燃煤電廠粉煤灰信息管理平臺(tái)研究

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摘要：介紹了燃煤發(fā)電企業(yè)粉煤灰信息管理平臺(tái)系統(tǒng)的研究與開發(fā)。通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使集團(tuán)公司、分公司、燃煤電廠通過一個(gè)數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)信息共享，動(dòng)態(tài)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)管理信息；結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立粉煤灰品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和專家診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司對(duì)粉煤灰產(chǎn)量、品質(zhì)及工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警，給出粉煤灰利用專家意見，提高了粉煤灰綜合利用率。

關(guān)鍵詞：燃煤發(fā)電企業(yè)；粉煤灰；信息；數(shù)據(jù)庫(kù)

我國(guó)火力發(fā)電企業(yè)正面臨越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)粉煤灰的管理和處理利用也提出了更高的要求[1]。因此，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)開放的火電廠粉煤灰信息管理平臺(tái)可有效緩解火電廠粉煤灰快速增長(zhǎng)和環(huán)保處置帶來(lái)的巨大管理壓力，有效提升火力發(fā)電企業(yè)粉煤灰高效綜合利用率[2，3]。

1粉煤灰信息管理平臺(tái)系統(tǒng)化架構(gòu)

為了準(zhǔn)確、高效地將集團(tuán)內(nèi)所有燃煤電廠粉煤灰信息進(jìn)行統(tǒng)一管理和綜合利用，針對(duì)集團(tuán)公司內(nèi)部企業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開展粉煤灰信息管理系統(tǒng)建設(shè)。整個(gè)系統(tǒng)涵蓋以下內(nèi)容：統(tǒng)計(jì)集團(tuán)公司20家分公司80家燃煤電廠粉煤灰（含脫硫石膏）生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)、工藝設(shè)備、貯灰場(chǎng)儲(chǔ)量等情況，分析公司粉煤灰量、質(zhì)、價(jià)波動(dòng)情況；評(píng)估并預(yù)測(cè)火電廠粉煤灰綜合利用效益潛力及問題；建設(shè)粉煤灰全分析數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)測(cè)鍋爐結(jié)渣情況，測(cè)評(píng)粉煤灰品質(zhì)；提供粉煤灰相關(guān)政策法規(guī)，前沿技術(shù)等信息?；谄脚_(tái)數(shù)據(jù)分析，制定粉煤灰綜合利用途徑及處置方案，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠、分公司、集團(tuán)公司對(duì)粉煤灰的三級(jí)信息化管控。

2粉煤灰信息管理平臺(tái)特點(diǎn)

