范崇卿 电厂全面智能化的研究与应用
电厂全面智能化的研究与应用陈敏鑫，等
电厂全面智能化的研究与应用
The Research and Application of Intelligent Plant
陈敏鑫
（1．华北电力大学研究生院
河北保定
3．山西平朔煤矸石发电有限公司
山西朔州036800）
1
王新超
1
韩世亮
2
李鹏
3
071003；2．神化内蒙古国华准格尔发电有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010300；
［摘要］论述了建设火电厂全面智能化的意义和可行性，并详细的阐述了全面智能化在火电厂中的应
用过程以及在现场应用中的一些有待完善的问题。
［关键词］全面智能化；厂级监控系统；厂级管理系统；数字化网络［［中图分类号］TP 29文献标识码］A
伴随着信息技术，通讯技术，计算机技术和控制
我国火力发电机组的信息化建设经技术的不断发展，
历了分散控制阶段和网络化阶段，从最初的机组级、
车间级的DCS 以及辅助车间自动化系统，到如今的以控制网络为基础，进一步建立了包括厂级SIS 和MIS 网络在内的整体网络，使全厂的生产和管理紧密逐步的实现了发电企业的管控一体化和智能的结合，
化。当今电力体制改革的不断深化，以及电力市场的逐渐形成，势必对发电企业的智能化程度要求越来越高。新的要求和新的挑战促使着电力企业推进信息化建设的广度和深度，进而提高运行的安全可靠性，适应现代化企业管理的要求，减少运行维护成本，降低工程造价。因此，建立火电厂全面智能化势在必行。通过火电厂全面智能化的建立，可以实现全厂范围内的数据集成、数据长期存储、数据管理，并提供机组性能计算和系统分析。使运行人员能够及时的调整运行参数，降低发电煤耗，最终实现机组的安全高效的运行。并通过相应的辅助决策功能为管理者实时的提供生产信息，为管理者的决策提供科学依据，从而真正的实现管控一体化。极大地提高发电企业的经济效益。
形成一个全厂智能化管控网络平台。火电厂全面智能化的基本结构如图1所示
：
图1火电厂全面智能化示意图
ECS 、NCS 以及建立在机组级、车间级的DCS 、
辅助车间自动化系统面向现场运行人员，属于过程通过对控制系统。以电力生产的安全稳定为目标，机组各运行参数的控制，保证机组运行的安全性和稳定性。以各控制网络为基础建立起来面向生产管理的SIS 网络，为全厂的生产及管理进行综合优化服务，从宏观上把握全厂的各机组运行质量和经
主要济效益。建立在SIS 网络基础上的MIS 网络，面向于经营管理层，强调对全厂各类生产及管理信
息的汇总和处理，属于现代化企业管理范畴。从火电厂全面智能化的基本框架结构可以看出，火电厂全面智能化是在先进的信息技术、完善的网络结构
—17—
1火电厂全面智能化的整体规划
当今电力企业的生产和管理通常分为三个层次：面向运行人员的控制操作层；面向生产和技术管理者的生产管理层；面向行政和经营管理者的经营管理层。火电厂全面智能化的构想是建立针对各层相应的网络，并将各个网络有机的结合起来，
《仪器仪表与分析监测》2010年第4期
以及强大的数据处理功能的基础上实现的。它的建立实现了生产和管理的智能化，有机的将人、技术、生产目标、经营方法以及管理手段结合起来。全面的提升了全厂的生产技术和管理水平，增强了发电企业的综合竞争能力。
3
3．1
火电厂全面智能化的实际应用
智能化监控门卫机器人
3．1．1
2实现火电厂全面智能化的硬件基础
现代化电厂为了便于门卫管理，多采用门卫机
器人技术。门卫机器人是一种高度智能化的机器人。它不仅可以进行实时监控，还可以进行通道监控，安全报警。它具有如下优点：（1）先进的人脸识别技术：通过人脸识别技术来实现员工进出厂的记录。改变了传统的保安检查证件的监管形式。并对外来人员进行身份验证，发放临时出入卡，进行数据备份。不仅方便了内部员工出入厂门，同时也对临时访客进行了登记管理。
（2）车辆识别：自动识别并记录厂内车辆及外部车辆。记录出入时间，外部车辆须有厂内安全部门的授权方能进入。
（3）全厂语音通话：可以通过门卫机器人与厂内各部门进行语音通话。
