智慧视频监控在燃煤电厂卸载系统中的应用

吴建设，秦希贤，张朋英，武二明，陈玲琴

（国家能源集团华北电力有限公司霍州发电厂，山西临汾 031400）

传统输煤控制系统是将继电器作为控制设备，结合人工手动的操作实现的。因为输煤现场的条件比较恶劣，严重危害了工人的身体健康。另外，工人手动操作存在不确定性，经常出现皮带撕裂，落煤管堵塞、跑偏等情况，降低效率，影响老电厂的稳定运行。所以，使用可编程控制器代替传统继电器对电厂输煤系统进行控制，能够降低工人工作压力，提高电厂运行效率。因此，本文对燃煤电厂卸载系统的智能视频监控进行改造，以提高工作效率[1]。

1 系统的网络架构

为了对燃煤电厂机组节能环保设施进行有效监管，单台机组监测点为2 000点，降低数据采集周期为秒级。将电力调度数据专网应用到系统中，能够实现数据传输，保证海量监测数据的安全、高效传输。通过现场数据收集设备对数据进行全面收集，采集数据利用电力调度数据网络上传到信息内容，通过分析和处理之后，通过网络隔离装置设置到电力信息外网中[2]，图1为系统的网络架构。

图1 系统的网络架构

智慧视频监控系统包括数据参数监测、采集传输、排放过程等。参数监测子系统能够得到精准的污染源数据；数据采集传输能够收集现场数据；排放过程监控是利用现场污染源过程监控系统软件对数据审核、工艺监控、趋势预警、异常报警等，利用模型对污染物的监测数据进行分析，实现污染治理设施运转情况的统计。

中心端监控平台是指污染源中心端过程监控系统，使用B/S 体系架构，将火电厂业务流程作为核心，以分布式控制系统DCS 作为基础，根据工艺实际情况，通过产生环节、排放环节、治理环节实现收集，根据过程监控仪通过监控中心进行传输，从而汇总现场端数据，实现数据分析、报警管理等业务功能。末端控制为过程监控数据，主要在线监测数据的可靠性和准确性等[3]。

2 智慧视频监控系统的设计

2.1 图像采集

前端设备主要包括解码器、摄像机、云台、防护罩，数字一体化摄像机能够将IP 信号的控制信号转变成为RS485信号送到云台中，以此实现前端云台控制。利用视频客户端实现垂直、水平转动，镜头变焦等控制。视频信号使用光纤，通过光纤收发器在监控中心交换机中传输。

摄像机产品具有多种型号，以现场实际情况和运行需求选择实用、经济的产品，充分考虑摄像机分辨率、红外、防护等级。脱硫工艺车间摄像机应用防腐型防护罩，将防震措施设置到泵房摄像机中。

2.2 信号传输和存储

利用摄像机对视频图像进行收集，从而实现数字化，通过标准网络TCP/IP 协议进行传输，对图像清晰度进行保证，使用光纤或者双绞线传输信号。利用双绞线传输交换机和摄像机的信号，工业电视和视频监控等交换机通过光纤连接。网络交换机和信号传输介质能够将主场交换机、前端摄像机进行联网，视频监控数据利用网络介质实现传输，使视频信号长距离传输需求得到满足。

数字监控系统存储设备使用网络硬盘录像机实现数据信号的存储和回访，从而实现自动化的添加摄像头、搜索摄像头、修改IP 地址。存储资源根据时间需求实现分布式部署，还能够集中存储在电子设备和机房中，从而对资源进行统一管理和调度，使生命周期存储和完善备份等功能得到完善。通过网络数字摄像头写入，实现分布式网络的创建，降低核心交换机的网络传输压力[4]。

2.3 信号管理和图像显示

数字视频管理主机指的是系统核心数据库，能够实现系统设备和用户的授权，对设备活动状态进行记录。通过管理平台相互连接系统和设备，对视频、音频和报警等信息进行收集，还能够实现信息的传输、转换、显示和控制。视频服务器和管理服务器指的是视频监控系统解决方案主要的构件，通过视频管理服务器实现集中配置、认证、控制和注册等，有效管理视频设备网络，还能够实现多台管理服务器相互协同，实现多级多域管理平台的创建。数据管理服务器中包括存储资源、视频数据和设备的管理，能够实现系统全部资源的全方位管理和监视，能够对视频进行检索。

