摘 要：在燃煤发电厂经营成本中，燃料费用占60-70%的比例。目前，燃煤在接卸、输送、存储、掺配过程中，自动化程度不高，计量、分析技术、数据共享等方面存在不足，电厂燃料管理水平相对较低，且电子秤、采制样、斗轮机等系统相互独立，数据无法实现全区共享，难以实现管控一体化。本论文通过信息、AI、控制和测量等技术的整合应用，构成具有智能感知能力、智能预测、智能决策、智能调度和自我诊断的全自动输储煤智能生产线及智能管控平台，以更经济、更高效的方式实现燃煤最优存储和输送，并为燃煤掺烧提供决策依据。
关键词：智能煤场；AI；机器人
1 智能煤场的系统构成
1.1 电厂智能生产线
利用现场总线、物联网、自动控制等技术，提升输煤系统自动化程度，实现皮带恒煤流输送、皮带顺煤流启动、皮带智能启动等功能；综合利用精确卫星定位、激光煤流检测、煤垛检测等多种智能感知、智能检测、智能保护技术以及人工智能技术，将传统斗轮机改造成为大型堆取料机器人；利用信息安全技术，通过智能管控平台，实现输煤皮带、斗轮机、犁煤器、三通挡板等输煤设备的智能调度。通过改造智能生产线，达到机器换人、节能增效的目的。
1.2 电厂智能管控平台
利用现场总线技术、物联网、ESB、AI、数据挖掘以及系统集成等前沿技术，建立了一个统一的燃料管控平台，集成了燃煤从采购到燃烧发电整个过程中原本相互独立的各个系统，包括船运、输煤系统及辅助系统（卸船机、输煤皮带、输煤程控、斗轮堆取料机、采制化、电子皮带秤等），具备智能控制、智能分析、智能再现、智能调度管理等，为燃料运行管控的自动化、智能化提供了全面的、一体化的端到端的完整解决方案。
2 电厂智能煤场中AI的应用
本论文阐述了利用利用物联网、互联网、ESB、AI、数据挖掘、系统集成以及智能感知、自动控制等前沿科学与传统技术，建立了一个统一的燃料管控平台，高度集成了燃煤从采购到燃烧发电整个过程中原本相互独立的燃料相关系统，将传统的煤场改造为基于AI的智能煤场。
2.1 智能感知
从人工智能的角度看，智能感知就相当于人体的感知器官。利用先进的传感器技术和物联网技术，对输煤生产线以及煤场进行测量、探测、扫描等，采集系统所需的计量、煤质化验、煤温、煤位、电量、视频图像、物料三维数据等，具有实时性、高精确性、高可靠性等特点，为智能分析、智能控制、智能调度等上层应用提供原始数据。
智能感知主要体现在三个方面。
1、无人盘煤。利用无人机技术、摄影测量技术和位置传感技术相结合的方式，通过地面控制系统对室外煤场进行快速高精度的航拍，使用三维建模技术和计算机图形处理技术，对空间位置信息数据在计算机平台进行三维坐标转换，构建出三维模型，还原被测料场的真实形状，对煤量进行高精度盘点。
2、煤质的监测。自动获取并比对同种煤种的船运、入厂、入炉煤质数据，以及不同煤种大量相关的堆存时间、煤质数据（热值）进行统计、回归分析、建模，建立煤种的堆损预测模型，预测煤堆热损趋势，用于存煤安全性、经济性分析、入炉调配。
3、煤仓动态监测。建立了煤仓煤位和煤量的关系曲线，实现煤仓内煤量和煤位的关系转换，结合煤位的实时检测以及给煤机实时流量，实现在上煤过程以及燃烧过程中煤仓内不同煤种的分层状态进行实时监测。
2.2 智能执行
智能执行，即生产机器人的改造。利用先进的智能感知、机器人和现代控制技术，改造斗轮机、输煤皮带机、采样装置等设备，将传统的执行机构升级为智能工业机器人，以实现输煤系统智能化生产。
智能执行主要有三个表现形式。
1、大型堆取料机器人改造。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该项目利用自动控制技术、激光三维扫描技术、北斗精确定位技术、图像监控技术、安全防范技术等手段，建立数字化堆场信息，实现了轮机的远程全自动控制，包括精确定位和寻址、恒流取煤、自动堆取料、安全防护等功能，从而提高了取煤效率和库容利用率，降低了输煤能耗和劳动强度，提高整个系统的经济性,实现了料场无人值守的目标。
2、输煤流程自动控制，在工艺流程节拍上精准控制输煤线上的各设备。建设和开发了输煤程控、斗轮机自动控制系统、智能管控平台的控制通信接口，输煤工单转换为输煤程控指令，输煤程控再将指令转换为输煤系统设备的控制指令，包括堆取料机自动控制指令，经运行人员的确认后即可实现全程自动化作业。
3、通过对采制化系统的技术改造，使其自动获取煤种信息，实现了根据入炉煤的不同煤种进行分罐封装。
2.3 智能管控平台
智能管控平台，综合运用AI、工业互联网、ESB、数据挖掘、系统集成等技术，建立了一个统一的燃料管控平台，高度集成了燃煤从采购到燃烧发电整个过程中各个独立系统，实现数据集成、功能集成、工作流集成，具有智能控制、智能分析、智能决策、智能再现、智能调度及自学习等多项功能，实现了燃料管理的信息数字化、设备自动化和决策智能化。
智能管控平台有三大特色。
1、数据集成。通过开发与现有系统的数据接口、部分设备技术改造、增加感知手段、提供部分人工录入功能，将输煤程控系统、斗轮机、卸船机、采样装置、煤质分析系统、ERP、SIS等多个系统数据集成在一个平台，有效消除“信息孤岛”，使得燃料的集中管控有了可能。
2、智能分析，对底层采集数据和中间过程数据进行智能分析和处理。包括全程计量分析，实现对燃料计量系统的运行评估、进耗存平衡、损耗评估；全程能耗分析，实现对燃料的运输及存储的热值损耗，以及发电煤耗、供电煤耗等运行指标的评价；采购需求分析，根据煤场存煤及来煤情况，以及电厂煤场目标优化的存煤量和未来气候条件等因素，对采购煤种和煤量进行需求评估，使得未来电厂燃料运行满足安全和环保要求，且经济最优。
3、智能决策是智能煤场的核心功能。该功能实现了一定程度的人工智能，其中的智能掺配采用智能预测算法和智能优化算法，对燃料掺配自动进行智能预测、分析和寻优，从经济、环保、安全方面智能形成上煤方案决策，指导输煤系统工作。
3 经济社会效益
1.通过智能生产线的改造，减少了皮带空载率，提高了输煤的效率，据测算，每吨煤约降低了输煤单耗0.2度电，以全年600万吨煤计，全年节电120万度。
2.通过煤场堆损预测，优化上煤方案，降低燃煤热值损失，经检测平均热损降低27 kcal/kg，按单位热值价格8.57×10-5元/kcal计，全年节约成本约787万元。
3.通过机器换人，减少斗轮机司机10人，按人工成本每人20万元每年算，每年节约成本200万元。
4 结束语：
作为智能电厂必不可少的组成部分，智能煤场的建设，可提升燃料运行管理的自动化和智能化水平，增强电厂的技术和管理水平。本成果可推广至其他燃煤火力发电厂。
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论文作者:杨 凯
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/22
标签：智能论文; 煤场论文; 技术论文; 燃料论文; 轮机论文; 系统论文; 煤质论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;