一、研究背景和內涵
（一）“燃料三大項目”建設背景
陽城國際發電有限公司年耗煤量約750萬噸，日均進廠煤車在600輛以上，在高峰期更是24小時不間斷進煤，煤質管控難度較大 。在近幾年，為降低入廠標煤單價，該公司不斷優化采購結構，壓減長協煤量 ， 提高市場煤量 。但市場煤多是由中間供應商使用多種經濟煤種摻配制成，在此過程中，摻配不均勻、摻雜使假的現象日益突出，尤其在電煤供應緊張、價格上揚的2009-2011年，供煤商摻雜使假的方式層出不窮、不斷翻新，令人防不勝防，進一步加大了該公司煤質管控難度 。
面對新形勢、新問題，依靠人“看、摸、聽”等方法[1,2]，已無法滿足煤質管控要求 。且傳統的管控方法上還存在處罰無依據標準，人工采樣、化驗周期長 ， 煤質數據可靠性較低等問題[3,4] 。
（二）“燃料三大項目”的提出
在困局之中，該公司全體干部職工積極探索、克難奮進，依靠技術和管理創新，開展了自動采樣、自動制樣、自動化驗等設備設施建設，構建了煤質信息管理系統 ， 形成了燃料自動化管理的初級系統，再輔之以有獎舉報、志愿者監督等各種“人防”措施，該公司煤質管理水平得到明顯提升，熱值差指標從2011年的280千焦/千克，降至2013年的121千焦/千克 。
進入2014年 ， 大唐集團公司經過周密策劃，創造性地部署推進燃料入廠驗收監管系統、數字化標準化驗室和數字化煤場即燃料“三大項目”建設，開創了電力行業“數字燃料”的新局面 。該公司因其裝機規模大、用煤量大、煤源復雜、運輸多樣、接卸量大、摻配難度高等特點，具有較強的代表性，被列為重點示范推進單位之一 。
（三）“燃料三大項目”的內涵
1.入廠燃料全過程智能化管控系統
利用自動化程序對業務流程進行閉環控制和視頻監控，實現進煤車輛入廠排隊、隨機布點、自動采樣、子樣稱重、自動打包、自動計量、煤溝監卸、空車回皮、票據打印等流程的規范化、標準化和數字化管理 。
2.數字化標準化驗室
數字化標準化驗室，就是通過計算機程序對制樣、化驗等關鍵環節的時間、質量、溫度、標定物質等因素進行控制，實現交接樣監督、制樣化驗過程管理、數據審核和視頻監控各環節的數字化管控 。
此外，該公司還設立了調度監控中心，監控點覆蓋了各關鍵部位，同時對重要場所實施了門禁管理，這種人防與技防相結合的“雙保險”模式，有效防控了企業的經營風險 。
3.數字化煤場
新增了三維動態展示、入庫、出庫、盤點、智能配煤、智能采購、收耗存統計等功能模塊 ， 實現了數字化煤場軟硬件聯動控制與精細化管理 。
總而言之 ， 燃料“三大項目” ， 就是通過大數據互聯網 技術與管理創新 ， 實時、準確、可靠地采集燃料收、耗、存對應的量、質、價等原始數據，對燃煤計劃、驗票、采樣、稱重、監卸、制樣、化驗、審核等環節進行第一步到最后一步的網絡閉環管理，同時與分子公司燃料管理信息系統、集團公司燃料調度中心實現“三位一體”，為集團化管控、科學化決策、精細化管理提供了可靠依據 。
圖1 燃料“三大項目”流程圖
二、研究內容及措施
（一）入廠燃料全過程智能化管控系統
圖2 入廠燃料全過程智能化管控流程
模塊一：入廠排隊
車輛遠端掃描，近端確認發卡，入廠車輛井然有序，避免了插隊和套牌等現象 。發卡時掃描二維碼實現卡、單分離 ， 系統自動分配采樣機與汽車衡，杜絕了人為干預 。
【大型電廠燃料管理“三大項目”的建設與應用】1.車輛登記：預先進行車輛注冊登記，把車型、車牌等信息提前錄入系統，并制作一張射頻卡粘貼在擋風玻璃上 ， 用于車輛身份識別 。