2.1技術(shù)型介紹。2.1.1架構(gòu)思想。（1）建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開放的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠、分公司、集團(tuán)公司三級(jí)資源的整合和管控，從而提高集團(tuán)公司粉煤灰信息管理效率及粉煤灰綜合利用率。（2）通過一個(gè)數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)采集到的燃煤電廠和分公司粉煤灰數(shù)據(jù)資源進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和對(duì)比，評(píng)估企業(yè)粉煤灰綜合利用潛力，提供可視化、靈活性的數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式，促進(jìn)集團(tuán)公司粉煤灰生產(chǎn)管理的科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。（3）采用統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)，進(jìn)行身份認(rèn)證統(tǒng)一管理。（4）整個(gè)系統(tǒng)為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包含數(shù)據(jù)中心區(qū)、核心業(yè)務(wù)區(qū)、安全管理區(qū)。2.1.2平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)采用前后端分離的restfulWeb應(yīng)用。前端部分采用的是angular2，使用版本為4.0.0，管理工具使用angular－CLI。后臺(tái)部分采用的是JAVA的springboot+springdataJ－PA+Oracle，springboot版本為1.5.8，使用maven構(gòu)建。Ora－cle版本為9。平臺(tái)主要構(gòu)建方式為angular負(fù)責(zé)主要的渲染展現(xiàn)，后臺(tái)提供restfulAPI和一些數(shù)據(jù)文件處理服務(wù)。2.2設(shè)計(jì)模式介紹。2.2.1平臺(tái)身份認(rèn)證。平臺(tái)根據(jù)三級(jí)管理的需求，分為集團(tuán)級(jí)、公司級(jí)、電廠級(jí)用戶，不同級(jí)別的用戶權(quán)限不同。平臺(tái)的架構(gòu)以此為基礎(chǔ)，在功能上分為了集團(tuán)總覽、報(bào)表管理、粉煤灰數(shù)據(jù)庫(kù)管理、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、灰場(chǎng)信息、資源服務(wù)六大模塊。2.2.2平臺(tái)數(shù)據(jù)處理及展示。平臺(tái)前端大量采用highCharts圖表，后臺(tái)接口與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。此外還有文件的上傳導(dǎo)出、定時(shí)服務(wù)等。后臺(tái)按照系統(tǒng)和業(yè)務(wù)劃分，系統(tǒng)部分主要為基本的組織結(jié)構(gòu)、賬戶信息、后臺(tái)管理相關(guān)的內(nèi)容。業(yè)務(wù)部分主要為對(duì)需要進(jìn)行前端展示的數(shù)據(jù)處理、提供數(shù)據(jù)的增刪改查接口、文件上傳、圖片處理接口等。2.2.3平臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。平臺(tái)基本采用自頂向下的模式，目錄結(jié)構(gòu)按功能區(qū)分，代碼結(jié)構(gòu)按三級(jí)管理區(qū)分。2.3核心框架介紹。主要采用springBoot框架，在控制層方面使用spring－MVC進(jìn)行RestFul接口構(gòu)建，通過語(yǔ)義化的路徑命名分模塊管理資源路由。在數(shù)據(jù)庫(kù)ORM上采用了spring-data-jpa，這是基于hibernate實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接框架，構(gòu)建速度很快，使用方便，Hibernate的hql語(yǔ)法和oracle的sql語(yǔ)法也比較接近，比較適合此系統(tǒng)特點(diǎn)。在權(quán)限系統(tǒng)中使用了spring-security框架，構(gòu)建合適的角色/權(quán)限/關(guān)系表之后，框架會(huì)自動(dòng)管理每一次請(qǐng)求的權(quán)限校驗(yàn)。配合@PreAuthorize注解，可以做到方法粒度的權(quán)限控制。和前端的交互采用的是JWT作為令牌，在登錄成功后前臺(tái)通過解析token里的權(quán)限信息構(gòu)建自己的路由守衛(wèi)，同時(shí)在請(qǐng)求后臺(tái)的時(shí)候框架會(huì)自動(dòng)解析權(quán)限信息，并與硬編碼在方法上的權(quán)限代碼進(jìn)行比對(duì)以進(jìn)行權(quán)限控制。

