[发明专利]一种基于GPU运算的数字化煤场智能控制方法

说明书

一种基于GPU运算的数字化煤场智能控制方案，包括总控制系统、实时盘点监测系统、斗轮机智能作业系统、配煤掺烧专家决策系统、燃料进耗存管理系统和在线检测防范系统，其特征在于，所述的总控制系统位于总控室，由并联计算机群组构成，借助GPU图形处理器进行大数据运算；所述的实时盘点监测系统通过激光扫描获取煤堆的4D数据，传输到总控制系统，进行煤堆参数识别判断，然后模拟生成动态可视的4D模型；所述的斗轮机智能作业系统通过智能芯片读取装置来进行煤堆的质量、温度、湿度、热量、含杂量以及斗轮机的位置等数据的采集和传输；所述的配煤掺烧专家决策系统根据煤场当前存煤情况，进行掺配方案计算，形成成本优化配比排序表；所述的燃料进耗存管理系统通过SQL Server数据库进行存储与编码，并将计算量输出给总控制系统进行调配；所述的在线检测防范系统包括环境在线检测模块、防爆模块、防自燃模块。本发明利用系统集成和异构数据融合技术，实现了关系数据、实时数据和空间数据的融合共享。

技术领域

本发明涉及电气控制领域，特别地，涉及一种基于GPU运算的数字化煤场智能控制方法及系统化的工控设计思路。

背景技术

煤炭作为燃煤电厂的粮食，为机组正常运行提供着源源不断的动力，其耗煤成本占总发电成本的70%～80%。燃料管理是对入库煤炭的进、耗、存、量和质进行全过程把关和控制，做好燃料管理工作，能降低燃料消耗成本和提高企业经济效益。煤场管理作为燃料管理的重要环节，对其进行科学和规范的管理，能有效保证电厂燃煤的正常供应，确保机组正常运行，同时减少煤炭储存时的损耗。

目前，在煤场管理中，燃煤由输煤程控调度进入煤场前，需记录其基本信息，包括批次号、煤量和煤质等基本信息。燃煤由堆取料机存入煤场指定位置，然后根据锅炉掺烧的要求，存放一定时间后，由堆取料机取料运输至煤仓，并人工计算煤场库存量变化，月底使用盘煤仪进行煤炭存量盘点。煤炭防治自燃主要以治理为主，以上环节缺乏顺畅的信息传递和共享平台，且管理方式粗放，容易导致部分燃煤发热量降低、基础数据统计不及时、缺少配煤掺烧取煤条件和煤场易自燃等问题。

煤场传统的作业方式依靠人力操作和经验判断来操作，近年来采用数字化煤场系统，数字化煤场系统参与的管理环节有入场、煤场、盘点、掺配、上仓、报表。专利CN202102307U公开了一种三波段煤场智能管理系统，提供了智能化的管理系统，但只对煤场智能化仪器系统集成，未涉及到存煤的周转、库存和预防自燃等；专利CN102541036A公开了一种火电厂燃煤智能调度系统，介绍了对燃煤进行智能化调度方法，但未设计到煤场管理的具体方式和方法；专利CN103455901A公开了一种燃煤电厂煤场精细化管理系统及其控制方法，包括煤炭数据库管理模块、实时库存管理模块、煤炭存取管理模块和热损评估及控制模块，控制方法包括基于VC++和OpenGL平台完成煤堆的三维重建和通过计算机客户端向煤炭数据库管理模块录入信息，但这种方法还可以进一步改进，使得煤场管理更加信息化、智能化和精细化。

数字化煤场的物料的执行机构主要是料场的斗轮机和皮带输送机，传统的控制方法是在室内控制中心进行集中控制，通过无线控制模块传递信号（斗轮机的行走速度、斗轮转速、斗轮机皮带的转速等）传递给斗轮机，斗轮机的定位使依靠GPS进行定位控制。控制信息的传递主要依靠无线通讯模块，无线通讯模块存在以下缺点：1）使用和维修成本高；2）无线通讯稳定可靠性差，容易受到外界其它信号的干扰；3）无线电对人的健康造成不利影响。

为此，我们有必要在现有技术的基础上，进一步改进控制方案，提供一种信息化、智能化、系统化更高的数字化煤场智能控制方法，能够实现实时监测煤炭库存、准确高效传达信息、降低煤炭热量损失、有效预防自燃爆炸、便于实现锅炉配煤掺烧等目的，从而科学化、高效化、精细化实现煤场管理。

发明内容

本发明提供了一种基于GPU运算的数字化煤场智能控制方法及系统化的工控设计思路，以解决以上的问题，能够实现煤场的科学化、高效化、精细化、智能化管理。

本发明采用的技术方案如下：