通过视频大屏幕和工作站显示信息，利用客户端友好的人机界面和客户端功能实现监视对象的监视、监听、查询和控制，对基本GIS 功能进行集成[5]。

2.4 卸煤控制

卸煤控制主要包括自动、手动和就地3种方式。

（1）自动方式。自动方式中的操作能够利用上位机键盘进行操作，运行人员以工艺需求在LCD 中调出预选的流程菜单，在程序选择无误后实现完整流程的创建，LCD 中具备有效信号，在设备设置完成后发送允许启动的信号，皮带通过逆煤流启动设备，在启动皮带之后触发现场警铃的告警。在程序停机时以原本设置和顺煤流延时停机。在运行的过程中，任意设备出现重大事故就能够联跳逆煤流方向设备。

（2）手动方式。手动方式包括解锁和连锁两种手动，连锁手动指的是通过上位机利用PLC 实现。运行人员根据实际需求通过上位机对调相应的画面进行设置，对已经选择的流程设备以连锁方式逆煤流一对一的启动设备，从而实现顺煤流方向的一对一停机。连锁手动通过上位机操作，没有任何连锁关系，对全部设备启停。

（3）就地方式。通过就地控制箱或者开关柜实现操作，这时控制室无法控制设备。系统在现场设置设备检修、调试的起停按钮和事故紧急停机拉线开关。

2.5 显示记录功能

卸煤系统具备计算机管理功能，能够自动收集运行工况和相应的数据，对实时流量进行修改、编制和状态显示，实现各种记录和报表的打印，并且通过CRT 进行查询。

全部重要报警、连锁保护、设备故障跳闸的信号等根据发生顺序进行存储和记录，并且能够随意地打印和调用。

以工艺系统特点，系统逻辑预先设置配煤和上煤的方式，运行人员根据输煤系统设备情况对不同方式进行选择。

3 系统的实际应用

在某电厂应用燃煤电厂工况监控系统，此项目能够实现软件平台与现场监控软件的创建、工况监控数据的接入等，还能够实现监控平台数据的交换，能够满足项目预期目的。

（1）参数选择。参数监测选择温度、燃煤量、温度、发电量、引风机状态、浆液泵电流、烟气换热器电流等。

（2）数据采集传输方式。通过隔离获取和过程控制对象连接和嵌入通讯协议，根据DCS 直接获取结合的方式；数据传输根据GPRS 无线数据传输的方式。

（3）应用效果分析。首先，能够通过入口烟气的瞬时流量和机组负荷曲线、石灰石投放量、出入口SO2浓度、石膏产生量等对脱硫效率进行判断。入口瞬时流量和机组的负荷曲线见图2，两条曲线基本同步，能够对入口烟气流量的监测设备正常运行进行判断。

图2 入口瞬时流量和机组的负荷曲线

另外，能够利用物料平衡公式对脱硫效率进行计算，根据进出口SO2浓度比对脱硫效率进行计算。对比以上两种脱硫效率是否相同，对设备是否正常的运行进行判断。在实际应用中，能够利用石灰石投放量与石膏产生量进行监测，根据物料衡算验证整个脱硫效率。比如，某天的石灰石投放量和石膏产生量不同，就能够判断脱硫设备在运行过程中不正常。

利用监控企业生产过程中的工况参数，自动分析企业设备的运行逻辑，使企业自我管理能力得到提高，还能够对企业监测数据进行有效监督和验证，使工作水平得到提高。

4 结束语

目前我国火电厂输煤控制系统以PLC 为主，主要特点就是能够承受恶劣工业环境，具有加强的抗干扰性；结构化模块，系统的配置比较简单；能够和工业现场信号输入输出相互连接，对于不同现场信号的I/O 模块也不同；编程简单，并且能够实现在线编程，具有较强可靠性。针对此优势，系统能够根据PLC程序实现多种方式选择，提高系统功能的合理性，更加的完善，并且灵活可靠，提高安全保障能力，使系统在投入运行之后容易出现的问题得到解决，使系统自动化水平得到提高。