圖3 車輛登記
2.排隊登記：車輛入廠時 ， 通過無線射頻技術讀取射頻卡信息，并根據不同車型、不同通道自動對車輛排號登記 。
圖4 排隊登記
3.計劃控制：根據日進煤計劃生成相應數量的二維碼調運單，隱蔽了供煤單位信息，且超48小時或多打印均無效 。車輛憑二維碼入廠 ， 有效減少了人為干預，提升了車輛進廠的有序性，縮短了進廠時間 。
圖5 汽車進煤計劃控制
4.自動分配：系統綜合采樣機、汽車衡的檢修情況，以及車輛等候情況等相關信息，自動分配車輛的入廠采樣、計量通道，并通過語音、LED指引司機行駛至目的地 。
圖6 自動分配系統
模塊二：自動采樣
采樣隨機布點，樣桶隨機分配，確保了采樣的代表性 。
1.集中控制：通過引入自動化控制系統，并配套相關采樣設備，實現了采樣機集中控制，一個人可同時監控多臺采樣機，優化了人力資源配置 。
圖7 集中控制系統
2.自動采樣：系統可根據車型數據，對采樣方式進行自動化調整 ， 確保對每臺車輛都能進行全斷面采樣 。自動采樣系統的創新點如下：
圖8 自動采樣
一是采樣隨機性：根據采樣工作的相關國標，系統自動把采樣區域分成18個采樣區域，并且隨機分配采樣區域，系統實時分析實際區域和隨機分配的采樣區域是否一致，如果不一致系統報警并暫停采樣，直到有權限的人員檢查確認無誤后，才能恢復采樣 。
圖9 隨機采樣方案
二是采樣安全性：因為沒有車輛停放規定，曾經出現過采樣頭打壞車頭的不安全事件 。對此，該公司優化采樣機控制邏輯，并利用碼盤定位技術，實現了根據不同車輛的長度，精準安排停放位置，杜絕了采樣頭損壞車頭的事件 。
圖10 采樣的安全性
精準匹配采樣深度：汽車底部煤一直是采樣工作的難點，如果采樣頭離車廂底部太高，就不能采集到底部煤，樣品的代表性就會受到影響；如果采樣頭離車廂底部太低，采樣頭打到車廂底部 ， 可能引起車輛損壞或采樣機損壞 。該公司通過優化采樣機的控制邏輯，利用碼盤定位技術，實現了根據不同車輛高度，精確控制采樣深度 ， 提高了采樣的表性和安全性 。
圖11 精準匹配采樣深度
3.煤樣稱重：對從每臺車采集的子樣量進行稱重，并作記錄 。如采樣量不符國標要求，系統立即報警，工作人員可及時發現、處理 。
圖12 煤樣稱重
4.自動打包：樣包信息寫入IC卡，樣包重量同步上傳至系統服務器，實現樣包數據無縫銜接 。
5.噴霧抑塵：在采樣頭拔出的過程中，棄料下落容易產生揚塵，對此，該公司自主設計了隨動噴霧抑塵裝置，有效抑制了采樣過程中的揚塵 。
圖13 噴霧抑塵
模塊三：智能計量
車輛計量時通過車號比對等一系列措施防止作假,出現異常立即報警并中斷流程 。
1.集中控制：通過串口服務器 ， 實現了計量衡器串口設備與TCP/IP網絡接口數據雙向傳輸，多臺衡器集中控制 。
圖14 集中控制
2.無人計量：通過車號比對、視頻監控、自動判穩、語音提示、LED顯示多種技術，引導司機過衡稱重 。
圖15 無人計量
3.自助打單：運煤司機自助打印單據 。
圖16 自助打單
模塊四：煤場監卸
1.自動比重：煤的比重是指煤在絕對密實狀態下單位體積的固體物質實際質量，即去除內部孔隙及顆粒間的空隙后的密度，是表征煤物理特性的指標 ， 對于同一煤種，比重越大熱值越低 。
2.監卸確認：通過無線手持PDA對煤車卸煤地點、煤質情況進行現場控制 。
圖17 監卸確認
