智能监控系统在火电厂消防应急管理中的应用研究

隆飞

摘要：消防应急管理是保障火电厂运营安全的重要工作。为提升火电厂消防应急管理水平，本文以火电厂为主要研究对象，从智能化技术应用角度，介绍当前火电厂消防应急管理基本需求，并提出设计智能监控系统，重点围绕火电厂生产运行中的重要环节和工艺，加强监控和应急管理，以此来保障火电厂生产安全，为提升火电厂消防应急管理水平提供思路。

关键词：智能监控系统；火电厂；消防应急管理

引言

长期以来，火电厂消防安全工作都存在相对较大的救援风险，不仅无法对消防隐患进行动态掌控，而且主动预防能力也比较弱。消防应急管理作为火电厂管理工作中的重要内容，无法实施实时监测，更无法在发生火灾等情况后及时进行科学指挥与调度。如果将智慧用电监控系统应用于火电厂电气火灾中，可以有效对电气火灾事故进行监控和预警，为电气火灾事故应急救援提供支持，降低火电厂火灾造成的危害，确保作业人员及财产安全，发挥先进技术的作用，实现对火电厂整个生产运营过程的实时监控和管理控制，及时消除可能存在的安全隐患问题，满足火电厂特殊环境下的智能监控和安全管理需求。

一、火电厂消防应急管理需求

（一）火电厂消防应急管理现状

结合当前火电厂消防应急管理工作，不难发现在实际工作中存在一些较为明显的问题。例如，火电厂当前应用的火灾监控报警系统容易受到火电厂运行环境温度变化、湿度变化、电磁干扰等方面因素的影响，容易产生比较高的误报率，进而影响火电厂的正常生产运行秩序。同时，火电厂现有的预警系统难以与消防应急救援工作实现联动。火电厂生产运营中的突发事件难以提前预知，为保障火电厂生产运营安全，要求能够在发现火灾险情的第一时间开展救援行动，应以预警与救援之间的联动作为前提[1]。由于当前火电厂应用的预警系统功能较为单一，系统运行中收集到的信息并不全面，难以对应急事件进行定位和管理控制，就会延误消防应急救援行动。

（二）智能监控系统设计要求

针对消防应急管理工作情况，在火电厂中进行智能监控系统设计，需要考虑以下几方面要求。首先，设计智能监控系统应能够满足主动预防要求。火电厂应通过对现有设备的提升改造，将先进的光纤、图像火灾报警系统与火电厂应用的生产设备联系起来，将系统检测误差精确至0.01，提高监控系统的检测精度和效果，以便能够在出现应急情况时及时发出预警信号，便于开展消防救援工作[2]。其次，对火电厂的智能监控系统进行设计，应以构建监控和指挥一体化的管理平台为前提，将消防监控管理、应急指挥预警等工作集成在监控中心的系统平台中，同时配备健全完善的突发事件现场应急管理机制，促进火电厂内部各个部门的有效联动，提升协同应急和管理控制能力。

除此之外，设计智能监控系统还要求能够提升各类监控设备的自动化水平。火电厂可以选择引入智能消防机器人的方式，在火灾等特定环境下代替消防人员进入危险场所，实现对现场情况的判断和控制。

二、基于火电厂消防应急管理的智能监控系统设计分析

在考虑当前火电厂消防应急管理工作存在问题的前提下，对智能监控系统进行设计，应重点针对火电厂生产运行中容易存在安全隐患的环节来加强监控与管理。基于此，在进行智能监控系统设计时，要对火电厂生产运营中的锅炉燃烧环节进行智能监控系统设计，主要从以下几个方面入手。

