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1.1Socket套接字通信工作原理Socket(套接字)接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中最為通用的API,技術(shù)也最為成熟、穩(wěn)定。VisualStu-dio2010(C#)提供了很好的Socket編程支持,運用C#編程設(shè)計可以很方便在計算機中創(chuàng)建一個通信端口。通過這個端口,可以將局域網(wǎng)內(nèi)計算機可以與任何一臺具有Socket接口的計算機通信;而且Socket接口也是Internet上進行應(yīng)用開發(fā)最為通用的API[7,8]。目前高校校園網(wǎng)絡(luò)及實驗室組網(wǎng),基本都是使用TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò),Socket編程可以實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信功能,通過Socket接口通信技術(shù)實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器之間數(shù)據(jù)流發(fā)送和接收功能[6],其工作原理如圖1所示。
1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實驗實訓(xùn)中心一般設(shè)在教務(wù)處中,或獨立為部門。根據(jù)高校實驗室網(wǎng)絡(luò)管理,實驗實訓(xùn)中心和教務(wù)處相關(guān)實驗教學(xué)管理人員的辦公場所與實驗室屬于半分離狀態(tài);各個實驗室內(nèi)部是都一個獨立網(wǎng)段的局域網(wǎng),學(xué)校各個辦公場所和實驗室又組成一個大的局域網(wǎng)即校園網(wǎng),因此各級網(wǎng)絡(luò)之間除財務(wù)處等個別科室外,一般都可以進行相互通信。系統(tǒng)整體包括教務(wù)監(jiān)管服務(wù)端、教師端、學(xué)生端三大部分,教師端設(shè)計為兩個角色既面向?qū)嶒炇覍W(xué)生又接受教務(wù)處管理;在實驗室內(nèi)由教師機承擔(dān)主控Socket服務(wù)端,與實驗室內(nèi)所有學(xué)生機進行通信,獲得學(xué)生上課行為并根據(jù)系統(tǒng)智能處理相關(guān)行為;同時在教務(wù)監(jiān)理總服務(wù)端監(jiān)聽下,實驗室教師機定時將學(xué)生上課行為匯總到教務(wù)端,對于異常行為的信息則立即發(fā)送到教務(wù)端,教務(wù)端根據(jù)該學(xué)生在不同實驗室的學(xué)習(xí)行為進行統(tǒng)計分析,如異常行為次數(shù)過多則從教務(wù)處下達處罰通知至教師端,教師端再轉(zhuǎn)發(fā)到學(xué)生端,其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖2。如圖2所示,本系統(tǒng)采用分層模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以減輕教務(wù)服務(wù)器的負荷,減少網(wǎng)絡(luò)擁塞,有利于系統(tǒng)的實施。
1.3實驗室教師機與學(xué)生機的通信設(shè)計Socket在不同主機的相關(guān)進程之間的進行數(shù)據(jù)交換,其構(gòu)造函數(shù)有兩個參數(shù),第一個參數(shù)是IP地址即依照TCP/IP協(xié)議要連接的目標(biāo)服務(wù)端計算機的IP地址;第二個參數(shù)是端口號即服務(wù)端計算機上提供通訊服務(wù)的端口號且該端口號在通訊前必須要分配一個沒有被訪問的;只有滿足這兩個參數(shù)才可能進行連接,建立兩個進程間的通訊鏈路[3]。同一實驗室內(nèi)教師機和學(xué)生機的網(wǎng)絡(luò)布局都會設(shè)計為同一網(wǎng)段的局域網(wǎng),教師機IP地址一般都是固定的,作為服務(wù)端進行監(jiān)控學(xué)生計算機,而學(xué)生機的IP地址相對比較不固定,作為客戶端連接沒有影響。教師機與學(xué)生機的Socket通信設(shè)計如圖3所示。實驗室上課時,教師機作為Socket通信的服務(wù)端,首先建立Socket()把IP地址和端口號進行綁定并啟動監(jiān)聽,同時根據(jù)實驗室教師規(guī)模設(shè)置本實驗室服務(wù)端的請求隊列長度和實驗室網(wǎng)段規(guī)則,用于限制其它實驗室學(xué)生機不正常的連接。