火电厂来煤监控系统的研究与设计

摘 要：利用射频识别技术、激光扫描技术以及视频监控技术对火电厂来煤进行计质、计量监控，减少人为因素干扰，提升电厂自动化、信息化程度。

关键词：来煤监控；采样监控；射频识别技术

1. 背景

燃煤费用占火电厂发电成本的70%，因此火电厂需要对燃煤质量进行管理和监督。燃煤的计质和计量是火电厂燃煤管理的最重要组成部分。验收入厂煤的质量成为燃煤质量管理的第一道工序。如何科学有效的监控煤质采集和煤量秤量环节，防止因人工操作引入的误差或因采样过程中的人为主观因素影响煤质检测结果，是电厂管理中亟待解决的首要问题。

2. 现状分析

电厂来煤的计量因运输方式不同可以分为火车、汽车、船舶运煤的计量。火车、汽车通常采用电子轨道衡、地磅、电子皮带秤。船舶运煤一般采用观测水尺测量，有时利用码头磅秤或电子皮带秤直接计量。

图1 电厂来煤示意图

电厂来煤的检质包括对来煤的采样、制样和化验。采样分为静止煤采样和移动煤采样。常见的静止煤采样有火车和汽车顶部、船舶舱内和煤堆上的煤采样。移动煤采样是指对移动状态的煤流采样。移动煤采到的煤样较静止煤采样代表性好，应尽可能在移动煤流中采样[1]。采样也分人工采样和机械采样，机械采样具有更好的随机性和便捷性。

因此，在入厂输煤皮带上采用皮带秤计量、采样机采样，是来煤质量验收的常用选择。

为了减少人为因素干扰来煤计量、计质结果，利用RFID（Radio Frequency Identification）技术、视频监控技术、激光扫描技术，设计一套应用于输煤皮带来煤监控的系统，对电厂的整个来煤称量和采样环节实施全程监控。

3. 系统设计

3.1 系统组成

3.2 系统功能

3.2.1 来煤皮带秤监控

图2 系统组成示意图

3.2.1.1 监控流程

来煤皮带秤监控主要采用激光扫描传感器，对皮带秤的工作区域实施自动监测，当监测到有外界因数干扰皮带秤正常工作时，自动触发摄像头抓拍影响皮带正常工作的因数，同时启动现场声光报警器，并将报警信号和图片传输至控制中心。整个过程自动运行无需人工干预。

3.2.1.2 区域监控

系统在来煤皮带秤的工作区域两侧安装激光扫描传感器，通过系统的设置监控区域界面，编辑所需监控的皮带秤的工作区域范围，将所监控的皮带秤的实时状态信息同步到控制中心服务器，并在PC客户端和移动终端进行图形图表展现。

3.2.1.3 图像抓拍

系统对皮带秤的工作区域实施自动监测，当监测到有外界因数干扰皮带秤正常工作时，自动触发摄像头抓拍皮带秤周围环境和影响皮带正常工作因数的图像，同时启动现场声光报警器，并将报警信号和图像传输至控制中心。整个过程自动运行无需人工干预。

3.2.1.4 安装位置

激光扫描传感器和摄像头安装在皮带秤的斜上方，通过支架固定，确保整个皮带秤在激光扫描传感器和摄像头的监控范围内。声光报警器安装位置可根据客户需求安装在客户指定的位置。前端采集器安装就近的接地机柜内，并连接上声光报警器和无线或有线传输设备。安装位置如下图3所示。

3.2.2 煤质采样监控

3.2.2.1 监控流程

煤质采样监控采用具有国际先进加密技术的智能通道闸机结合视频图像监控，对整个煤质采样过程实施全方位监控。视频图像和闸机加密解密控制信号均连接到控制中心统一管理。整个监控流程如下图4所示。

（1） 采样监控

采用专用的加密采样桶盛装煤样品，并在样品收集的落煤处安装监控摄像头，全面监控样品收集过程，样品收集完毕后，采样桶进过加密闸机通道进行自动加密。进过加密的采样桶只有通过解密闸机通道才能打开，通过其他方式或暴力试图打开采集桶，采集桶会自动发出报警信号，同时报警信号传输至控制中心服务器，通知工作人员及时处理。

（2） 制样监控

制样车间安装有摄像头，全程监控制样过程。进过加密的采集桶被送往制样车间后，通过解密闸机通道自动解密，解密后的采样桶样品经过制样工作人员，制成若干样品包，样品包进过加密闸机自动加密后，由送检人员及时送往检验中心检验。

（3） 化验解密

经加密的样品包送到化验中心后，由化验工作人员向电厂工作人员申请获取解密密码，获得解密密码后打开样品包，取样化验。

图3 设备安装位置示意图

3.2.2.2 视频监控

视频监控是煤质采样监控的视觉拓展，采用无线视频监控技术，可通过智能手机等移动终端来以无线方式监控煤质采样的整个过程。与传统的视频监控相比，无线视频监控采用了以下一些技术：

（1） 图像压缩算法。采用压缩比高的H.264视频压缩算法。

（2） 移动网络图像传输。网络资源占用低、低带宽终端在移动条件下传输高画质、流畅的图像。

3.2.2.3 智能通道闸机

智能通道闸机采用非接触式智能加解密技术，对通过闸机的采样桶和样品包读取标识信息给控制器进行处理，控制器根据标识信息判别桶的权限，如果合法则发出指令到闸机的电机运行带动闸机动作，同时发送指令给采样桶和样品包，控制桶盖和样品包装加密锁死和解密打开。

4. 结语

来煤监控系统通过激光扫描和视频图像采集实现双重监控，快速及时准确地获取来煤生产相关信息，从而避免或减少因决策失误而造成的安全生产事故和经济损失。该系统的设计，满足了电厂来煤科学管理的需求，增强企业的市场竞争力，节省了大量人力资源，使火电企业的信息化进程跨上一个新台阶。■

参考文献

[1]方文沐、杜惠敏、李天荣编著.3版.燃料分析技术问答[M].北京：中国电力出版，2005：73-73