发布时间:2023-09-24 15:40:08
绪论:一篇引人入胜的数字化技术的应用前景,需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文,供您参考和学习。

1 数字化景区的内涵和背景
所谓数字化,实质就是将我们传统的纸质版文档转换为数字版文档的过程。可以说,如果缺少了数字化,网络信息也就不再丰富多彩。现如今,我们认为的数字化景区有两种解释:一种是将数字化完全理解为信息化,认为数字化景区就是信息化景区,它是一个涵盖了空间、网络、智能等多元化的技术系统;而另一种是将数字化景区概括为综合运用了遥感技术、地理信息系统技术、多媒体技术、全球定位系统技术、虚拟仿真等多种技术,实现对旅游景区的监测和管理,服务于旅游景区的规划和建设。无论是哪种概念的描述,最终的目标都是要实现旅游景区的信息化。
伴随着信息化技术的突飞猛进,旅游景区资源的保护与利用被引起重视,数字化技术逐步融入旅游景区的建设管理中。在这样一个背景环境下,全国范围内发起了一场声势浩大的数字旅游和数字景区建设的热潮。我国旅游景区的数字化建设是从故宫和敦煌开始的。早在2000年,我国敦煌曾与美国梅隆基金会决定共同建立“数字化虚拟洞窟”;同年,中国故宫博物院又和日本签订了“故宫文化遗产数字化应用研究”合作协议书,协议书签订后不出两年的时间,一部片长40分钟的三维显示作品,再现了故宫太和殿康乾盛世的辉煌历史。该部优秀的三维作品的独到之处在于充分利用了虚拟技术,实现了游览大众在计算机屏幕前,可以随意选择角度和位置,随意调整观看的方向,这是一种全新的观赏体验。除此之外,国家还设立了黄山和九寨沟两个知名旅游景区为两个示范点,并于2004年正式开展数字景区的示范工程。这些示范点的建立除了能够实现对旅游景区资源的保护以外,还能够包揽旅游景区的相关信息咨询,如旅游景区内的交通、导游、旅游线路评估等众多部分的信息。最重要的是,这种全新的观赏体验还可以提高旅游景区和游客之间的互动性,从而增强旅游景区管理上的科学性与规范性。
2 数字化技术在旅游景区的发展过程中存在的问题
数字化信息技术的运用,是实现旅游业生存和发展的必要条件,它贯穿于整个旅游活动的全过程,而旅游景区的建设又是旅游业发展的前提。所以,旅游景区的数字化信息技术直接影响着旅游业的整体运行和发展。目前,国内一些大型的旅游景区也都配备有电脑和一系列上网设备,也纷纷建立了属于该旅游景区自己的局域网络。但从总体上分析,我国的旅游景区数字化信息技术的整体发展水平还比较低,和发达国家相比还有一定的差距,依然存在有一系列问题:
2.1 旅游景区的数字化信息技术波及的范围有限,基础设施的性能较差
目前,很多旅游景区的网页信息资讯,都只是显示一些较为简单直白的景区图片、笼统的景点介绍等,并不具备完整规范的网络营销条件。虽然不少旅游景区已经陆续尝试着添置了一系列相关的电脑技术设备,但是普遍还存在着缺乏信息管理方面的配备,电脑无形中成为了旅游景区的摆设,发挥不了它该有的价值和作用。更何况有的旅游景区甚至连基础的电脑设备都没有,更是不具备开展数字化景区的条件。
2.2 旅游景区数字化技术的相关维护能力偏弱,网站信息咨询更新速度较为滞后,缺乏人机互动环节
我国大部分旅游景区的网站信息是交给相关网络公司进行维护的,这就使得旅游景区网站上的最新信息咨询,最近动态内容,更新的较为延迟,信息内容存在陈旧滞后等问题。非常值得关注的是,旅游景区中游客互动留言板块,它是连接旅游景区与游客之间互动的最直接的平台。然而,很多旅游景区的相关管理部门并不能及时准确地解答游客质疑的一系列问题,从而也间接影响了旅游景区网站与游客们的及时互动。
2.3 旅游景区中数字化技术的应用尚且缺乏完整的电子商务功能
随着旅游业的日趋发展,旅游者自身的出行情况,散客形式的自驾游也越来越普遍,旅游者们也越发成熟起来。一般情况下,旅游者们在出发前,通常会通过网络资讯等方式,对即将游览的旅游景区的相关信息资讯进行初步的搜索和查询,收集一些旅游景区的基本信息资源,这已逐渐成为旅游者们普遍追求的行为特征。但是,目前绝大部分旅游景区都未建立健全完整的电子商务功能,直接制约了旅游业的全面发展。
3 数字化技术在旅游景区客服系统应用中的解决方案
