智慧燃料自动化装备的智能调度技术研究

智慧燃料自动化装备的智能调度技术研究

黄立伟1，易坚2，吴宇涵2

（1.国家电投集团重庆电力有限公司, 重庆  401123；

2.湖南三德科技股份有限公司，湖南长沙410205）

摘要： 随着我国能源结构的优化和环保要求的提高，电厂燃料管理面临着更加复杂的挑战。传统的人工调度方式已难以满足高效、精准、安全的管理需求。本文提出一种基于智慧燃料自动化装备的智能调度技术研究方案，通过构建“智能大脑”模式，实现燃料自动化装备的智能化统筹、调度和判断，从而提升电厂燃料管理的自动化、数智化水平。本文将详细介绍智慧燃料自动化装备的智能调度技术研究，包括主要功能、核心技术实现以及对电厂自动化装备运行管理的提升。

关键词：智慧燃料；自动化装备；智能调度；智能大脑；数智化

Abstract: With the optimization of China’s energy structure and the enhancement of environmental protection requirements, power plant fuel management is facing more complex challenges. The traditional manual dispatching method has become difficult to meet the demands for efficient, accurate, and safe management. This paper proposes a research scheme for intelligent scheduling technology based on smart fuel automation equipment. By constructing an “Intelligent Brain” mode, it realizes the intelligent overall planning, scheduling, and judgment of the fuel automation equipment, thereby enhancing the level of automation and digital intelligence in power plant fuel management. This paper will elaborate on the research of intelligent scheduling technology for smart fuel automation equipment, including its main functions, core technology implementation, and the improvement of power plant automation equipment operation management.

Keywords: Smart Fuel; Automation Equipment; Intelligent Scheduling; Intelligent Brain; Digital Intelligence

0  引言

电厂燃料管理是电厂运行的重要环节，直接影响着电厂的经济效益和环保排放。随着煤炭市场竞争的加剧和环保要求的提高，电厂燃料管理面临着更加复杂的挑战。传统的人工调度方式存在着效率低下、信息滞后、安全风险高等问题，难以满足高效、精准、安全的管理需求。科学的燃料管理对降低发电企业成本、提高企业的经济效益有重要意义。

智慧燃料自动化装备的智能调度技术，通过构建“智能大脑”模式，实现对燃料自动化装备的智能化统筹、调度和判断，从而提升电厂燃料管理的自动化、数智化水平。本文将详细介绍智慧燃料自动化装备的智能调度技术研究，包括主要功能、核心技术实现、对电厂自动化装备运行管理的提升以及后续的拓展规划。

1目前电厂燃料管理存在的问题

1.1 管理理念匮乏、数据平台不完善

当前，电厂燃料管理的运作模式仍停留在传统人工操作阶段，尚未充分引入智能化管理理念。燃料管理相关数据分散存储于各个职能部门，缺乏统一的整合机制，导致数据采集存在缺失，难以全面覆盖燃料采购、存储、输送、消耗等各个环节。这种数据分散和管理滞后导致数据统计与分析效率低下，难以支撑科学决策与精细化管理，制约了燃料管理水平的提升和运营成本的优化[1]。

1.2燃料管理流程不规范

在人工操作的背景下，燃料管理流程不规范具体体现为:

（1）燃料采购流程不透明：一些电厂的燃料采购流程缺乏透明度，容易滋生腐败问题。（2）燃料存储管理不规范：燃料存储管理制度不健全，导致燃料损耗和安全隐患[2]。

（3）燃料消耗统计不准确：燃料消耗统计方法不科学，导致数据失真，难以进行有效的成本控制。

1.3管理效率低下、准确性不高

在电厂燃料管理中，人工操作的效率低下和准确性问题可能会导致燃料管理过程中的延误和效率低下[3]。由于人工操作需要员工长时间进行重复性的工作，这可能导致员工疲劳和注意力下降，从而增加错误率。例如，员工在长时间的工作中可能会因为疲劳而忽略一些细节，或者在处理大量数据时出现疏忽，这可能会导致燃料管理数据的失真和不准确。

