智慧視頻監控在燃煤電廠卸載系統中的應用

吳建設，秦希賢，張朋英，武二明，陳玲琴

（國家能源集團華北電力有限公司霍州發電廠，山西臨汾 031400）

傳統輸煤控制系統是將繼電器作為控制設備，結合人工手動的操作實現的。因為輸煤現場的條件比較惡劣，嚴重危害了工人的身體健康。另外，工人手動操作存在不確定性，經常出現皮帶撕裂，落煤管堵塞、跑偏等情況，降低效率，影響老電廠的穩定運行。所以，使用可編程控制器代替傳統繼電器對電廠輸煤系統進行控制，能夠降低工人工作壓力，提高電廠運行效率。因此，本文對燃煤電廠卸載系統的智能視頻監控進行改造，以提高工作效率[1]。

1 系統的網絡架構

為了對燃煤電廠機組節能環保設施進行有效監管，單臺機組監測點為2 000點，降低數據采集周期為秒級。將電力調度數據專網應用到系統中，能夠實現數據傳輸，保證海量監測數據的安全、高效傳輸。通過現場數據收集設備對數據進行全面收集，采集數據利用電力調度數據網絡上傳到信息內容，通過分析和處理之后，通過網絡隔離裝置設置到電力信息外網中[2]，圖1為系統的網絡架構。

圖1 系統的網絡架構

智慧視頻監控系統包括數據參數監測、采集傳輸、排放過程等。參數監測子系統能夠得到精準的污染源數據；數據采集傳輸能夠收集現場數據；排放過程監控是利用現場污染源過程監控系統軟件對數據審核、工藝監控、趨勢預警、異常報警等，利用模型對污染物的監測數據進行分析，實現污染治理設施運轉情況的統計。

中心端監控平臺是指污染源中心端過程監控系統，使用B/S 體系架構，將火電廠業務流程作為核心，以分布式控制系統DCS 作為基礎，根據工藝實際情況，通過產生環節、排放環節、治理環節實現收集，根據過程監控儀通過監控中心進行傳輸，從而匯總現場端數據，實現數據分析、報警管理等業務功能。末端控制為過程監控數據，主要在線監測數據的可靠性和準確性等[3]。

2 智慧視頻監控系統的設計

2.1 圖像采集

前端設備主要包括解碼器、攝像機、云臺、防護罩，數字一體化攝像機能夠將IP 信號的控制信號轉變成為RS485信號送到云臺中，以此實現前端云臺控制。利用視頻客戶端實現垂直、水平轉動，鏡頭變焦等控制。視頻信號使用光纖，通過光纖收發器在監控中心交換機中傳輸。

攝像機產品具有多種型號，以現場實際情況和運行需求選擇實用、經濟的產品，充分考慮攝像機分辨率、紅外、防護等級。脫硫工藝車間攝像機應用防腐型防護罩，將防震措施設置到泵房攝像機中。

2.2 信號傳輸和存儲

利用攝像機對視頻圖像進行收集，從而實現數字化，通過標準網絡TCP/IP 協議進行傳輸，對圖像清晰度進行保證，使用光纖或者雙絞線傳輸信號。利用雙絞線傳輸交換機和攝像機的信號，工業電視和視頻監控等交換機通過光纖連接。網絡交換機和信號傳輸介質能夠將主場交換機、前端攝像機進行聯網，視頻監控數據利用網絡介質實現傳輸，使視頻信號長距離傳輸需求得到滿足。

數字監控系統存儲設備使用網絡硬盤錄像機實現數據信號的存儲和回訪，從而實現自動化的添加攝像頭、搜索攝像頭、修改IP 地址。存儲資源根據時間需求實現分布式部署，還能夠集中存儲在電子設備和機房中，從而對資源進行統一管理和調度，使生命周期存儲和完善備份等功能得到完善。通過網絡數字攝像頭寫入，實現分布式網絡的創建，降低核心交換機的網絡傳輸壓力[4]。

2.3 信號管理和圖像顯示

數字視頻管理主機指的是系統核心數據庫，能夠實現系統設備和用戶的授權，對設備活動狀態進行記錄。通過管理平臺相互連接系統和設備，對視頻、音頻和報警等信息進行收集，還能夠實現信息的傳輸、轉換、顯示和控制。視頻服務器和管理服務器指的是視頻監控系統解決方案主要的構件，通過視頻管理服務器實現集中配置、認證、控制和注冊等，有效管理視頻設備網絡，還能夠實現多臺管理服務器相互協同，實現多級多域管理平臺的創建。數據管理服務器中包括存儲資源、視頻數據和設備的管理，能夠實現系統全部資源的全方位管理和監視，能夠對視頻進行檢索。