当下,数字化技术在我国旅游业中的发展应用尚且有点早,相关的人力资源、旅游资源的配备还不完善,还处在发展的初期。低碳环保的绿色旅游成了当今旅游业发展的新趋势。将数字化技术应用在旅游景区的客服管理系统中,不仅能够稳合“低碳、环保”的科学理念,而且还可以规范旅游景区系统的组织构架、提高景区整体全面的管理效率。它所包含的应用功能主要概括为以下几点:
3.1 门票管理
我们通常使用的景区门票大多是纸质版呈现,在遇到旅游景区客流量较为集中的时期,游客会因为买票、验票等一系列流程操作无端浪费大量的时间和精力。针对这样的常见问题,我们采取了一种新的票务模式,电子式门票应运而生,电子式门票的诞生实现了景区购票、验票的一体化管理,为游客提供了便利。旅游景区数字化技术的渗透,还可以使景区门票循环使用,既可以低碳环保、降低成本,又能够增加门票利用率,而且高科技的渗透,使得门票读取信息的速度变快,实现高效的人性化验票效果。
3.2 旅行客流量管理
旅游景区的客流量的概念包括两个方面:一是游客总体的数量,二是景区各个景点的客流量控制值。景区游客的总体数量可以直接通过当日次电子门票的实时记录来获取,如果游客量超过了景区所能承受的最大承载量时,景区管理人员就可以采取暂停售票或者延缓售票等措施,对景区的游客量进行相应的控制,减轻对旅游景区的承受压力。而对于各个景点客流量的监控,可以按照各个旅游景点的具体分布情况,对其小范围内设置一些关键服务点,并配置感应设备。游客通过设置有关键点的感应区域时,这些感应设备就可以及时获取游客的信息,统计该景点当前准确的客流量和游客的分布情况,进行系统的实时监控。
3.3 游客安全管理
对于地貌环境复杂、范围面积较大的旅游景区,常常会出现游客失踪、迷路等意外事故。面对这些突况,最重要的如何以最快的速度到达目的地,并及时地进行现场救护。旅游景区数字化技术的融入和应用,使得游览者在旅游景区内遇到走失、迷路、失联等意外情况需要求助时,旅游者可以利用自身携带的电子门票,通过定位系统,发送呼救信号到距离自己最近的救护站,等待救援。
4 结语
互联网的发展是数字化技术得以实现的核心和基础,互联网可以直观便捷地实现人与人之间的信息交互。因此,一套成熟完整的旅游景区数字化信息系统,应当包含多个方面、多个领域的全面组合。数字信息化推动了旅游管理模式的进步,为广大用户提供了更便捷、更周到的人性化服务。新时期,我们要积极探索数字旅游的发展道路,经过不断的改造和建设,数字旅游逐渐影响和改善着景区旅游业的发展。
参考文献:
[1] 袁剑君,陈志辉.我国旅游信息化发展状况、问题与对策[J].长沙铁道学院学报,2009(10).
一、变电站遥视技术内涵要点
首先,相关变电站运行结构中,遥视技术主要利用的就是网络传输技术,实现整体视频技术对项目中电气设备的实时控制和管理,并要求相关工程监管人员对监控点进行集中的环境监控,不仅对基本的设备运行模式和状况进行数据的收集和整理,也要对基本的工程运作人员进行有效的管理和监督。通过遥视技术产生的报警信号进行及时的项目管理和纠偏,以保证管理人员能对工程运行中出现的问题及时解决。
其次,遥视技术还能利用基本的视频技术对整体电力系统的运行情况进行硬盘的录制以及项目的回放,辅助相应的工程监管人员集中对系统隐患进行有效的排查。
最后,相P变电站的电力系统运行中,也要使用遥视技术的相关软件对整体系统运行实现自动化管理,真正实现整体技术对于现场设备的操作和监督。
在变电站遥视技术运行结构中,主要包括视频采集端、视频生成客户端、网络控制端以及项目监控端,构建起完整的项目监管控制机制,既能实现对于基础工作系统视频的存储和回放,也能实现有效的预警报警系统。相关工程监管人员只要通过基本的监管控制器,即可了解整体电力系统的实际运行情况。在满足项目监管的同时,也一定程度上减轻了工程运行人员的工作强度。
二、变电站遥视技术的基础设计原则
在变电站遥视技术运行过程中,基本的设计原则主要围绕的就是控制管理和实时监测。要充分落实相关原则,就要按照相关的设计目的进行整体原则的有效实践。
第一,要充分保证整体系统的稳定可靠,对基础的硬件和软件进行集中的升级和管理。在硬件方面,相关管理人员要集中精力强化监管,保证工作时间的合理化安排,切记超负荷运行带来的系统故障。在软件方面,相关人员要针对软件的稳定性以及运行结构进行数据的分析和整理,并提升整体软件的实时兼容性,根据实际情况进行有效的系统和软件升级。