因此，为了解决这些问题，电厂可以考虑引入智能调度系统，利用自动化和数据驱动的方式提高燃料管理的效率和准确性。

2智能调度的主要功能介绍

以下结合某电厂燃料管理中智慧燃料自动化装备的智能调度技术的应用为例介绍智能调度的主要功能。

该电厂燃料管理通过燃料集中管控系统来实现智能化统筹、智能化调度、智能化判断三大主要功能，该管控系统的“智能大脑”模式，具备分析判断能力，可智能调度并下达指令，优化燃料管理的各个环节，统筹设备信息及状态，从而提高效率和安全性。燃料集中管控系统应用智能调度技术，统筹规划、调度和判断采样装备、制样装备、样品传输系统、样品存查系统、样品容器清洗装置、样品化验系统等自动化装备的作业流程。

2.1 智能化统筹

在电厂燃料管理中，智能化统筹功能扮演着至关重要的角色。它通过一个先进的“智能大脑”模式来实现，这个“智能大脑”能够实时收集和分析计量、采制化、输存化设备的信息和状态。它能够理解设备之间的相互作用，并根据这些信息来优化设备的运行。通过这种方式，智能化统筹功能可以确保设备之间的协同工作，避免冲突和瓶颈。例如，在燃料的采集过程中，系统可以实时监测各个采集设备的运行状态，并根据采集进度和质量要求来调整采集速度和顺序，以确保采集过程的高效和有序。

此外，智能化统筹功能还可以根据燃料的需求和供应情况来优化设备的运行。例如，当燃料需求增加时，系统可以自动调整设备的运行速度和数量，以满足需求。同时，当供应情况发生变化时，系统也可以及时调整设备的运行策略，以适应新的供应情况。通过智能化统筹功能，可以提高整个燃料管理系统的效率。它能够实时监测和调整设备运行，从而避免冲突和瓶颈，提高整个燃料管理系统的运行效率。同时，它还能够根据燃料的需求和供应情况来优化设备的运行，从而提高整个燃料管理系统的效率。

总之，智能化统筹功能在电厂燃料管理中发挥着至关重要的作用。它通过实时收集和分析设备信息，理解设备之间的相互作用，并根据这些信息来优化设备的运行。通过这种方式，可以确保设备之间的协同工作，避免冲突和瓶颈，从而提高整个燃料管理系统的效率。

2.2 智能化调度

智能化调度功能是智慧燃料自动化装备的核心功能之一，它允许系统根据燃料需求、设备状态、运输情况等信息来智能调度并下达指令。这意味着系统能够根据当前的燃料需求和供应情况，以及设备的状态和性能，来决定最佳的调度方案。通过这种方式，系统可以确保燃料的供应和需求之间的平衡，同时优化设备的运行和维护。例如，在燃料需求增加时，系统可以自动调整设备的运行速度和数量，以满足需求。同时，当供应情况发生变化时，系统也可以及时调整设备的运行策略，以适应新的供应情况。这样，系统可以确保燃料的供应和需求之间的平衡，同时优化设备的运行和维护。

此外，智能化调度功能还可以根据设备的状态和性能来调整设备的运行策略。例如，当设备出现故障或性能下降时，系统可以自动调整设备的运行速度和数量，以避免故障和提高设备的性能。同时，当设备状态良好时，系统也可以调整设备的运行策略，以提高设备的运行效率和性能。

通过智能化调度功能，可以确保燃料的供应和需求之间的平衡，同时优化设备的运行和维护。它可以根据燃料需求、设备状态、运输情况等信息来智能调度并下达指令，从而实现最佳的调度方案。这样可以提高燃料管理的效率和安全性，同时降低运营成本。

