 提高了称样数据录入系统的效率, 降低了数据错误率。

3.2 数据计算及报表生成系统

对于前期自动录入的数据, 可依照国标规定计算灰分、 水分、 挥发分、 黏结性、 浮沉产率等指标, 并对发现的异常数据进行提醒。 数据计算后上传至数据库内进行分类统计保存, 并生成相对应的报表。 根据选煤厂煤质工作需要, 共可生成3 大类18 小类报表, 并可根据需求, 进行增加或者删减。 报表能够从系统内以Excel 形式导出。

3.3 生产信息反馈可视化系统

可视化系统在本项目中起到至关重要的作用, 系统建设前, 生产指导化验指标通过电话传递到调度室, 调度室手工记账, 之后通过对讲机或微信把指标传递到各岗位。 生产信息反馈可视化系统由数据发布版块和显示版块组成。 在煤质管理系统内选择需要发布的化验数据, 自动导入发布板块内, 发布版块接收到数据后, 对数据按照灰分、 硫分、 浮沉产率3 类进行分类, 分类完成后经化验员确定后进行发布。 车间内安装有7块LED 显示屏, 数据发布后, 不同时段指标滚动播放, 让岗位操作人员第一时间掌握生产情况, 及时合理地调整生产参数。

3.4 专家分析统计系统

3.4.1 商品煤数质量分析

商品煤关系整个选煤厂的经济效益, 因此煤质管理系统对商品煤进行重点分析。 可按用户、产品品种、 拉运时间等绘制饼状图、 柱状图和直方图, 分析不同客户分煤种的销量、 灰分、 水分、 全硫等数据, 实现精准管理。 为生产和配煤提供数据性支撑, 保证产品质量不过剩、 不超标, 实现销售效益的最大化。

3.4.2 月综合分析

月综合分析包括月综合资料分析和浮选分步释放试验、 大(小)浮沉、 大(小)筛分等试验分析。 系统能够绘制可选性曲线、 可浮性曲线、 粒度曲线、 分配曲线、 错配物曲线等。 并通过数据库获取当月实际生产数据, 从而统计出精煤实际产率、 精煤实际灰分, 最终分析数量效率、 质量效率等技术性指标, 为下一步的生产决策提供依据。

3.5 综合查询与管理系统

根据生产工作需要, 赋予厂领导、 调度室、运销科、 化验室等相关业务科室及人员不同的查看权限。 管理人员可对系统内各种数据按照自己的权限级别进行查询, 并根据查询区间形成图表, 为管理人员的决策提供数据支持。

4 应用效果

(1)煤质管理系统实现从数据录入、 数据计算、 报表生成、 数据显示、 数据分析、 数据管理全过程的自动化管理, 极大地减少过程中人的参与, 保证了数据原始性、 准确性和一致性, 避免数据随意修改和数据来源的多样性。

(2)煤质管理系统解决了现阶段煤质管理人员经验相对薄弱的问题, 全面提升了煤质管理水平, 构建了现代化煤质管理体系和模式。

(3)实现了无纸化办公, 除集团公司强制要求手工填写的报表外, 其余全部转化为电子报表, 共取消中间环节纸质报表3 类, 纸质转电子报表10 类, 节省了大量的纸张墨盒等办公用品。报表统计工作量大大减少, 报表统计人员由3 人减少为1 人即可。

5 结 语

选煤厂的煤质管理工作对于确保产品质量、提高企业效益具有重要意义。 基于MES 的煤质管理系统运用大数据统计技术, 通过自动化、 信息化、 智能化、 可视化手段加强选煤厂对煤炭质量的控制和管理, 减少人工参与, 提高管理效率, 降低煤质管理成本, 对选煤厂的质量监督和管理控制十分有利。