（4）考勤管理：记录员工出入厂区时间，自动管理员工考勤记录，生成报表。通过全厂智能化网络可以进行查询。
门卫机器人的使用使全厂的门卫管理并入全厂的智能化管理中，不仅提高了门卫管理的工作效
建设火电厂全面智能化的硬件主要包括：DCS 、
NCS 等运行系统自身硬件设备、工用、消防监控设实时/历史数据库服务器、应用服务器、数据存备、
储磁盘阵列、硬件防火墙等，基本结构如图2所示
：
图2火电厂全面智能化硬件结构示意图
现场总线技术系统（FCS ）在火电厂的逐渐成熟，极大的推动了火电厂智能化的进程，现场的执行器、压力变送器、测量元件、化学仪表、电器仪表等设备通过现场总线接口将生产数据实时的传送给DCS 等自动运行系统，不仅加大了现场数据的采集量，还提高了现场数据的采集精度。在此基础上运行人员通过将大大提高运行人员的运行对各方数据的汇总分析，
效率。机组以及车间运行系统通过数据接口将现场实时采集来的数据以及运行系统自身的运算数据通过相应的数据接口传送给上一级的厂级监控系统（SIS ），SIS 系统会实时的对数据进行处理，存储，并通过网页的形式将数据实时的对外发布。通过自身的软件进行机组厂级性能计算和优化分析。并提供相应的数据接口，为其它应用系统提供实时数据。以SIS 为基础平台构建的管理信息系统（MIS ），将火电厂的日常管理提升到现代化企业管理的高度。除了日常管理的功能，还实现了无纸化办公，并建立了详细的数字档案。提高了办公效率，降低了办公成本。8率，也节约了门卫管理的成本。
3．1．2工业智能化监控系统
电力生产过程中往往有许多设备、参数需要进
但现场的噪声、粉尘等一系列客观因行实时监控，
素决定了不能以员工值班监测的形式来完成。全场智能化中的工业监控可以通过工业摄像头等相
关视频设备完成对现场监控任务。
工业监控设备由两部分组成：一是布置在现场监控点的摄像机、报警探测器、报警控制器、变焦镜头、拾音器等其它设备组成。二是布置在全场监控中心的管理服务器、网络解码器、网络客户端等组
［1］
成。此套系统的运用实现了监控点的远方监控，并且通过对监控视频的智能化管理，方便了对监控视频的查询，使厂领导不出办公室就可以查看现场
的实际生产画面，大大提高了办公的效率。3．1．3安全、消防智能化监控系统在全厂的各个出口以及重要的办公场所均装有监控摄像设备，并配备相应的温度检测系统和报警系统，将各处的实时情况进行智能化管理。此套系统实现了对厂区各处安全的监控，不仅起到了防
电厂全面智能化的研究与应用陈敏鑫，等
盗作用，还实现了对火灾的预防和警报。大大提高
了全厂的安全系数。3．23．2．1
数字化网络
全厂智能化工业网络（1）分散式控制网络（DCS ）
从现代化企业管理的角度出发处理各种信息，有利于总体的生产管理、设备管理和各种信息的管理。
（4）DCS 、SIS 、MIS 三者之间的关系
DCS 面向运行人员，属于过程控制系统。以电力生产的安全稳定运行为目标，通过对机组各运行参数的控制，保证机组运行的安全性和稳定性。DCS 拥有一部分数据处理的能力，但由于无法深层次的对数据进行处理和分析，使得DCS 无法从宏观上管理和监控电力生产的运行质量和经济效益。
SIS 面向的是生产管理层，强调的是对控制决策的辅助支持功能，属于生产过程管理和监控范
SIS 的大量功能针对畴。为全厂的综合优化服务，
于全厂优化运行的管理，只有少量运用于监控目
的。它以各种数据处理模型为依据，对现场采集来的数据进行分析处理和比较，以提供各种辅助决策指标。从宏观上把握全厂的各机组运行质量和经是一套实时在线的系统，可以起到对现场济效益，
监视控制的功能，实时性很强。MIS 强调于对各类信息的汇总和处理，面向于生产决策层。属于企业现代化管理范畴。
DCS 是建设火电厂全厂智从某个角度上来看，
能化的数据基础。而SIS 是建立于现场DCS 等操作网络和MIS 连接起来，并将部分实时/历史数据传入MIS 供其分析和处理。MIS 则对全厂来的各类信息进行汇总，通过分析计算后，一方面可以将发电企业的实时情况向外发布，另一方面则可以对内部SIS ，的生产进行调整，以达到效益的最大化。DCS ，MIS 三者之间的数据关系如下图所示
