解析工业锅炉远程在线监测系统技术

解 艳

（宝鸡职业技术学院，陕西宝鸡 721013）

锅炉的主要消耗能源是燃煤，是提供热能的关键性设备，也是造成煤烟大气污染的重要源头，在国民生产中发挥着主要作用，尤其是在能源消耗中占据了较高比重。现阶段，锅炉运行最突出的缺点是能耗较大、污染比较严重、数量处于多位置分散状态，而且严重缺乏相应的监管手段，因此完善工业锅炉远程在线监测系统的设计与应用具有十分重要的现实意义[1]。

1 工业锅炉远程监测技术现状

工业锅炉远程监测技术具有一定的局限性。首先，在自行燃油燃气锅炉运行维护的基础上进行开发，但是燃煤工业锅炉的开发并不成熟，而我国工业锅炉主要是以燃煤为主。所以，急需进一步开发面向各种工业锅炉生产，并以燃煤为主的远程在线监测技术。其次，尚未有覆盖热水锅炉与有机热载体锅炉，并没将热电锅炉融入远程在线监测系统中去。再次，还未全面涵盖地方政府监督管理层面，即锅炉的基本信息与总体运行参数等等。最后，我国目前工业锅炉在线监测系统只是单纯引入了一定技术，然而却并未专门针对既有锅炉监测与管理特性进一步深化吸收与集成创新。所以，深入探究工业锅炉远程在线监测系统技术具有十分重要的现实意义。

2 工业锅炉远程在线监测系统数据采集终端设计

2.1 硬件系统设计

硬件系统结构具体如图1所示。

工业锅炉远程在线监测数据采集终端的CPU主要利用的是高性能、低成本、低能耗的嵌入式芯片。而且芯片中融合了复位电路、低电压检测、调压器、RC振荡器等等，具备简单结构，简便易用特性，比较适用于工业锅炉等各种环境比较复杂和恶劣的条件。电源电路直接为系统的各个硬件提供了所需的电源，并把外部输入的电源转化成了电子电路运转电源，可以有效保障电源的稳定性，而且抗干扰能力较强。串行通信回路能够与串行设备对外衔接，从既有控制系统中获取设备相关参数，也可以用来连接所扩展的数据采集单元。开关量输入回路测量能够及时测量相关信号并采取一定的隔离措施，而模拟量输入回路可以全方位测量各式各样的模拟量。GPRS通信回路能够实现远程GPRS通信，并就指定协议传输设备状态与相关参数值到远程管理平台上去。

图1 硬件系统总结构

2.2 软件系统设计

软件系统主要利用μC/OS-II操作系统，以此作为任务处理与进程控制的重要基础，进一步合作完成全部的工作。软件系统结构具体如图2所示。

图2 软件系统总结构

显示管理与人机接口任务主要就是刷新本地显示界面，并监测处理触摸屏，实时监控指示灯与按钮操作。系统管理的任务主要就是对存储管理、定时控制、任务切换等各种基础性操作进行负责管理。串行通信的任务主要就是完成和外部拓展单元等之间的数据通信处理、发送、接收与分析处理等等，能够同时和一体化显示器、监控系统等之间进行数据交换。开关量输入的主要任务是对各回路开关量动作状态进行实时监控，并实施预制操作。模拟量输入的主要任务是测量温度、压力、含氧量等等。GPRS通信的主要任务是实现远程数据间的通信衔接，以此发送和接收数据控制命令等[2-4]。

3 工业锅炉远程在线监测系统技术开发

3.1 技术特点

其一，在于对工业锅炉运行状况进行监测，而并非是控制。其二，上位机监测软件在用户访问数量上并未明确限制，主要就是通过简单化设置便可以增加用户。其三，因为装置具有较强的目的性与针对性，在研究开发时，整个系统的性价比相对更高。其四，可以有效解决在使用工业锅炉普遍无运行参数仪表系统，相关工作人员难以充分掌控锅炉运行状态，而且难以调整的问题，从而构成人机相互弥补的良好关系，全面提高工业锅炉操作管理水平，实现对工业锅炉的动态化监督管理。其五，既能够大大降低工业锅炉安全事故发生几率，又能够有效提高工业锅炉的运行效率与水平，以此实现节能减排目标[5]。

3.2 信号采集

对于工业锅炉信号采集主要包含三大部分，即变量信号（软水硬度、蒸汽压力与温度、给水温度、排烟氧量与温度等）、状态信号（运行信号、电流电压、高低水位、整体预警等），以及就信号参数所获取的在线运算信息（根据排烟氧量所获得的空气过量系数、热效率与耗电功率等）。

3.3 热效率计算

工业锅炉远程在线监测系统的热效率计算主要测试参数有排烟温度、排烟过量空气系数、一氧化碳含量、入炉冷空气温度、可燃物含量等。就工业锅炉而言，远程在线监测系统主要采用的参数为排烟温度、排烟过量空气系数、一氧化碳含量、入炉冷空气温度，主要依据以下反平衡公式，可以获得工业锅炉的热效率。

