锅炉集中在线监测系统设计

摘 要：建立锅炉集中在线监测系统，对城市等大区域范围内锅炉进行统一监测管理，系统具有实时监测、效率分析、排名公示、数据查询、异常报警、工作管、节能技术展示等功能，可以有效实现锅炉现代化管理，提高整体运行水平，同时系统预留接口用于后期根据实际情况进行软硬件及功能的拓展。

关键词：锅炉；在线监测；管理

前言

锅炉是以消耗燃煤为主的热能供应设备，是煤烟型大气污染的重要源头，在国民生产中起到重要作用，特别是在能源消耗占有很高的比例，以山东省为例，据统计山东省拥有登记注册锅炉4.7万台，实际在用锅炉2.5万台，年耗能约占全省能源消耗的14%，因此锅炉能耗管理对于节能减排及“十二五”规划工作的顺利进行具有良好的推动作用。目前锅炉运行及管理具有明显的缺点：即能耗大、污染严重、数量多位置分散、管理水平低，缺乏统一的监管与调控手段。近年来随着经济的迅速发展，能源生产与消费、能源建设与环境生态建设的矛盾越来越突出。锅炉能耗在能源消耗中占有着较大比重，是节能工作的重点，针对锅炉采用经济上合理以及环境和社会可接受的措施对其节能环保改造，是推进供热节能减排的重点工作。本文以节能减排为目的，针对锅炉分散、管理水平低等问题，设计锅炉集中在线监测系统，对市级以上区域锅炉采用集中监测管理，提高锅炉管理水平。

1 系统组成

锅炉集中在线监测系统集成区域内所有锅炉的分散数据，利用信息化平台集中监测全市锅炉系统运行参数，主要包括运行状态、运行能耗、排烟温度及排烟含氧量等参数；同时采用云计算技术将先进节能策略应用到锅炉系统。

系统配备锅炉监测软件平台，提供从数据监测、节能环保分析到调度管理等功能。

锅炉集中在线监测系统的设计架构如图1。

图1

2 数据采集

本系统根据企业自身锅炉控制系统自动化程度设计两套方案。

一种是配备有DCS系统等控制系统的锅炉，利用原系统监控软件提供的OPC Server接口，同时安装OPC Client读取系统数据，通过Internet上传到监管中心数据库服务器。

另一种是无自动控制系统的锅炉，利用烟气在线监测系统或氧化锆分析仪等监测仪表提供的标准接口，如4～20mA信号、RS 485通讯接口等，采用能耗数据采集器统一采集、存储，利用Internet上传到监管中心数据库服务器。

3 监管中心

系统监管中心主要包含软件平台服务器、数据库服务器、打印机等构成，同时可扩展配置，如大屏幕和移动终端等，以满足更丰富的远程监控功能需求。监管中心配置锅炉监测软件平台，旨在建设一个集监测、节能、管理为一体的锅炉信息管理平台。通过平台系统的实施和应用，将实现以下优化功能。

3.1 将有助于集中分散在各处的锅炉运行数据，建立大区域锅炉数据库，实现统一远程监管。

3.2 将有助于进一步规范辖区内的锅炉运行管理，重点监管其烟气排放指标，使其在运行效率、节能环保运行方面得到转变和提高。

监测软件通过先进的平台整合技术，接收各区域锅炉在线监测数据，然后通过平台进行展示、分析、管理，实现从原先粗放型的管理模式到在线高效能源管理的转变。

平台整体设计为构架在商业级J2EE平台上的多层分布式应用，依靠多级数据模型作为核心运行，多级数据模型中包含了静态模型信息和规定系统计算和行为的动态信息、算法与数据对象。

4 功能设计

锅炉集中在线监测系统平台主要设计有以下功能模块：实时监测、效率分析、排名公示、数据查询、异常报警、工作管理、节能技术展示，满足锅炉集中监测与管理的功能需求，并预留接口用于扩展功能模块。

4.1 实时监测：配备成熟的GIS引擎，附加全市锅炉分布数据图层，通过多级数据模型中的配置信息和模型信息，将实时信息组件中获取的实时信息生动直观地呈现在Web页面上。选取某个锅炉房时地图上可定位至相应位置，点击该锅炉房图标，即弹窗显示其主要参数。对锅炉监测采用表格形式的数据监测和动态流程图监测两种形式。

4.2 效率分析：该功能对锅炉能耗和效率进行分析，即统计锅炉供出热量的各种途径消耗量以及水、电、燃煤等各类能耗数据，并分析其比例，以图表展示。结合锅炉能耗数据与锅炉出热量，在线分析锅炉运行效率。

4.3 排名公示：根据锅炉运行效率、能耗指标、排烟指标等关键参数，对系统监测的所有锅炉房进行排名；同时对同一锅炉房可进行环比比较。通过该功能可以掌握所辖锅炉房的总体运行状态，便于发现存在较大问题的区域。

4.4 数据查询：数据查询功能包含了历史查询、报表查询、日志管理等功能。

历史查询可根据需求选择时间段查询运行参数、排烟指标的历史数据，查看参数变化趋势；报表查询根据需求制作报表，报表分为日报表、月报表和月报表汇总。可将自动生成的报表导出生成excel文件，完成报表的打印工作；管理员可根据日志管理得知谁登录了平台，是否对平台进行了编辑等操作。

4.5 异常报警：异常报警包括排烟指标超限报警和锅炉运行报警两大类。报警信息可通过邮件、手机短信的方式推送至指定负责人，以第一时间发现异常情况。在页面上点击处理，可查看报警详细信息，并可给出参考处理意见。

4.6 工作管理：用于记录工作人员的操作，形成工作日志。支持按时间、业务类型等查询工作记录。记录包含锅炉设备基础信息与维修维护信息，同时通过人工录入，记录每批入库和出库燃煤数量及热值，也可记录燃煤使用化验数据（如炉渣含碳量等），为燃煤使用调度计划及锅炉运行效率分析提供数据支撑。

4.7 节能技术展示：可根据需求，设置该动态展示模块，用于展示锅炉行业的最新技术动态、行业标杆信息、先进科技成果等信息。也可根据锅炉监测信息为企业量身定制适合企业的锅炉节能技术。

5 结束语

锅炉集中在线监测系统可以系统有效的整合整个系统覆盖区域内的锅炉的数据采集、分析和管理，为政府及企业个人的锅炉节能管理提供强有力的数据支撑，给今后更好地对锅炉系统进行节能改造提供依据。

锅炉集中在线监测平台基于互联网技术，可以实时有效的对全市锅炉进行监管，并为国家今后节能减排工作提供技术支持，系统运行后其节能减排的效果将非常明显，能够为社会主义现代化建设和“十二五”规划的实现发挥巨大作用。

参考文献

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[4]戚正伟.嵌入式GIS开发及应用[M].北京：清华大学出版社，2009.

作者简介：张帅（1986，3-），男，山东省烟台市，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电气工程及其自动化。