：
现代化电厂的DCS 中，单个、特定的任务通常要使用不同工具、软件或子系统，通过或多或少的复杂的中间件耦合起来，使不同的任务之间达到同步。DCS 使用嵌入式组件服务方式使每个过程对象都装载有对象自身所需要的所有数据所有服务，这大大的提高了DCS 的智能化程度，例如电厂画面、工程设计、报警等都提供来自于这个数据池的视图或者直接管理这些数据。内有中央数据库来存储或编辑数据，因此不会引起性能或容量的瓶颈。DCS 的所有功能通过模式化和独立的方法提供，控制解决方案的概念完全基于软件，与具体硬件类型无关。它达到了电厂控制系统所要求的简单可靠的过程控制，强大、快速、统一的全系统范围的工程设计等一系列标准，同时提供基于成熟的国际标准的智能化通讯手段，无论何时何地均能准确提供所需的信息。这为火电厂全面智能化的建设提供了坚实的基础。
（2）厂级监控网络（SIS ）
随着电力工业的发展，电厂自动控制技术的进步，我国火力发电厂已由过去的把机组的安全稳定运行作为工作的唯一重点，转到安全稳定运行为主，兼顾机组运行经济性的管理模式上来。SIS 系统正是在这样一种形势下产生的。它可以监测厂内各单元机组和各个辅助系统的实时情况，并配备趋势查询和棒图查询等功能，使得生产和技术管理者能够更加直观的观察生产现场的实际情况；并通过自身的软件对现场采集来的数据进行实时计算和分析，产生经济指标参数等辅助决策信息，为生产和技术管理者提供良好的决策依据，使全厂生产系统运行在最佳工况，提高了决策的科学性。
（3）管理信息网络（MIS ）
管理信息系统（MIS ）的建立，形成了一个安全可靠覆盖全厂的智能化计算机网络，实现了信息资源的充分共享。系统覆盖全厂生产、经营、管理的各个环节。根据功能的不同可划分为：生产业务系统、企业资产管理系统、综合信息查询系统、商业运营管理系
［2］统、办公自动化系统、系统维护子系统。从某种意义上说MIS 是高于SIS 一级的信息管理系统。MIS
图3DCS 、SIS 、MIS 数据关系图
3．2．2全厂智能化通讯网络
—19—
现代化电厂以现有的通讯网络设施为基础构建
《仪器仪表与分析监测》2010年第4期
了全面智能化的通讯网络。通过计算机，数字电视等手段实现厂内和厂外的智能化通讯，使全厂职工在厂区内能时刻保持着与外界信息的同步。而通过区域智能化通讯设备，实现了厂内的实时数字通讯，这极大增强了各个部门之间的沟通能力，既有利于厂领导
也有利于各部门的协同合作。对现场的实时监管，
机组不同的运行状态并对各个运行人员的操作进
行评价，有利于操作经验和运行经验的积累。此外，基于数据库和专家分析系统对机组各主要部分的故障进行实时诊断。及时准确的分析出故障的发生点和原因，并寻找解决办法。以便运行
并准确快速的进行人员能及时的发现故障发生点，故障处理。
4
4．1
基于生产数据的分析与应用
全厂生产数据的实时监控
通过类似于DCS 控制画面的形式将从DCS 、
5火电厂全面智能化建设中的若干问题
ECS 、NCS 等控制网络采集来实时数据直观的反应在界面上，以便于生产技术管理人员实时的对生产
并将实时数据定期存储在实时过程进行监控管理，
数据库中，根据实际工况进行相应的计算，从而保
证数据的可靠性，并为下一步分析和计算做准备。4．2
动态经济指标计算
通过各种运行参数指标与现场实际运行工况进行比较，计算出这些差别对锅炉和汽机效率及煤耗、汽耗的影响，计算厂用电率变化对煤耗的影响，将这些影响以量化的形式通过报表和经济指标分析棒图的方式直观的表现出来。以便于发电成本控制，减少发电损耗，完善发电厂商业化运行。4．3机组运行性能分析、运行优化对实时数据进行在线计算，通过与各经济指标的
为生产和技术管理者提供各种效率分析及可行对比，
的优化建议，为机组优化运行提供决策依据。并运用SIS 建立起来的全厂的热力系统模型，模拟各种工况运行，提出优化建议。从而提高电厂实际的运行效率。4．4负荷分配
根据机组运行损耗，运行效率的分析优化系并以此为依据在几台机组之间进行合理的分统，配，使电厂总是在最经济最合理的条件下运行。4．5
机组指标考核