但是除了以上四项参数，其他在线检测难度都很大，主要是现场采集样品，然后在实验室内进行详细分析的离线测量，为了保证全面实现在线测量，可以采取两种方式。首先，工业锅炉煤质工业分析与灰渣含碳量在线监测，即就煤质测试数据结果与数学模型修正加以获取，并通过与现场能效比较分析，加以调整。其次，定期到工业锅炉房中收集煤样和灰渣进行离线研究分析，并将结果及时传输到远程在线监测分析系统中去[6-7]。

3.4 监管中心

工业锅炉远程在线监测系统的监管中心，可以满足更加多元化的远程监控功能需求，其配置监测软件平台，主要是为了构建集监测、节能、管理于一体的信息化管理平台，以此优化功能。其一，有利于将分散的数据信息集中化，构建大区域数据库，实现统一的远程在线监督管理。其二，有利于对锅炉运行管理加强规范，着重监督烟气排放，以提高工业锅炉的运行效率与节能环保效果。其三，在线监测系统利用平台整合技术，接收在线监测数据，并基于平台加以显示与分析，从而实现在线高效能源管理[8]。

4 工业锅炉远程在线监测系统功能

4.1 实时监测

配置完善的GIS，与工业锅炉分布数据涂层，通过配置信息与模型信息，在Web页面上直观形象地展示所获取的实时信息。工业锅炉监测主要利用两种形式，即表格形式的数据监测与动态流程图监测。

4.2 效率分析

针对工业锅炉能耗与效率做详细分析，主要数据为供出热量的消耗、燃煤能耗等，对其进行比例分析，通过图表进行展示。切实结合工业锅炉能耗数据与出热量，对其运行效率进行在线分析。

4.3 数据查询

数据查询功能主要包括三大功能，即历史查询、报表查询、日志管理。历史查询可以就实际需求，合理选择时间段进行参数与历史数据查询，并查看其中变化。报表查询则应就具体需求制作报表。而日志管理则使管理人员可以据此了解登录平台的具体人员，以及是否进行了相关操作。

4.4 异常报警

异常报警针对的是排烟指标超限与工业锅炉运行两部分。报警信息能够通过多样方式发送给负责人，确保其能够及时发现异常，并快速查看详细信息，给出有效建议。

4.5 节能技术展示

就实际需求，设置动态展示模块，以此展示工业锅炉行业最新技术动态与先进科学技术成果等相关信息，并根据监测信息为企业制定与之相适应的节能技术[9]。

5 工业锅炉远程在线监控系统实施效果

5.1 基于数据分实行技术节能改造

通过监测发现工业锅炉的运行状况不容乐观，详细分析其原因，在难以通过调整运行参数的方式提高运行效率的状况下，可以进行技术改造。就排烟温度较高的状况，可以在工业锅炉尾部受热面上安装节能器、煤分层装置，或利用变频控制技术等等，以有效提高工业锅炉燃烧效率。

5.2 基于计算机技术远程实时监测数据

利用点击计算机界面的方式，针对不同工业锅炉控制其开启与关闭，还能够随时切换大小火。可以瞬时间监测工业锅炉现场的天然气和水等流量信息，并基于信号自动传输给主控机。可以自动采集现场压力、液位、温度等各种数据信息，利用工业锅炉图形的方式实时显现。

5.3 有助于实现运行云数据信息的共享

构建工业锅炉远程在线监测中心，可以全方位监测各种类型的工业锅炉，还可以构成融合安全运行、在线能耗诊断、远程监督管理等为一体的工业锅炉监测管理体系，实现相关机构与部门各层面的信息共享，为工业锅炉安全节能政策制定提供有力依据，进而实现真正的安全节能动态化监督管理。

5.4 有助于提高决策的科学合理性

构建完善的现代化企业生产信息管理系统，可以快速熟练掌控实时数据信息，并为企业实现安全可持续生产与优化管理奠定一定的数据支持，以此有效缓解决策的盲目性和不稳定性。

5.5 提高工作效率的同时降低成本

通过构建工业锅炉远程在线监测系统，能够有效节省大量人力资源成本。就初步预算来讲，远程在线监测系统的正常运行之后，能够即使缩减巡查员工大约6位，所节约成本数量较大。在节省成本的基础上，还能够提升工作效率，保证数据信息监控的准确性与频率。一般来说，利用人力统计分析数据，准确性相对较低，利用时间周期也比较长，所以很容易出现安全性问题。但是，远程在线监测系统的构建，能够实现实时监控并保存数据的目标，还可以详细收集记录长时期的数据信息。因此，工业锅炉远程在线监测系统在工业现场运行中投入使用，能够起到较好的安全生产与现场监控作用[9-10]。

6 结论

综上所述，通过充分合理利用传感器于网络技术，进行工业锅炉远程在线监测系统设计与实践，不仅可以大大降低工业锅炉存在的安全问题，还能够全面提高锅炉节能管理整体水平。工业锅炉远程在线监测系统具有其自身的独特性，因此在各个相关领域备受欢迎。这一系统既能够提高工业锅炉的运行效率与运行管理水平，获得良好的节能效果，又能够基于数据分析，进一步实现优化节能改造，从而大大提高工业锅炉燃烧效率。同时，还可以通过充分发挥系统的在线实时监测功能，确保数据信息的精确度与可靠性，进而有助于工业锅炉实现运行云数据共享。