第二,要针对相关技术的进步和发展做好规划,保证基础变电站遥视技术的先进性,通过基本的压缩技术实现图像的高倍放大。并在基础设计过程中,也对宽带占据量进行了优化的改良,形成了最适宜的网络运行技术。
第三,系统的建立和健全要以实际操作性为基准,只有实现整体操作结构的完整和灵活,才能建立安全可靠的运行结构,并有效的促进整体管理人员的监测和控制。
三、变电站遥视技术在电力系统自动化中的应用
(一)监视
实时看管变电站的电气设备即为变电站监视功能。借助与监控中心主站间的声像通信可在电气设备出现异常情况时将报警信号及时发出,检查与维护人员通过查看监视录像可对事故的位置进行确定,及时采取相应的措施,使电站设备的运行恢复至正常状态。变电站遥视技术可协同其他自动化系统实时监视变电站整体的运行情况,保证其正常运作。
(二)安全防范
变电站遥视技术的应用为无人值班时的运行安全提供了重要保障,具有安全防范作用。借助遥视系统,工作人员可对现场各电气设备进行巡视,检查其运行是否正常,且通过这一技术可听到设备运行的声音,这样的一种远程监视可有效保证设备的可靠与安全运行。当变电站发生盗窃、火灾等事件时,遥视技术会自动切换至摄像机画面,将现场真实情况记录下来,同时发出报警信号,在防护变电站设备与建筑安全方面发挥作用。在工作改进与工作效率提升方面,遥视技术能够为管理人员与维护人员提供资料与数据支持。此外,遥视技术还可控制智能化设备以及灯光设备,即远程控制或定时开关变电站灯光,即使在夜间工作人员休息的情况下其监控也不会停止。在检修设备环节,遥视技术可监控检修的整个过程,极大的便利了对违规操作问题的纠正,确保检修安全高效的完成。
(三)处理通讯技术数据
在实际操作中,通过数据库系统视频监控系统可分析处理监控所获的各类数据,并将这些数据分布存储,为查询与访问数据库提供了便利,使数据传输速度与效率均得到了极大的提高,同步性与实时性是数字视频远程监控系统的主要特点。为分析处理告警数据,QL Server数据库系统被应用于变电站监控系统中,其应用不但满足了分布存储和访问数据库的要求,也使系统的负担得到缓解,对于系统稳定性的提高十分有利。在查询与分析数据方面,系统不但支持多种方式,且提供的数据库也是多种多样,具体有系统事件数据库、实时曲线数据库、历史统计值数据库以及警告数据库等,以强有力的依据支持整体数据的分析、处理以及存储。
(四)抗干扰与防护
对信号与电源采取避雷保护措施,才能为遥视系统的运行提供保障。应将避雷装置如避雷器、防雷接地装置以及避雷针等安装在系统周围;对于不在保护范围内的设备如室外摄像机等,其避雷保护应采取直流电源避雷器单独安装方法;应以多级保护方式应用于电源的防护,将一组三相电流避雷针安装于低压配电屏母线上为一级保护,将三相电源避雷器并联于配电箱内是二级保护;应将接线式避雷器串联在每条控制线以实现对信号的防雷[4]。视频的画面质量会因遥视系统信号间的干扰而受影响,主要表现为不能运行、画面质量降低等。应将双层屏蔽应用于设备与屏柜间,以隔离的方式达到防护的目的。此外,可采用隔离变压器保护电源;以视频放大器来解决摄像机画面不清楚的干扰问题。
四、变电站遥视技术在电力系统自动化中的前景展望
信息技术的发展带动了电力系统自动化技术的运行和进步,也促进了系统运行和互联网数字化技术的有机融合,而基础信息化技术的升级,也为基础变电站遥视技术的运行和升级提供了最为便捷的路径。技术的进步,需要相关管理人员从意识上进行集中的优化转变,并对变电站的管理模式进行有效整合,充分发挥变电站管理自动化运行结构的优势,进一步助力遥视技术对于自动化管理的促进作用。在变电站管理过程中,遥视技术能实现对基础资源进行合理化的整合。并提高整体电力系统的自动化运行模式,也能实现整体设备使用效率的有效提高,节约企业的经济成本,为企业创收更大的经济利益。