通过对机组运行参数的监控和分析计算，与各种指标进行比较。判断运行人员的各项运行操作是否符合规定，并根据相应的标准进行评分，这将
细使得运行人员在进行现场操作时会更加的准确，致。对机组的稳定运行起到了良好的促进作用。
4．6过程回放与事故处理
将现场的实时数据保存在存储设备中，通过对现场各运行数据的记录，可保存当时的运行状态。各时刻数据应用于仿真机时，就可以完整的回放数据记录点的运行状态。将各个过程回放，可以重现0虽然火电厂全面智能化的基本功能已经初步
并且各项应用也在不断地发展和完善，但在实现，
实际应用中，受限于现实条件，仍存在着一些需要完善的问题。5．1
数据精确性问题
随着火电厂全面智能化建设的逐步推进，生产过程中产生的数据不仅从数量上变得更加庞大，而且更加复杂。这种复杂性表现在：数据的不确定性、随机性、模糊性、信息的不完全性以及语义表达的歧义性。因此如何获得较为精确并且有条理的数据信息成为构建火电厂全面智能化建设的一个亟需解决的问题。5．2
复杂问题的优化求解
电力生产过程是一个复杂的过程。各个环节之间联系紧密，牵一发而动全身。因而火电厂全面智能化的建立必须完成多目标优化求解这一问题，例如在实际运行中既要考虑设备运行的安全因素，也要考虑环保因素，同时也要考虑生产的经济性。这种复杂的优化求解问题为火电厂全面智能化的建立提出了较高的要求，如何深入的进行理论研究，解决这一问题也是建设火电厂全面智能化过程中的一个重要问题。5．3
全面智能化系统软件对运行优化的定量指导目前，火电厂全面智能化系统软件对运行的指
导只停留在定量计算分析，定性指导的水平上，指导作用没有量的概念。因而，操作员只能从中获得一个大致的运行方向，很难正确的完成优化运行状
将机组调节到最佳状态。故此，如何以运行人态，
员为中心建立起完善的辅助优化运行决策系统也是火电厂全面智能化建设所面临的问题。
6总结
随着信息技术的不断进步，火电厂全面智能化的建立必将进一步深入，今后发电企业必将发展成一
GageMaster 软件在汽车连杆测量中的应用武彩霞，等
GageMaster 软件在汽车连杆测量中的应用
Application of GageMaster in the Measurement of Connecting Rod
武彩霞
（无锡科技职业学院
袁小江
江苏无锡214028）
［摘要］就连杆测量仪的工作原理着重介绍了GageMaster 软件在生产实际应用中的使用方法及测量
并对提高产品质量从检验测量工具的改进方面提出了自己的观点，并展望了其应用前景。机理，
［关键词］GageMaster ；连杆；检测；应用［［中图分类号］TP 31文献标识码］B 连杆是汽车发动机八大核心零件之一，它把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。针对
自动化、高精度的要求，采用汽车连杆测量高效率、
1型差动变压器式电感专门制造的高精度的MDT-传感器进行检测，将检测数据信号接入计算机辅助测量仪，通过专用软件GageMaster （美国Air gage ）的
程序进行分析处理显示测量数据，检测零件是否合测量的结果直接显示在计算机上。由于Gage-格，
Master 软件的引入，大大提高了测量的效率和精度。
1连杆的测量要求
连杆加工尺寸精度要求较高，特别是两个轴孔
连杆被测的尺寸精度及其形位精度公差要求较高，要素零件如图1所示，检测项目见表1所示，零件检
测参数较多，精度要求较高，同时进行多参数高精度的零件检测时，需要很好的设计相关检具的机械及电气部分，也需要合理地在零件被参数位置布置使得各检测部分不能相互干涉。测量点，
［1］
櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁
2004（4）：18-21．电气时代，个以数字化为基础的全面智能化的现代型企业。全面智能化的建立将使发电企业在整体的生产运
合理，使发电企业在未来行过程中变得更加科学、
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