燃氣分布式能源站智能生產管理研究

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摘要:能源緊缺、環境壓力促使燃氣分布式能源站快速發展，能源站的安全運行成為重中之重。目前，能源站日常運行維護工作中還存在人員手抄、紙質記錄等現象，數據處理分析難度較大，生產管理工作還需要加強。結合燃氣分布式能源站的特點，基于智能化技術開發了一種適用于燃氣分布式能源的智能生產管理系統。該系統包含智能檢修管理、智能運行管理、智能故障診斷3個子系統，可實現管理人員對能源站日常工作的有效監督，指導能源站人員的日常工作，形成能源站的大數據庫。

關鍵詞:燃氣分布式能源站;智能化;生產管理系統;數據庫;綜合能源

服務接近用戶、高效、清潔的燃氣分布式能源因其環境友好型的優點近幾年發展迅速［1］，燃氣分布式能源站運行維護(以下簡稱運維)服務產業相伴而生。運行管理工作是能源站日常運維的基礎，做好運行、巡檢、檢修等工作是保證能源站安全運行的根本，能源站的安全運行又是企業具有良好口碑的必備條件［2－3］。當前我國對燃氣分布式能源站的部分運行管理工作仍采取人工方式，很多運行、巡檢數據靠紙質記錄，管理人員不能進行有效的監督，大部分工作憑借現場人員的自覺性［4－5］，并且紙質版的數據處理任務繁重復雜，容易出錯，整理不系統［6］。同時，紙質版數據記錄的真實性主要依靠現場工作人員的自覺性，客觀性、真實性難以保障。大量的紙質版數據，單靠人工處理分析，很難立刻從巡檢數據的趨勢中辨別出能源站的潛在問題，也無法準確查看設備出現故障的頻率［7－8］。因此，能源站的生產管理工作需要進一步加強。同時，紙質版文件對能源站的運行經驗記錄不全面，大部分運行經驗依靠運維人員日常工作中的自我積累，使能源站的運行經驗隨著人員的流失而流失，造成能源站數據與經驗難以有效積累［6，9］。因此，需要對能源站進行更加科學化和規范化的管理。本文將智能化技術應用到燃氣分布式能源站的日常生產管理中，開發了智能生產管理系統，該系統包含智能檢修管理系統、智能運行管理系統和智能故障診斷系統3個子系統，管理人員通過該系統可以更加及時、完整、規范地掌握運行、巡查、檢修人員的工作是否盡職盡責，大大提高工作人員的工作效率，增強其工作責任心。同時，該系統可自動對能源站日常運行數據進行存儲和處理，形成能源站運行數據庫，實現能源站運行經驗的積累。

1智能生產管理系統工作原理

智能生產管理系統采用了先進的紅外射線識別技術、近場通信(NFC)標簽識別技術、全球定位系統(GPS)定位技術、多媒體集成技術、指紋識別技術、大數據云平臺等。通過紅外射線識別或NFC標簽識別技術讀取設備信息，下發定期工作指令，在日常點檢、運行工作中發現異常時，可以通過短信、郵件以及發送超文本傳輸協議(HTTP)請求或定制通信功能的形式及時進行異常反饋以及溝通交流。該系統的優越性體現在不僅能夠對能源站的設備進行識別、查詢，還具有任務短信或郵件通知、超時短信或郵件提醒等功能，實現管理人員對運維人員工作的自動化智能跟蹤管理。本系統通過將視頻、音頻、通信、數據存儲等功能集成在一個設備中，可以解放能源站運維人員的雙手，便于運維人員高效地開展工作。利用大數據云平臺技術，對能源站的運行數據進行存儲與收集，歸納總結能源站日常工作中遇到的問題及其解決辦法，形成能源站運行故障數據庫，實現能源站運行經驗的積累與有效傳承，有效地縮短能源站運行人員的培訓時長，提高運行人員的工作水平。通過大數據云平臺對能源站日常運維數據進行存儲、歸類與分析，可形成包含能源站設備、系統運行數圖等內容的數據庫，對能源站供能系統的優化運行提供數據支撐，提高能源站的運行效率等。能源站運行數據庫的建立還可以為下一步能源站故障預警與仿真模擬平臺的建設等提供基礎數據保障，逐步實現能源站生產管理的完全智能化。