學(xué)生機和教師機建立連接后,學(xué)生機就可以將本機上課操作行為發(fā)送到教師機,教師機接受學(xué)生信息后系統(tǒng)根據(jù)異常行為判斷,如學(xué)生存在不正常行為將給予警告,并記錄學(xué)生的異常行為,嚴(yán)重者教務(wù)處介入監(jiān)管。實驗室下課時,關(guān)閉計算機時自動關(guān)閉Socket所有連接。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)是基于VisualStudio2010開發(fā)平臺,采用C#編程語言,實現(xiàn)Socket三級管理;將實驗室教師和教務(wù)監(jiān)管人員聯(lián)合管理學(xué)生上課行為,糾正不良學(xué)風(fēng),通過異常行為檢測和智能消息提醒輔助提升學(xué)習(xí)質(zhì)量,采用進程偽裝技術(shù)防止學(xué)生逃離監(jiān)控范圍。
2.1異常行為處理系統(tǒng)對異常行為進行分類,并預(yù)設(shè)了各種行為表現(xiàn)和相應(yīng)的處理機制,學(xué)生在實驗室上課過程中系統(tǒng)會實時登記學(xué)生上課行為,并根據(jù)學(xué)生行為進行相關(guān)處理。計算機當(dāng)前各種操作都會記錄到系統(tǒng)進程中,每個進程都對應(yīng)某一種應(yīng)用[7],通過監(jiān)視系統(tǒng)進程可以獲取學(xué)生當(dāng)前操作的應(yīng)用程序。其中打開網(wǎng)頁操作所對應(yīng)的系統(tǒng)進程比較特殊,在系統(tǒng)進程中只能獲取其是否打開網(wǎng)頁的進程,而瀏覽的網(wǎng)址是否合法還需要在網(wǎng)頁進程中挖掘,獲得網(wǎng)址步驟為。
2.2智能處理教師機接受到學(xué)生的上課行為信息,系統(tǒng)根據(jù)行為庫將學(xué)生上課行為按不同等級進行劃分,進行相關(guān)處理,如警告信息提示、遠程強制關(guān)閉、上報教務(wù)處等,具體行為庫維護如圖4所示。行為庫的健全直接影響本系統(tǒng)的智能程度,當(dāng)計算機出現(xiàn)進程在行為庫中不匹配時,系統(tǒng)會智能檢測學(xué)生機CPU、內(nèi)存使用率。當(dāng)該學(xué)生機的CPU、內(nèi)存使用率連續(xù)比較長時間處于較高狀態(tài),系統(tǒng)會將該進程列為C類警告,并發(fā)送消息提示學(xué)生注意上課。系統(tǒng)管理員定期檢查C類警告進程,根據(jù)該進程對上課影響程度調(diào)整警告等級和設(shè)置相關(guān)處理辦法。學(xué)生在上課過程中可能需要通過網(wǎng)頁查詢資料,在行為庫中只能檢測到學(xué)生是否打開網(wǎng)頁而具體打開網(wǎng)址是否符合上課要求,則需要在行為庫中對網(wǎng)址合法化進行維護。互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)站很多,維護比較麻煩,系統(tǒng)提供智能的處理方式,通過網(wǎng)站打開次數(shù)和時長判定該網(wǎng)站是否介入審查,當(dāng)教師或教務(wù)管理人員審查后對該網(wǎng)站進行評定行為等級。學(xué)生在上課過程中發(fā)現(xiàn)計算機被監(jiān)控,可能會玩手機或進行其它與計算機無關(guān)的操作等,此時系統(tǒng)會智能判定學(xué)生機是否出現(xiàn)不作為的情況。當(dāng)CPU、內(nèi)存使用率在一定時間段處于基本不變或較長時間網(wǎng)絡(luò)處于監(jiān)測之外則視為學(xué)生上課不作為,系統(tǒng)登記后自動發(fā)送消息對學(xué)生機。當(dāng)系統(tǒng)檢測到學(xué)生的異常行為,系統(tǒng)會自動調(diào)用警告函數(shù)sendWarning(″10.2.22.18″,“警告:林興杰同學(xué)上課玩游戲已被登記,請立即關(guān)閉游戲!”);學(xué)生機彈出如圖5提示框。如果系統(tǒng)警告3次及以上仍不改正,系統(tǒng)將調(diào)用函數(shù)kill-Process(“10.2.7.33”,pID,pHandle,“關(guān)閉:陳超同學(xué)已經(jīng)警告三次仍然繼續(xù)玩游戲,系統(tǒng)將強制關(guān)閉!”);進行遠程關(guān)閉學(xué)生機。