2.3 智能化判断

智能化判断功能是智慧燃料自动化装备的另一重要功能，它使得系统能够根据实时数据和历史数据来分析燃料质量、设备状态、运输风险等信息。通过这种方式，系统能够评估当前的情况，并做出相应的决策。这可以包括预测燃料质量的变化趋势，或者预测设备可能出现的故障，从而提前采取措施来避免潜在的问题。具体来说，智能化判断功能可以实时监控燃料的质量参数，如水分、灰分、热值等，并将其与历史数据进行对比分析。通过对燃料质量的变化趋势进行预测，系统可以及时发现燃料质量的异常，并采取相应的措施，如调整燃烧参数或增加质量检验频率，以确保燃料的质量和电厂的稳定运行。

此外，智能化判断功能还可以对设备的运行状态进行实时监控，包括设备的温度、压力、振动等参数。通过对设备状态的评估，系统可以预测设备可能出现的故障，并提前采取措施，如调整运行参数、安排维护计划或更换易损件，以避免故障的发生，确保设备的稳定运行。智能化判断功能还可以对运输风险进行评估，如天气条件、路况、运输车辆的性能等[4]。通过对运输风险的预测，系统可以提前采取措施，如调整运输路线、安排备用车辆或提高运输车辆的性能，以确保燃料的运输安全和及时性。

通过智能化判断功能，智慧燃料自动化装备能够实时监控和分析燃料质量、设备状态和运输风险等信息，并做出相应的决策。这可以提高燃料管理的效率和安全性，同时降低运营成本，确保电厂的稳定运行。

智能调度技术所发挥的以上功能，使得智慧燃料自动化装备能够实现更加高效和安全的燃料管理，从而提高电厂的整体运营效率和安全性。

3智能调度的核心技术实现

在智慧燃料自动化装备智能调度系统中，以下五项核心技术对于实现智能调度功能至关重要：

3.1GPS定位技术

在电厂燃料管理中，运输煤车的厂内智能调度功能通过安装在运输煤车上的GPS设备，实现了对运输过程的精确监控和路径优化，如图1所示。

图1 装有GPS定位的无人驾驶小车

Fig. 1  Unmanned Driving Car with GPS Positioning

GPS设备可以实时获取车辆的位置信息，并将这些信息实时传输给调度系统。通过这些数据，系统可以实时监控运输煤车的位置和状态，确保运输过程的顺利进行。此外，系统还可以利用这些位置信息来实现路径优化。通过分析车辆的位置信息和历史行驶数据，系统可以计算出最短或最优的运输路径，从而减少运输时间，提高运输效率。例如，当运输煤车到达一个交叉路口时，系统可以根据实时数据和历史数据来判断最佳行驶路线，避免交通拥堵和延误。

通过安装GPS设备，系统可以实时获取车辆的位置信息，从而实现对运输过程的精确监控和路径优化。这不仅提高了运输效率，还降低了运输成本，为电厂的稳定运行提供了有力保障。

3.2路径规划技术

路径规划算法能够根据厂内布局、交通状况和任务优先级，自动规划最短或最优的运输路径，减少运输时间，提高效率。具体来说，路径规划算法会分析厂内各个区域的布局和交通状况，包括道路宽度、交通流量、交叉路口等因素。同时，算法还会考虑任务优先级，确保关键任务得到优先处理。通过这些因素的综合考虑，算法能够计算出最短或最优的运输路径，从而减少运输时间，提高效率。

此外，路径规划算法还可以根据实时数据和历史数据来动态调整运输路径。例如，当厂内交通状况发生变化时，算法可以根据新的数据来重新规划路径，确保运输过程的顺利进行。同时，当任务优先级发生变化时，算法也可以根据新的优先级来调整路径，确保关键任务得到优先处理。

通过路径规划算法，智慧燃料自动化装备智能调度系统能够自动规划最短或最优的运输路径，减少运输时间，提高效率。这不仅提高了运输效率，还降低了运输成本，为电厂的稳定运行提供了有力保障。