在变电站遥视技术运行的当下,还有很大的技术潜力值的相关研究人员进行挖掘,相关工程监管人员以及技术设计人员不仅要针对集中式监控处理进行视频技术的升级,有效提升整体技术的运行稳定性,也要优化变电站内变电器的整体设备数字化,一定程度上提高电力系统运行产业的市场竞争力。在整体技术运行过程中,相关管理人员要从企业实际运行结构出发,针对相应问题进行优化的结构升级,合理化的运行变电站遥视技术,促进整体电力系统自动化结构的建立健全。
五、结语
管理人员要对基本的运行结构和技术参数进行集中的学习和了解,对基本的技术要点和应用价值进行着重的分析,才能实现对技术的优化运行,保证电力系统自动化结构的进一步升级。总而言之,在数字化时代的助推下,相关电力系统运行企业要从自身的技术升级出发,更好的运行变电器遥视技术,以促进整体自动化结构的进一步发展。
参考文献:
1. 当前电力行业热工自动化技术的发展
随着世界高科技的飞速发展和我国机组容量的快速提高,电厂热工自动化技术不断地从相关学科中吸取最新成果而迅速发展和完善,近几年更是日新月异,一方面作为机组主要控制系统的DCS,已在控制结构和控制范围上发生了巨大的变化;另一方面随着厂级监控和管理信息系统(SIS)、现场总线技术和基于现代控制理论的控制技术的应用,给热工自动化系统注入了新的活力。
1.1DCS的应用与发展。
火电厂热工自动化系统的发展变化,在二十世纪给人耳目一新的是DCS的应用,而当今则是DCS的应用范围和功能的迅速扩展。
1.1.1DCS应用范围的迅速扩展。
20世纪末,DCS在国内燃煤机组上应用时,其监控功能覆盖范围还仅限DAS、MCS、FSSS和SCS四项。即使在2004年的Q/DG1-K401-2004《火力发电厂分散控制系统(DCS)技术规范书》中,DCS应用的主要功能子系统仍然还是以上四项,但实际上近几年DCS的应用范围迅速扩展,除了一大批高参数、大容量、不同控制结构的燃煤火电机组的各个控制子系统全面应用外,脱硫系统、脱硝系统、空冷系统、大型循环流化床(CFB)锅炉等新工艺上都成功应用。可以说只要工艺上能够实现的系统,DCS都能实现对其进行可靠控制。
1.1.2单元机组控制系统一体化的崛起。
(1)随着一些电厂将电气发变组和厂用电系统的控制(ECS)功能纳入DCS的SCS控制功能范围,ETS控制功能改由DCS模件构成,DEH与DCS的软硬件合二为一,以及一些机组的烟气湿法脱硫控制直接进入单元机组DCS控制的成功运行,标志着控制系统一体化,在DCS技术的发展推动下而走向成熟。
(2)由于一体化减少了信号间的连接接口以及因接口及线路异常带来的传递过程故障,减少了备品备件的品种和数量,降低了维护的工作量及费用,所以近几年一体化控制系统在不同容量的新建机组中逐渐得到应用。
(3)控制系统一体化的实现,是电力行业DCS应用功能快速发展的体现。排除人为因素外,控制系统一体化将为越来越多的电厂所采用。
1.1.3DCS结构变化,应用技术得到快速发展。
(1)随着电子技术的发展,近年来DCS系统在结构上发生变化。过去强调的是控制功能尽可能分散,由此带来的是使用过多的控制器和接口间连接。但过多的控制器和接口间连接,不一定能提高系统运行可靠性,相反到有可能导致故障停机的概率增加。何况单元机组各个控制系统间的信号联系千丝万缕,互相牵连,一对控制器故障就可能导致机组停机,即使没有直接导致停机,也会影响其它控制器因失去正确的信号而不能正常工作。因此随着控制器功能与容量的成倍增加、更多安全措施(包括采用安全性控制器)、冗余技术的采用(有的DCS的核心部件CPU,采用2×2冗余方式)以及速度与可靠性的提高,目前DCS正在转向适度集中,将相互联系密切的多个控制系统和非常复杂的控制功能集中在一对控制器中,以及上述所说的单元机组采用一体化控制系统,正成为DCS应用技术发展的新方向,这不但减少了故障环节,还因内部信息交换方便和信息传递途径的减少而提高了可靠性。
(2)此外,随着近几年DCS应用技术的发展,如采用通用化的硬件平台,独立的应用软件体系,标准化的通讯协议,PLC控制器的融入,FCS功能的实现,一键启动技术的成功应用等,都为DCS增添了新的活力,功能进一步提高,应用范围更加宽广。
1.2全厂辅控系统走向集中监控。