通過視頻大屏幕和工作站顯示信息，利用客戶端友好的人機界面和客戶端功能實現監視對象的監視、監聽、查詢和控制，對基本GIS 功能進行集成[5]。

2.4 卸煤控制

卸煤控制主要包括自動、手動和就地3種方式。

（1）自動方式。自動方式中的操作能夠利用上位機鍵盤進行操作，運行人員以工藝需求在LCD 中調出預選的流程菜單，在程序選擇無誤后實現完整流程的創建，LCD 中具備有效信號，在設備設置完成后發送允許啟動的信號，皮帶通過逆煤流啟動設備，在啟動皮帶之后觸發現場警鈴的告警。在程序停機時以原本設置和順煤流延時停機。在運行的過程中，任意設備出現重大事故就能夠聯跳逆煤流方向設備。

（2）手動方式。手動方式包括解鎖和連鎖兩種手動，連鎖手動指的是通過上位機利用PLC 實現。運行人員根據實際需求通過上位機對調相應的畫面進行設置，對已經選擇的流程設備以連鎖方式逆煤流一對一的啟動設備，從而實現順煤流方向的一對一停機。連鎖手動通過上位機操作，沒有任何連鎖關系，對全部設備啟停。

（3）就地方式。通過就地控制箱或者開關柜實現操作，這時控制室無法控制設備。系統在現場設置設備檢修、調試的起停按鈕和事故緊急停機拉線開關。

2.5 顯示記錄功能

卸煤系統具備計算機管理功能，能夠自動收集運行工況和相應的數據，對實時流量進行修改、編制和狀態顯示，實現各種記錄和報表的打印，并且通過CRT 進行查詢。

全部重要報警、連鎖保護、設備故障跳閘的信號等根據發生順序進行存儲和記錄，并且能夠隨意地打印和調用。

以工藝系統特點，系統邏輯預先設置配煤和上煤的方式，運行人員根據輸煤系統設備情況對不同方式進行選擇。

3 系統的實際應用

在某電廠應用燃煤電廠工況監控系統，此項目能夠實現軟件平臺與現場監控軟件的創建、工況監控數據的接入等，還能夠實現監控平臺數據的交換，能夠滿足項目預期目的。

（1）參數選擇。參數監測選擇溫度、燃煤量、溫度、發電量、引風機狀態、漿液泵電流、煙氣換熱器電流等。

（2）數據采集傳輸方式。通過隔離獲取和過程控制對象連接和嵌入通訊協議，根據DCS 直接獲取結合的方式；數據傳輸根據GPRS 無線數據傳輸的方式。

（3）應用效果分析。首先，能夠通過入口煙氣的瞬時流量和機組負荷曲線、石灰石投放量、出入口SO2濃度、石膏產生量等對脫硫效率進行判斷。入口瞬時流量和機組的負荷曲線見圖2，兩條曲線基本同步，能夠對入口煙氣流量的監測設備正常運行進行判斷。

圖2 入口瞬時流量和機組的負荷曲線

另外，能夠利用物料平衡公式對脫硫效率進行計算，根據進出口SO2濃度比對脫硫效率進行計算。對比以上兩種脫硫效率是否相同，對設備是否正常的運行進行判斷。在實際應用中，能夠利用石灰石投放量與石膏產生量進行監測，根據物料衡算驗證整個脫硫效率。比如，某天的石灰石投放量和石膏產生量不同，就能夠判斷脫硫設備在運行過程中不正常。

利用監控企業生產過程中的工況參數，自動分析企業設備的運行邏輯，使企業自我管理能力得到提高，還能夠對企業監測數據進行有效監督和驗證，使工作水平得到提高。

4 結束語

目前我國火電廠輸煤控制系統以PLC 為主，主要特點就是能夠承受惡劣工業環境，具有加強的抗干擾性；結構化模塊，系統的配置比較簡單；能夠和工業現場信號輸入輸出相互連接，對于不同現場信號的I/O 模塊也不同；編程簡單，并且能夠實現在線編程，具有較強可靠性。針對此優勢，系統能夠根據PLC程序實現多種方式選擇，提高系統功能的合理性，更加的完善，并且靈活可靠，提高安全保障能力，使系統在投入運行之后容易出現的問題得到解決，使系統自動化水平得到提高。