3.3自动计量设备

煤炭自动计量远程控制管理功能通过自动计量设备，实现对煤炭的自动计量，并将数据实时传输到调度系统，确保计量数据的准确性和实时性。具体来说，自动计量设备能够实时测量煤炭的重量、体积等参数。这些设备通常配备高精度的称重传感器和体积测量仪器，能够快速准确地获取煤炭的计量数据。通过这些设备，可以确保煤炭计量数据的准确性，避免人为误差，提高计量精度。

此外，自动计量设备通过无线传输技术将数据实时发送给调度系统。这种无线传输技术可以确保数据传输的实时性和稳定性，即使是在恶劣的天气条件下，也能够保证数据传输的可靠性[5]。通过实时传输数据，调度系统可以实时监控煤炭的计量情况，及时调整生产计划和运输安排，提高生产效率。

通过自动计量设备，智慧燃料自动化装备智能调度系统能够实现对煤炭的自动计量，并将数据实时传输给调度系统，确保计量数据的准确性和实时性[6]。这不仅提高了煤炭计量数据的准确性，还提高了生产效率和运输效率，为电厂的稳定运行提供了有力保障[7]。

3.4RFID技术

RFID标签和读写器用于样桶和样瓶的管理，可以自动识别并追踪样品的状态，实现样品的智能化管理，提高样品处理的效率和安全性。具体来说，每个样桶和样瓶上都贴有RFID标签，这些标签包含了样品的详细信息，如样品类型、采集时间、采集地点等。通过安装在各个区域的RFID读写器，系统可以自动识别并读取样品的标签信息，从而实现对样品状态的实时追踪，如图2所示。

图2 带有RFID标签的样瓶转运装置

Fig. 3  A conveyor belt system with RFID tag sample vials transfer device

通过RFID技术，系统可以实时监控样品的流动情况，包括样品的采集、运输、检测等环节。当样品需要进行检测时，系统可以自动将样品分配到相应的检测设备上，避免了人工操作的误差，提高了样品处理的效率[8]。同时，RFID技术还可以确保样品的运输和存储过程中的安全性，防止样品污染和误用，此外，RFID技术还可以实现对样品的追溯，当样品出现问题时，系统可以根据RFID标签信息，快速定位到问题样品的采集地点、运输路径和检测设备，从而找到问题所在，采取相应的措施。

通过RFID标签和读写器，智慧燃料自动化装备智能调度系统能够实现对样品的智能化管理，提高样品处理的效率和安全性。这不仅提高了燃料管理的质量，还降低了运营成本，为电厂的稳定运行提供了有力保障。

3.5优先级调度算法

优先级调度算法是根据燃料需求、设备状态、运输情况等信息，对不同任务进行优先级排序，确保关键任务得到优先处理，优化资源分配和任务调度[9]。具体来说，优先级调度算法会综合考虑燃料的需求量、设备的工作状态、运输的紧急程度等因素[10]。通过对这些因素的分析，算法可以确定不同任务的优先级，确保关键任务得到优先处理。例如，在燃料需求量较大时，系统会优先处理燃料的采集和运输任务，以确保电厂的稳定运行。

此外，优先级调度算法还会根据设备的状态和性能，合理安排设备的运行和维护任务。例如，当某个设备出现故障或性能下降时，系统会优先安排该设备的维修任务，以避免故障的扩大和影响。

通过优先级调度算法，智慧燃料自动化装备智能调度系统能够根据燃料需求、设备状态、运输情况等信息，对不同任务进行优先级排序，确保关键任务得到优先处理，优化资源分配和任务调度。这不仅提高了燃料管理的效率，还降低了运营成本，为电厂的稳定运行提供了有力保障。

4智能调度对电厂自动化装备运行管理的提升

智慧燃料自动化装备的智能调度技术，对电厂自动化装备运行管理的提升主要体现在以下几个方面：

4.1“自动化”向“数智化”的升级

智慧燃料自动化装备的智能调度技术，标志着电厂在自动化装备运行管理方面实现了一次革命性的跨越。这一技术的应用，不仅仅是对传统自动化手段的简单改进，而是将电厂自动化装备的运行管理推向了一个全新的高度——“数智化”阶段。