(1)一个火电厂有10多个辅助车间,国内过去通常都是由PLC和上位机构成各自的网络,在各车间控制室内单独控制,因此得配备大量的运行人员。为了提高设备控制水平和劳动生产率,达到减员增效的目的,随着DCS技术和网络通讯功能的提高,目前各个辅助车间的控制已趋向适度集中,整合成一个辅控网(简称BOP 即Balance Of Plant的缩写)方向发展,即将相互独立的各个辅助系统,利用计算机及网络技术进行集成,在全厂IT系统上进行运行状况监控,实现控制少人值班或无人值班。
(2)近几年新建工程迅速向这个方向发展。如国华浙能宁海电厂一期工程(4×600MW)燃煤机组BOP覆盖了水、煤、灰等共13个辅助车间子系统的监控,下设水、煤、灰三个监控点,集中监控点设在四机一控室里,打破了传统的全厂辅助车间运行管理模式,不但比常规减员30%,还提升了全厂运行管理水平。整个辅控网的硬件和软件的统一,减少了库存备品备件及日常管理维护费用[1]。由于取消了多个就地控制室,使得基建费用和今后的维护费用都减少。一些老厂的辅助车间也在进行BOP改造。
1.3变频技术的普及应用与发展。
(1)变频器作为控制系统的一个重要功率变换部件,以提供高性能变压变频可控的交流电源的特点,前些年在火电厂小型电机(如给粉机、凝泵)等控制上的应用,得到了迅猛的发展。由于变频调速不但在调速范围和精度,动态响应速度,低速转动力矩,工作效率,方便使用方面表现出优越性,更重要的是节能效果在经济及社会效益上产生的显著效应,因此继一些中小型电机上普遍应用后,近年来交流变频调速技术,扩展到一些高压电机的控制上试用,如送、引风机和给水泵电机转速的控制等。
(2)因为蕴藏着巨大的节能潜力,可以预见随着高压变频器可靠性的提高、一次性投资降低和对电网的谐波干扰减少,更多机组的风机、水泵上的大电机会走向变频调速控制,在一段时间内,变频技术将继续在火电厂节能工作中,扮演重要角色。
1.4局部系统应用现场总线。
(1)自动化技术的发展,带来新型自动化仪表的涌现,现场总线系统(FCS)是其中一种,它和DCS紧密结合,是提高控制信号传输的准确性、实时性、快速性和机组运行的安全可靠性,解决现场设备的现代化管理,以及降低工程投资等的一项先进的和有效的组合。目前在西方发达国家,现场总线已应用到各个行业,其中电力行业最典型的是德国尼德豪森电厂2×950MW机组的控制系统,采用的就是PROFIBUS现场总线。
(2)我国政府从“九五”起,开始投资支持现场总线的开发,取得阶段性成果,HART仪表、FF仪表开始生产。但电厂控制由于其高可靠性的要求,目前缺乏大型示范工程,缺乏现场总线对电厂的设计、安装、调试、生产和管理等方面影响的研究,因此现场总线在电厂的应用仍处于探讨摸索阶段,近二年我国有十多个工程应用了现场总线,但都是在局部系统上,其中: 某电厂,在单元机组的开、闭式水系统中的电动门控制采用Profibus DP总线技术,电动执行机构采用原装进口德国欧玛公司的一体化智能型产品Puma Matic,带有双通道Profibus-DP冗余总线接口作为DP从站挂在总线上。为了提高安全性可靠性,总线光纤、作为总线上的第一类DP主站的AP和相应的光电转换装置都采用了冗余结构,这是国内首家在过程控制中采用现场总线技术的火力发电厂。
(3)某电厂的补给水处理系统和废水系统[2],采用了二层通讯网络结构的现场总线控制系统,其链路设备和主站级网络采用冗余配置。控制系统人机终端与主控制器之间采用工业以太网通讯,以太网交换机采用ITP形式接口,四台交换机构成光纤高速路网。现场设备层之间采用Profibus-DP现场总线通讯。主环网采用光缆,分支现场总线通讯选用总线电缆。配置二套冗余的主控制器,分别用于锅炉补给水系统和废水系统,且各自有两条由光电耦合器组成的现场总线环形光缆网构成冗余配置,所有现场仪表和气动阀门定位器(均采用带PA总线接口),通过DP/PA耦合器连接到现场总线上。中低压电器设备(MCC)采用具有现场总线通信接口功能的智能电机控制器。加药泵的电动机采用带总线的变频器。锅炉补给水的阴阳离子床气动隔膜阀的电磁控制阀,采用具有总线接口的阀岛来控制,阀岛与现场总线连接。这是国内在局部过程控制中全面采用现场总线技术的首个火电厂,其应用实践表明,辅控网全面采用现场总线技术已成熟。
1.5热工控制优化技术的应用发展。