2智能生產管理系統框架結構

燃氣分布式能源站智能生產管理系統的硬件框架如圖1所示，包括應用服務器、交換機、室內防爆區無線網絡、室外非防爆區無線網絡、值長站、控制網絡接口設備、單向數據隔離裝置、手持終端、電子巡檢卡、測溫測振一體儀、鍵盤、視頻和鼠標(KVM)、智能安全帽、電子點檢卡等硬件設備，測溫測振一體儀、移動終端等是智能巡檢子系統的硬件設備，能源站的日常運維人員在移動終端或測溫測振一體儀登錄系統，下達日常巡檢計劃，根據巡檢計劃進行日常巡檢工作，管理人員可在值長站通過移動終端上傳的數據對巡檢人員進行有效監督。智能安全帽集成了視頻、音頻、通話、安全宣貫等功能，既可以幫助運行人員高效開展工作，又可以對運行人員的工作進行有效監督;利用智能安全帽的通話功能可實現遠程指揮，當能源站出現緊急事故時，專業技術人員可通過智能安全帽的視頻、音頻與通話功能與現場運維人員實時溝通，使事故盡快得到解決。數據庫服務器、應用程序服務器等硬件設備支撐能源站數據庫的建立。智能生產管理系統由智能檢修管理系統、智能運行管理系統、智能故障診斷系統3個子系統組成。智能檢修管理系統的主要子系統是工作票管理子系統，該系統包含能源站的動火工作票、熱力工作票、電氣工作票等。智能運行管理系統包含運行管理子系統、設備管理子系統、智能巡點檢子系統、智能安全帽子系統、維護管理子系統等，該系統主要負責能源站的日常管理工作與日常巡檢點工作。智能故障診斷系統包含缺陷管理子系統與接口管理子系統，燃氣分布式能源站智能生產管理系統的軟件框架如圖2所示。

3智能生產管理系統工作流程

燃氣分布式能源站智能生產管理系統采用分層管理原則，大致可分為底層設備、機房、值長站3層。測溫測振一體儀、移動終端和智能安全帽是智能生產管理系統的底層設備，底層設備通過掃描能源站設備上的電子點檢卡下載工作任務，能源站運維人員根據下發的工作任務完成相應的工作，底層設備通過無線網(WIFI)與交換機實現數據傳輸，交換機將數據再傳輸給值長站與機房，機房對上傳的數據進行分析、處理與存儲，形成能源站運行數據庫，值長站根據底層設備上傳的數據進行任務分配與管理等工作。該系統指令的修改與發送主要是在值長站進行操作，其他層面只能進行數據查詢，不能進行數據更改。智能生產管理系統的數據傳輸都是雙向的，底層設備向上層設備進行數據傳輸，底層設備也可以對上層設備的數據進行訪問。