（一）系统组成

将智能化技术应用到火电厂监控系统设计中，主要可以通过构建分布式控制系统，配合微处理器技术，应用数控测量等先进手段来实现高度的自动化集成。基于火电厂消防应急管理需求，智能化监控系统设计应以实现火电厂生产作业环境数据采集与分析、识别潜在安全隐患为主要目的。在这一前提下，智能监控系统主要由传感器、执行器、逻辑控制器、监控界面四个基本部分组成。其中，传感器主要负责对火电厂各生产环节的温度、压力、流量、液位等关键参数进行监测，在收集实时数据信息后，将其传输给信息系统进行分析和处理；执行器能够依据智能监控信息系统发出的指令来执行关闭阀门、切断电源、调整设备参数等保护操作，保障相关设备安全运行；逻辑控制器是整个智能監控系统的核心组件，在接收传感器采集的数据后，能够依据逻辑控制及自身预定的逻辑规则，对这些数据信息进行判断和决策，从而判断监测对象是否存在潜在故障或危险情况，对发现的异常情况直接触发相应的控制器动作；监控界面则能够为管理人员提供一个可视化的操作界面，使管理人员能够实时了解设备和运行状况，也能够为实现人工操作控制提供便利[3]。

（二）系统功能

设计智能监控系统，要体现出智能控制和故障诊断的功能和特点，能够结合监测获取到的火电厂实际生产作业情况，实现对消防应急管理的智能化判断，进而采取相应的保护措施。在智能控制方面，不仅能够依赖监控系统来实现对各类电气设备、供电机组以及整个生产流程的实时监测，还可以发挥系统智能调控的功能作用，在获取监测数据信息后，通过对发电机组运行状态和发电量的动态调整，适应不同负荷需求，从而促进电力生成与分配优化。这一过程也能够有效减少过剩电能的浪费情况，提高电能利用效率；在故障诊断方面，强调在对各类电气设备运行情况进行监测过程中，将监测获得的数据信息与历史数据进行对比，从而及时预测出设备运行可能存在的安全隐患。同时，设计智能监控系统还能够有效节省以往进行故障排除的时间，降低由于人工诊断而产生误判的概率。

基于这一目标，对智能监控系统功能的设计应体现以下几方面内容。第一，设备保护功能主要针对锅炉、汽轮机、发电机等火电厂生产运营所需的关键设备。应用智能监控系统来对相关设备运行的关键参数进行实时监测，对监测中发现的异常情况及时采取保护措施，避免因过载、高温、超压等问题导致相应设备损坏，产生安全隐患。第二，报警通知功能能够依据预先定义的安全策略与逻辑规则，在监测发现异常情况后，以声音、灯光、屏幕显示、网络通知等形式将这些异常情况传达给管理人员，让其能够及时采取措施来应对潜在的危险情况。第三，数据记录与分析功能不仅能实时监测火电厂生产设备的运行状态，还能够用于各种应急事件的事后分析与故障诊断，以数据变化趋势和统计分析的方式，及时发现潜在故障模式，并提出改进建议。第四，智能监控系统应具有独立的安全回路。要求监控系统能够与火电厂的主要控制系统相分离，使监控系统能够借助安全回路在主要控制系统发生故障时及时进行接管控制，并采取有效的保护措施来降低安全风险。

（三）系統运行流程

为更好实现对智能监控系统的设计分析，以火电厂生产作业中的锅炉蒸汽温度控制为例。考虑锅炉燃烧是消防应急管理关注的重点环节，在智能监控系统设计中，以分布式控制系统为基本框架和结构，围绕锅炉主蒸汽温度变化情况来进行智能监控系统设计。锅炉蒸汽主要产生于锅炉燃烧过程中，在生成蒸汽后，会通过锅炉连接的排气管道排出，将排气管道与过热器装置连接起来，让锅炉燃烧中产生的高温蒸汽与燃烧烟气进行充分交换。对这一过程的排气温度高低进行检测，可以实现对整个蒸汽机组运行情况的判断，可以将其作为对蒸汽机组运行与输出功率大小判断的主要依据。在这一前提下，结合火电厂锅炉燃烧环节的情况，以构建模型的方式设计智能监控系统，能够基于智能化技术和先进算法来简化系统运行流程，在满足火电厂监控工作运行需要的同时，将其作为提高机组调峰能力的有效措施。

具体而言，针对锅炉蒸汽温控智能监控系统，应与锅炉主体联系起来，由锅炉主体、检测装置、执行机构以及数据采集卡共同构成监控系统的硬件装置（如图1所示）。在监控系统内部，主要应用模糊PID智能控制算法来运行系统程序。