(1)随着过程生产领域对控制系统要求的不断提高,传统控制方法越来越难以满足火电厂热力流程对系统稳定性和性能最优化方面的要求,汽温超标已经成为制约机组负荷变化响应能力和安全稳定运行的主要障碍之一(燃烧优化主要是锅炉专业在进行,本文不作讨论)。由此基于现代控制理论的一些现代控制系统逐步在火电厂过程控制领域中得到应用。如基于过程模型并在线动态求解优化问题的模型预测控制(简称MPC)法、让自动装置模拟人工操作的经验和规律来实现复杂被控对象自动控制的模糊控制法、利用熟练操作员手动成功操作的经验数据,在常规的串级PID调节系统的基础上建立基于神经网络技术的前馈控制作用等,在提高热工控制系统(尤其是汽温控制系统)品质过程中取得较好效果。
(2)如某电厂使用的西门子公司PROFI系统,充分使用了基于模型的现代控制理论,其中汽温控制原理示意图如图1所示。
(3) 图1中,用基于状态空间算法的状态观测器解决汽温这种大滞后对象的延迟造成的控制滞后,焓值变增益控制器解决蒸汽压力的变化对温度控制的影响,基于模型的Smith预估器对导前温度的变化进行提前控制;通过自学习功能块实时补偿减温水阀门特性的变化;而对再热汽温控制,尽量以烟道挡板作为调节手段,不采用或少采用减温水作为控制手段,以提高机组效率;在机组协调控制模块中,采用非最小化形式描述的离散卷积和模型,提高系统的鲁棒性;根据控制品质的二次型性能指标连续对预测输出进行优化计算,实时对模型失配、时变和干扰等引起的不确定性因素进行补偿,提高系统的控制效果;PROFI投入后,AGC状态下以2% Pe /min负荷率变化时的响应时间为57秒,压力最大偏差0.208MPa,汽包水位变化最高和最低之差为-38.86mm,炉膛负压变化曲线最高值和最低值差-145Pa,主蒸汽温度偏差稳态基本控制在2℃以内,动态基本控制在5℃以内。
1.6SIS系统的应用发展。
(1)SIS系统是实现电厂管理信息系统与各种分散控制系统之间数据交换、实时信息共享的桥梁,其功能包括厂级实时数据采集与监视,厂级性能计算与分析。在电网明确调度方式有非直调方式且应用软件成熟的前提下,可以设置负荷调度分配功能。设备故障诊断功能、寿命管理功能、系统优化功能以及其它功能(根据电厂实际情况确定是否设置)[3]。自从国家电力公司电力规划总院在2000年提出这一概念和规划后,至今估计有200家多电厂建立了SIS系统,可谓发展相当迅速。
(2)但是自从SIS系统投运以来,其所起的作用只是数据的采集、存储、显示和可打印各类生产报表,能够真正把SIS的应用功能尽情发挥出来的很少,其面向统计/生产管理的数据分析工具,基于热经济性分析的运行优化,以品质经济性为目标的控制优化,以提高可靠性为目的的设备故障诊断等功能基本多数都未能付绪实施。其原因主要有设计不够完善,多数SIS厂家并没有完全吃透专业性极强的后台程序及算法,使其在生产实际中未能发挥作用,加上与现场生产脱节,因此SIS商所能做的只是利用网络技术,边搭建一个基本的SIS 架构边进行摸索。此外SIS应涵盖哪些内容没有统一的标准也缓慢了其功能的应用。
(3)但从大的方向上看,SIS系统的建设符合技术发展的需要和中国电力市场发展的趋势,将给发电厂特别是大型的现代化发电厂带来良好的经济效益。
2. 电力行业热工自动化系统的未来发展动向及前景
随着国家法律对环保日益严格的要求和计算机网络技术的进步,未来热工系统将围绕 “节能增效,可持续发展”的主题,向智能化、网络化、透明化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展,新的测量控制原理和方法不断得以应用,将使机组的运行操作和故障处理,象操作普通计算机一样方便。
2.1单元机组监控智能化是热工自动化系统发展方向。
(1)单元机组DCS的普及应用,使得机组的监控面貌焕然一新,但是它的监控智能化程度在电力行业却没有多大提高。虽然许多智能化的监视、控制软件在国内化工、冶金行业中都有较好的应用并取得效益,可在我国电力行业直到近几年才开始有所起步。随着技术的进步,火电厂单元机组自动化系统的智能化将是一种趋势,因此未来数年里,实现信息智能化的仪表与软件将会在火电厂得到发展与应用。
(2)如:仪表智能管理软件,将对现场智能传感器进行在线远程组态和参数设置、对因安装位置和高静压造成的零位飘移进行远程修正,精度自动进行标定,计算各类误差, 并生成标定曲线和报告;自动跟踪并记录仪表运行过程中综合的状态变化,如掉电、高低限报警、取压管路是否有堵或零位是否有飘移等。