智能调度技术能够实时采集燃料的各类数据，如库存量、质量、环境参数等，实现了对燃料全生命周期的数据监控，通过对海量数据的挖掘和分析，智能调度系统能够发现燃料处理过程中的潜在问题和优化点，为决策提供有力支持；同时，基于先进的算法，智能调度系统能够自主做出最优调度决策，并自动执行，大大减少了人为干预，还能够根据电厂的实际运行情况，动态调整燃料处理流程，实现运行管理的最优化。

4.2“流程驱动”向“系统驱动”的转型

智慧燃料自动化装备的智能调度技术，不仅仅是一项技术革新，它更是推动电厂自动化装备运行管理从传统的“流程驱动”模式向更为高级的“系统驱动”模式转型的关键因素。

智能调度技术将分散的自动化装备整合成一个统一的系统，实现了各装备之间的信息共享和协同工作，打破了原有的信息孤岛现象，通过集成人工智能算法，该技术能够对大量的实时数据进行分析，并做出最优化的决策，这些决策不再是简单的流程执行，而是基于整个系统运行状况的综合考量。与传统的固定流程不同，该技术能够根据电厂的实际运行情况和外部环境的变化，动态调整装备的运行参数和工作模式，以实现最佳的运行效果，还能够根据电厂的实际需求，合理分配和优化资源，提高资源利用效率，降低运营成本。系统驱动模式下，该技术能很好地预测装备的潜在故障和维护需求，提前制定维护计划，减少意外停机时间，提高装备的可靠性和使用寿命。

4.3“人防”向“技防”的管理模式提升

智慧燃料自动化装备的智能调度技术，代表了一场从传统“人防”到现代“技防”的管理模式提升的革命。这一技术的融入，不仅改变了电厂自动化装备的运行管理方式，更提升了电厂整体的安全水平和工作效率。

智能调度技术通过安装传感器和监控设备，实现了对燃料自动化装备的实时、连续、全面的监控，无需人工不断检查，系统可以根据监控到的数据，通过预设的算法进行分析，一旦发现异常，能够立即发出预警，从而及时采取措施，防止事故的发生，减少了人为疏忽的可能性。该技术能够根据实际情况自动调整装备的运行参数，实现精准化操作，减少了人为操作误差，同时，其能够预测装备的潜在故障，提前进行预防性维护，降低了因设备故障导致的停机风险，提高了装备的运行效率和安全性。通过构建信息化管理平台，该技术将所有的运行数据集中管理，便于历史数据的查询和分析，为管理层提供了科学决策的依据。

5结论

智慧燃料自动化装备的智能调度技术是电厂燃料管理现代化的重要组成部分，它通过构建一个“智能大脑”模式，实现对燃料自动化装备的智能化统筹、调度和判断，从而提升电厂燃料管理的自动化、数智化水平。“智能大脑”模式通过实时收集和分析燃料自动化装备的信息和状态，理解设备之间的相互作用，并根据这些信息来优化设备的运行。这种智能化统筹功能可以确保设备之间的协同工作，避免冲突和瓶颈，从而提高整个燃料管理系统的效率[11]。

此外，智能调度功能可以根据燃料需求、设备状态、运输情况等信息来智能调度并下达指令，实现对煤流、样品流、业务流的管控。这可以确保燃料的供应和需求之间的平衡，同时优化设备的运行和维护。智能化判断功能使得系统能够根据实时数据和历史数据来分析燃料质量、设备状态、运输风险等信息，并做出相应的决策。这可以包括预测燃料质量的变化趋势，或者预测设备可能出现的故障，从而提前采取措施来避免潜在的问题。

通过智能调度技术的应用，智慧燃料自动化装备能够实现更加高效和安全的燃料管理，从而提高电厂的整体运营效率和安全性。这不仅提升了电厂燃料管理的自动化、数智化水平，还为电厂的可持续发展提供了有力支撑

[12]。

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