这一过程主要应用预编程模式来进行系统监控程序的编写。基于数据传输通信需求，以加强上位机与控制系统平台联系的方式，发挥数据采集卡的作用，将采集到的信息分类处理后自动发送给上位机，再依据控制系统中的模糊算法来计算，用于对锅炉蒸汽温度进行控制。以数据采集卡来满足上位机与控制平台的通信需求。在数据采集卡对传感器采集获得的数据信息进行处理之后，会自动储存并实时发送报文给上位机。在上位机部分应用模糊算法来实现对锅炉主蒸汽温度的有效控制。

考虑以往监控与预警系统应用中体现的延时和滞后性特点，对智能监控系统进行设计时，可以通过设计时间常数补偿控制系统的方式，从锅炉燃烧过程中的负荷变化情况入手，以提升锅炉燃烧控制性能为主要目的来进行先行补偿控制，通过对设备输出功率的控制来克服控制系统运行的滞后性。

基于这一目的，主要通过构建时间常数补偿系统模型的方式，引入传递函数H（s）的概念：

式中，s代表拉普拉斯算子；Kp代表比例增益；Ki代表积分增益；Ta代表时间常数。

依据这一时间补偿系统模型，结合火电厂锅炉燃烧温度控制的实际情况和要求，在经过反复的仿真试验之后，将该系统模型用于监控系统的算法程序中，能够有效提升控制系统响应的改善效果。

（四）监控软件设计

以加强火电厂消防应急管理为主要目标，还应能够在智能监控系统中做好监控系统软件的设计。在考虑火电厂生产作业情况的前提下，在系统编程软件部分主要应用图形化编程界面，以更强大的功能和更简便的操作来发挥其在火电厂消防应急管理中的作用。

1.系统监控软件的设计部分首先需要满足数据通信处理需求。这一需求主要依靠数据采集卡实现，由数据采集卡将传感器采集到的数据进行处理并传送给上位机，再依靠系统程序的控制反馈功能将其传输至执行机构。

2.上位机主控制界面的设计部分重点强调实时显示模块应能够满足各种检测数据值波形图的实时显示要求，便于管理人员了解系统整体的运行状态。

3.基于数据采集和管理控制要求，以引入线性函数的方式，在设置控制目标温度为412℃后，通过控制仿真的方式，将采集到的信息以函数曲线变化的方式体现出来，得到数据结果如表1所示。

结合表1中检测转换结果发现，控制目标的温度与实际仿真数据之间的误差最大能够达到2-3k的范围。这一结果能够满足50-100%的负荷要求，也符合（-10-+5）k锅炉蒸汽温度变化范围的控制要求。由此可以证实，应用监控系统软件能够实现对锅炉主蒸汽温度的有效监测与管理控制。

结合火电厂锅炉燃烧生产环节的实际要求，智能监控系统设计还应考虑负荷预测、控制曲线界面缩放等情况可能对系统监测数据结果准确性产生的影响。受现有科学技术水平以及火电厂自身经营发展规模和能力的影响和限制，未来的系统设计开发应加强对于这一方面问题的关注和重视，从而更好保障火电厂的运行安全，促进火电厂健康发展。

结语

在火电厂的消防应急管理工作中应用智能监控系统，能够有效保障火电厂生产作业的安全性和稳定性。在火电厂进行智能监控系统设计，应结合火电厂的实际生产情况，在明确消防应急管理需求的前提下，发挥分布式智能监控系统的作用，重点针对锅炉燃烧等生产作业环节来加强监控管理，使分布式系统运行程序能够与监控软件设计结合起来，提升监控系统获取信息数据的准确性。

参考文献

[1]代尚霖.智能监控信息系统在火电厂的应用[J].大众用电，2023，38（09）：55-56.

[2]李国恒.基于互联网的智能化环保监管系统分析[J].集成电路应用，2022，39（08）：128-129.

[3]柳春晖，刘刚.锅炉燃烧智能监控平台在双辽电厂的应用[J].信息与电脑（理论版），2022，34（13）：31-33.