3粉煤灰信息管理平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用

3.1粉煤灰生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況總覽。粉煤灰綜合指標(biāo)對(duì)于集團(tuán)公司掌握粉煤灰數(shù)據(jù)具有重要意義。通過集團(tuán)總況、效益潛力排名、五大集團(tuán)公司對(duì)標(biāo)、灰場(chǎng)總況4個(gè)模塊直觀展現(xiàn)集團(tuán)公司粉煤灰生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況。集團(tuán)總況子模塊展示了集團(tuán)所包括的區(qū)域數(shù)，電廠數(shù)，機(jī)組數(shù)量和在役機(jī)組臺(tái)數(shù)。通過地圖展示不同區(qū)域粉煤灰場(chǎng)的簡(jiǎn)單信息，當(dāng)鼠標(biāo)懸浮到該區(qū)域，會(huì)顯示該區(qū)域綜合利用率和粉煤灰銷售利潤(rùn)指標(biāo)，當(dāng)點(diǎn)擊該區(qū)域時(shí)，會(huì)進(jìn)入到區(qū)域界面。界面還會(huì)展示當(dāng)年集團(tuán)公司累計(jì)的灰渣產(chǎn)量、灰渣銷售量、灰渣綜合利用率、灰渣單價(jià)、銷售收入、經(jīng)營(yíng)成本、銷售利潤(rùn)指標(biāo)?？梢酝ㄟ^組合工具，在銷售利潤(rùn)、灰渣產(chǎn)量、灰渣銷售量、灰渣綜合利用率、灰渣單價(jià)、銷售收入、經(jīng)營(yíng)成本7個(gè)指標(biāo)中多指標(biāo)對(duì)比展現(xiàn)。還可以通過選擇集團(tuán)，分公司和燃煤電廠，統(tǒng)計(jì)所需要的年度報(bào)表、月度報(bào)表、累計(jì)報(bào)表、半年報(bào)表和季度報(bào)表，并可根據(jù)組合工具，對(duì)比分析不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)，并展示圖表。以上功能的實(shí)現(xiàn)有助于提高集團(tuán)公司粉煤灰經(jīng)營(yíng)情況信息化和智能化管理。3.2綜合利用效益評(píng)估。為了預(yù)期未來(lái)燃煤電廠效益的排名，通過分析灰，渣，脫硫石膏提質(zhì)對(duì)象，可以選擇一級(jí)灰、二級(jí)灰、三級(jí)灰、脫硫石膏緩凝劑、建筑石膏選項(xiàng)，根據(jù)用戶輸入的提質(zhì)數(shù)量以及市場(chǎng)價(jià)格，得到不同燃煤電廠效益的提升潛力，便于企業(yè)評(píng)估粉煤灰綜合利用的成本和盈利。3.3品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)及專家診斷利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室采集的不同粉煤灰樣品品質(zhì)信息，包括外觀形態(tài)、微觀形貌、礦物組成、放射性核素含量、重金屬浸出量、元素含量、應(yīng)用指標(biāo)等，建立粉煤灰品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及遠(yuǎn)程專家診斷，對(duì)粉煤灰樣品進(jìn)行綜合性能評(píng)估，獲得環(huán)境友好性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、應(yīng)用指標(biāo)評(píng)價(jià)圖、資源化應(yīng)用評(píng)價(jià)指數(shù)說明，并根據(jù)需要出具專家診斷報(bào)告。3.4報(bào)表管理。該模塊共包括3個(gè)子模塊，分別是報(bào)表管理，報(bào)告查詢，報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊。該頁(yè)面可以選擇報(bào)表類型，包括月度和累計(jì)；選擇時(shí)間或者時(shí)間范圍；選擇集團(tuán)或者分公司，查詢出集團(tuán)或者分公司下面燃煤電廠的基本經(jīng)營(yíng)情況。還具備導(dǎo)出報(bào)告功能，便于規(guī)范化管理。

4結(jié)束語(yǔ)

通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠信息管理平臺(tái)的開發(fā)，使集團(tuán)公司、分公司、發(fā)電企業(yè)通過一個(gè)數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)信息共享，動(dòng)態(tài)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)管理信息；結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立粉煤灰品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和專家診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司對(duì)粉煤灰產(chǎn)量、品質(zhì)及工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警，給出粉煤灰利用專家意見，提高了粉煤灰綜合利用率。粉煤灰信息管理平臺(tái)系統(tǒng)的研究與開發(fā)有利于提高集團(tuán)公司粉煤灰綜合利用效益，促進(jìn)粉煤灰高效利用決策。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃超.火力發(fā)電企業(yè)燃煤價(jià)值評(píng)估研究[D].南京信息工程大學(xué)，2018.

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[4]李勇.電廠粉煤灰質(zhì)量現(xiàn)狀分析及效益質(zhì)量控制建議[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（25）：138.

作者:曲金星 魏雅娟 盧梅 郝功濤 張洋洋 單位:華電電力科學(xué)研究院有限公司