(3)阀门智能管理软件将对智能化阀门进行在线组态、调试、自动标定和开度阶跃测试,判断阀门阀杆是否卡涩, 阀芯是否有磨损等,通过阀门性能状况的全面评估,为实现预测性维护提供决策。
(4)重要转动设备的状态智能管理软件将对重要转动设备的状态如送风机,引风机,给水泵等,综合采用基于可靠性的状态监测多种技术,通过振动、油的分析以及电机诊断,快速分析(是否存在平衡不好,基础松动, 冲击负荷,轴承磨损)等现象和识别故障隐患, 在隐患尚未扩展之前发出报警,为停机检修提供指导和帮助。
(5)智能化报警软件将对报警信号进行汇类统计、分析和预测,对机组运行趋势和状态作出分析、判断,用以指导运行人员的操作;故障预测、故障诊断以及状态维修等专用软件,将在提高机组运行的安全性,最大限度地挖掘机组潜力中发挥作用。单元机组监控智能化将带来机组检修方式的转变,以往定期的、被动式维护将向预测性、主动式为主的维护方式过渡,检修计划将根据机组实际状况安排。
2.2过程控制优化软件将得到进一步应用。
(1)进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标,是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术,在电厂控制系统优化应用的报道有不少,但据笔者了解真正运行效果好的不多。随着电力行业竞争的加剧,安全、经济效益方面取得明显效果、通用性强、安装调试方便的优化控制专用软件(尤其是燃烧和蒸汽温度优化、性能分析软件、)将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用。
(2)目前机组的AGC均为单机方式(由调度直接把负荷指令发给投入AGC的机组)。由于电网负荷变化频繁,使投入AGC的机组始终处于相应的变负荷状态,锅炉的蒸汽压力和温度波动幅度大,辅机、阀门、挡板等设备动作频繁,这种方式对机组和设备的寿命都会产生一定的负面影响。随着发电成本的提高,发电企业需从各个角度考虑如何切实降低电厂运行成本,延长机组的使用寿命。因此配置全厂负荷分配系统(即电网调度向电厂发一个全厂负荷指令,由电厂的全厂负荷分配系统,以机组的煤耗成本特性为基础,在机组允许的变化范围内,经济合理地选择安排机组的负荷或变负荷任务,使全厂发电的煤耗成本最低,降低电厂的发电成本)将是发电企业必然的要求,相信不久的将来,单机AGC方式将会向全厂负荷分配方式转变。
(3)SIS系统将结合生产实际进行二次开发,促进自身应用技术走向成熟,在确保火电厂安全、环保、高效益及深化信息化技术应用中发挥作用。
2.3现场总线与DCS相互依存发展。
未来一段时间里,现场总线将与DCS、PLC相互依存发展,现场总线借助于DCS和PLC平台发展自身的应用空间,DCS和PLC则借助于现场总线完善自身的功能。
2.3.1现场总线与DCS的关系。
现场总线作为一个完整的现场总线控制系统,目前还难以迅速应用到整个电厂中,而DCS虽然是电厂目前在线运行机组的主流控制系统,但由于其检测和执行等现场仪表信号仍采用模拟量信号,无法满足工程师站上对现场仪表进行诊断、维护和管理的要求,限制了控制过程视野,因此DCS通过容入通信协议国际标准化的现场总线和适合现场总线连接的智能化仪表、阀门,并将自身的输出驱动功能分离移到现场或由现场智能驱动器代替,功能简单且相对集中的控制系统下放到采用FCS控制和处理功能的现场智能仪表中,然后由少量的几根同轴电缆(或光缆)和紧急停炉停机控制用电缆,通过全数字化通信与控制室连接。将有助于降低电厂造价,提高自身的可靠性,拓宽各自的功能,推动各自的发展。除新建电厂将会更多的采用现场总线的智能设备外,也会成为运行多年的机组下一步的改造计划。
2.3.2现场总线与PLC的关系。
(1)现场总线在电厂的应用将借助于PLC,这不但因为PLC已广泛应用于电厂辅助设备的控制,将现场总线技术和产品溶合到PLC系统中,成为PLC系统中的一部分或者成为PLC系统的延伸部分,在辅助设备的控制中将直接明显地体现其经济效益。还因为现场总线和PLC的制造商间关系密切,如、ProfiBus等本身就是由PLC的主要生产供货商支持开发。