4智能生產管理系統主要功能設計

燃氣分布式能源站智能生產管理系統的設計是以服務能源站工作人員為目的，通過智能化的應用程序，對現場運維人員的工作進行有效的指導和監督。管理人員可通過該系統更清楚地了解能源站的運行情況，解決運維人員流動大、培訓周期長的問題。該系統根據能源站的日常運行管理需求，設計智能管理軟件和終端設備，實現設備狀態可視化，巡檢任務制度化和程序化，具備設備定期切換、設備隔離、設備檢修、零部件更換提醒功能。該系統根據主要功能的不同分為3個子系統:智能檢修管理系統、智能運行管理系統和智能故障診斷系統。4．1燃氣分布式能源站智能檢修管理系統。依托國內某燃氣分布式能源項目，梳理、整合燃氣分布式能源站的主要設備，對設備的生產廠家、性能參數、易耗品、備品備件等設備參數進行電子登記，形成設備臺賬，并生成設備專屬二維碼，可通過掃描設備二維碼了解設備的相關信息，便于對能源站設備進行管理。結合能源站多年的運行經驗，初步設定設備的檢修周期，并進行檢修提醒。在檢修任務時將設備檢修時所需要的工作、備品備件以及檢修過程中的注意事項和安全事項等一并;人員進行檢修時，該系統還會對檢修過程及步驟進行部分強制性控制，主要對于不能變更順序的操作步驟進行強制性控制，避免了因檢修人員操作失誤而造成安全事故;同時，檢修步驟的還可以指導檢修人員的檢修工作，使檢修工作更高效地完成。4．2燃氣分布式能源站智能運行管理系統。燃氣分布式能源站智能運行管理系統分為日常運行管理子系統和日常人員管理子系統2部分。日常運行管理子系統的主要功能是對能源站的日常運維工作進行有效的監督管理，在能源站多年運行經驗的基礎上，將設備的日常運行電子化，運行人員根據設備的運行任務進行運行工作，可避免跨流程、不規范的操作。運行管理子系統中還耦合了一套智能巡檢系統，智能巡檢系統根據站長設定的巡檢周期和巡檢人員排班表向指定的巡檢人員下達巡檢任務，巡檢任務中包含巡檢路線、每個設備的巡檢內容等，并將巡檢內容(溫度、壓力等)進行電子化上傳存儲，豐富能源站的設備運行數據庫，形成設備運行圖表，通過對數據庫數據的分析可以對能源站的日常運行與檢修工作進行優化，使能源站的運行管理更加科學化。日常人員管理子系統的主要功能是對能源站的工作人員進行監督和管理，當現場工作人員未按規定流程或時間進行運行或巡檢任務時，系統會自動向管理人員發送信息，以督促現場人員的工作。設計了一套人員簽到程序、巡檢提醒程序和巡檢軌跡監測程序等，根據人員日常簽到與完成工作的情況形成工作打分表，管理人員可根據打分表對現場工作人員的工作質量進行評定。4．3燃氣分布式能源站智能故障診斷系統。燃氣分布式能源站智能故障診斷系統主要功能是將能源站日常運維中出現的故障以及故障的解決辦法進行分類與存儲，并統計故障出現的頻率。該系統可根據故障出現的頻率，將常見故障進行置頂，當能源站中的設備出現故障時，工作人員可以通過數據庫的模糊查找功能從故障數據庫中導出相似的故障及其解決辦法，指導工作人員盡快、有效地將故障解除。當出現重大事故時，該系統自動向終端服務器發送警報，聯系專業技術人員盡快到現場解決問題，在專業技術人員不便立刻趕到現場的情況下，可通過視頻、音頻、遠程傳輸等功能與專業技術人員進行現場連線，使專業人員可以更好地了解事故現場，指導現場工作人員解決問題或者做一些防止事故進一步擴大的措施。具有相同原動機機型的不同能源站數據還可以進行共享，進而擴大能源站數據庫的存儲量，可以更科學、更安全地運行能源站，提高能源站的運行安全性。

5應用案例分析

國內某一運行多年的燃氣分布式能源站，原來的巡檢主要依靠紙質記錄，運行日報表、周報表、月報表等工作依靠人員手工抄表完成，紙質版的數據分析處理難度較大，人員抄表的錯誤率較高，保存、整理難度也較大，應用該系統之后能源站運行人員的工作量減少，手抄報表可系統自動生成，能源站運維工作效率提高。該系統形成的故障診斷數據庫可有效地指導現場工作人員解決能源站日常運維工作中出現的問題，縮短人員的培訓時間，能源站運行的安全性提高，系統運行效果良好。

6結論

在信息技術高速發展的今天，經驗和數據成為寶貴的財富，可以有效地指導能源站的日常運行與管理工作。燃氣分布式能源站智能生產管理系統將智能化滲透到能源站的日常工作中，可提高能源站運行的安全性;智能化技術的引入還可以減少能源站運維人員的工作量，降低能源站的運行成本。同時，燃氣分布式能源站智能生產管理系統可以實現能源站運行數據的分類、存儲，形成單個能源站的數據庫，將多個能源站的系統互相聯通可以實現能源站的集中式管理，推進區域能源鏈的形成，為綜合能源服務提供智能化的保障。

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作者:刁培濱 鄧亞男 單位:中國華電科工集團有限公司