(2)由于电厂现场的环境恶劣,温度高、灰尘多、湿度变化大,因此现场总线在电厂应用,首先要解决的是自身质量。
2.4辅助车间(系统)集控将得到全面推广。
随着发电厂对减员增效的要求和运行人员整体素质的提高,辅助车间(系统)通过辅控网集控将会得到进一步全面推广。但在实施过程中,目前要解决好以下问题:
(1)辅控系统I/O点数量大,各辅助车间物理位置分散,存在远距离通信、信号衰减和网络干扰问题,因此监控系统主干通信网宜采用多模光缆以确保通信信号的可靠性。
(2)各辅助控制系统采用不同的控制设备,控制系统的通信接口协议不同,甚至不同的物理接口,因此须解决网络通信协议的转换问题,选型时应事先规定好各系统间的接口连接协议。
(3)各个辅助车间的控制系统为不同的厂商供货,由于使用的软件不同,其操作员站的人机界面很有可能不一致。因此选型时应注意上位机软件,设计统一的人机界面,采用统一的风格及操作方式,以便方便各系统画面接入BOP网络。
辅助车间集控系统能否实现设计目标,除了自身的技术以外,很大程度上取决于辅助系统本身的自动投入情况。因此高可靠性的执行机构、动作灵活可靠的限位开关、智能化的变送器将会得到应用。
2.5单元机组监控系统的物理配置趋向集中布置。
过去一个集控室的概念,通常为一台单元机组独用或为二台机组合用,电子室分成若干个小型的电子设备间,分别布置在锅炉、汽轮机房或其它主设备附近。其优点是节省了电缆。但随着机组容量的提高、计算机技术的发展和管理水平的深化,近几年集控室的概念扩大,出现了全厂单元机组集中于一个控制室,单元机组的电子设备间集中,现场一般的监视信号大量采用远程I/O柜的配置方式趋势。
2.6APS技术应用。
(1)APS是机组级顺序控制系统的代名词。在机组启动中,仅需按下一个启动控制键,整个机组就将按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的工作情况,自动启停过程中的相关设备,协调机炉电各系统的控制,在少量人工干预甚至完全不用人工干预的情况下,自动地完成整台机组的启停。但由于设备自身的可控性和可用率不满足自动化要求,加上一些工艺和技术上还存在问题,需要深入地分析研究和改进,所以目前燃煤机组实施APS系统的还不多见。
(2)由于APS系统的实质是电厂运行规程的程序化,其优势在于可以大大减轻运行人员的工作强度,避免人为操作中的各种不稳定因素,缩短机组启停时间。作为提高生产效率和机组整体自动化水平,增强在电力企业的市场竞争能力行之有效的方法,将会成为未来机组控制发展的方向之一,引导设计、控制系统厂商和电厂人员更多地去深入研究,设计和完善功能,并付绪实施。
2.7无线测量技术应用。
无线测量技术能监视和控制运行过程中发生的更多情况,获得关键的工艺信息,整合进入DCS。除节省大量安装成本以外,还将推动基本过程和自动化技术的改善。如供热、供油和煤计量,酸碱、污水区域测量等,都可能通过无线测量技术实现远程监控。
2.8提高热工自动化系统可靠性研究将深入。
由于热控系统硬软件的性能与质量、控制逻辑的完善性和合理性、保护信号的取信方式和配置、保护连锁信号的定值和延迟时间设置,以及热控人员的检修和维护水平方面,都还存在一些不足之处,由此使得热控保护系统误动作引起机组跳闸事件还时有发生。在电力生产企业面临安全考核风险增加和市场竞争加剧的环境下,本着电力生产“安全第一,预防为主”的方针,以及效益优先原则,从提高热工自动化系统的可靠性着手,深入开展技术研究,是热工自动化系统近期的一项急需进行的工作。提高热工自动化系统的可靠性技术研究工作,包括控制软硬件的合理配置,采集信号的可靠性、干扰信号的抑制,控制逻辑的优化、控制系统故障应急预案的完善等。随着机组控制可靠性要求的提高,重要控制子系统的硬件配置中,将会采用安全型控制器、安全型PLC系统或者它们的整合,保护采集信号将会更多的采用三选二判断逻辑。独立的测量装置需要设计干扰信号抑制功能。此外基建机组一味以最低价中标的招标模式也应得到扭转(最低价中标,迫使厂商通过减少配置来降低投标价,导致控制系统可靠性下降)。
2.9火电厂机组检修运行维护方式将改变。