2.3智能偽裝實驗室智能控制系統(tǒng)可以減少學(xué)生玩游戲、看電影等現(xiàn)象,但有些學(xué)生就會嘗試擺脫監(jiān)控,在上課時斷開網(wǎng)絡(luò)或結(jié)束實驗室智能控制系統(tǒng)的進程。當(dāng)正常網(wǎng)絡(luò)斷開3分鐘以上,教師機會出現(xiàn)未正常連接的提示信息,同時系統(tǒng)會調(diào)用網(wǎng)絡(luò)ping命令,如網(wǎng)絡(luò)連接正常則表示學(xué)生結(jié)束了系統(tǒng)控制進程,此時通過教師機遠程啟動該控制系統(tǒng)。為了使保護控制系統(tǒng)的進程不被發(fā)現(xiàn),可采用進程偽裝為操作系統(tǒng)內(nèi)部進程,如:svchost,system,rundll32等[8]。經(jīng)過偽裝的進程,看起來就像正常的系統(tǒng)進程,不易被察覺,但在系統(tǒng)更新時要分別進行。進程保護不允許計算機用戶強制結(jié)束任務(wù)或關(guān)閉進程,以達到應(yīng)用程序或服務(wù)穩(wěn)定運行。進程偽裝方法結(jié)合進程保護技術(shù),其保護效果將會更好,一方面可以保護自身不被惡意軟件破壞,另一方面系統(tǒng)安全防護軟件不易檢測出來[9]。
2.4智能監(jiān)管為了加強教務(wù)管理,教務(wù)部門會定期抽查或巡視課堂,但教室、學(xué)生數(shù)多且巡視會影響課堂教學(xué),這給教務(wù)監(jiān)管帶來不少麻煩,基于Socket的實驗室智能控制系統(tǒng)可以輔助教務(wù)部門監(jiān)管教學(xué),實現(xiàn)智能管理。系統(tǒng)從各實驗室教師機接收學(xué)生上課行為,每個月統(tǒng)計各個實驗室上課情況,對學(xué)生行為進行綜合分析,將學(xué)生上課情況定期生成實驗教學(xué)質(zhì)量檢查報告,并分發(fā)至輔導(dǎo)員,對經(jīng)常玩游戲、看電影、曠課等現(xiàn)象的學(xué)生進行批評處理。經(jīng)教務(wù)智能監(jiān)管后,學(xué)生上課異常行為明顯減少,尤其是玩游戲、看電影等明顯減少,但曠課改進比較小,如圖6所示(數(shù)據(jù)以出現(xiàn)警告信息人次進行統(tǒng)計)。系統(tǒng)按學(xué)期統(tǒng)計出各個學(xué)生上課各種行為,一方面為批評和指正學(xué)生提供依據(jù),另一方面也能警示教師維護好上課課堂秩序。優(yōu)差學(xué)生上課行為的對比如圖7所示,教師實驗教學(xué)課堂行為控制區(qū)別如圖8所示。
3結(jié)論
鋁電解在當(dāng)前的生產(chǎn)中,唯有系列電流和槽電壓能夠?qū)崿F(xiàn)在線的連續(xù)測量,但如氧化鋁的濃度、電解槽的溫度以及分子比等生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)是無法通過在線測量的,即使如電解質(zhì)水平、極距和鋁水平可以監(jiān)測,但往往測量與記錄的數(shù)據(jù)都是不完全和不連續(xù)的,且很多運行狀態(tài)的參數(shù)都需要用多種方式計算。所以診斷電解槽狀態(tài)的數(shù)據(jù)存在不完全、不連續(xù)和不精確性,所作用的時效也不長。在不同的電解槽之間控制效果存在明顯差異的情況下,如果讓控制系統(tǒng)擁有自學(xué)能力,對電解槽進行實時地狀態(tài)分析,控制系統(tǒng)就可以做出更精確地測量,從而使不同的電解槽之間控制水平相同,消除差異。實現(xiàn)降低生產(chǎn)的能耗,降低工人的勞動強度,生產(chǎn)效益自然就得到了提高。電解槽差狀態(tài)的主要體現(xiàn)方面:
(1)槽電壓的針振問題。槽電壓的針振主要是由電解槽內(nèi)某些故障原因?qū)е码妷翰▌佣纬傻?,這種情況反應(yīng)了電解槽的運行具有不穩(wěn)定性。一般槽電壓產(chǎn)生針振的原因分為陽極電流分布不均、電解槽爐膛不清潔、嚴(yán)重結(jié)殼、陰極受到破損、鋁水平過低等。
(2)冷槽和熱槽。電解槽的收入熱量低于支出熱量,電解質(zhì)的溫度降低時,被稱為冷槽。冷槽容易增大電解質(zhì)的粘度,降低流動性,從而使鋁水平發(fā)生劇烈波動并上升,槽電壓受到影響,電解槽底部形成沉淀使陽極電流不均。產(chǎn)生熱槽的原因與冷槽相反,導(dǎo)致的后果是降低電解槽的電流效率。
(3)陽極效應(yīng)。當(dāng)電解槽陽極周圍的氧化鋁濃度低過1.0%左右時,氧離子與氟離子在陽極上共同放電,從而使陽極表面形成氧氟化合物,減少了陽極和電解質(zhì)之間的接觸面積,逐漸增加了有效的陽極電流密度,當(dāng)增加到一定程度時,就會發(fā)生陽極效應(yīng)。
(4)壓槽和滾鋁。當(dāng)極距過小時,電解槽底部沉淀或結(jié)殼過多,陽極壓在了電解槽底部,就被稱為壓槽。壓槽容易升高電解質(zhì)的溫度,導(dǎo)致電解質(zhì)粘度增大,從而使電解碳渣得不到分離。而滾鋁是由于電解槽的劇烈沖擊使鋁液在槽內(nèi)形成漩渦,甚至與電解質(zhì)一同被沖擊到槽外。在電解槽差狀態(tài)方面的診斷方法大致有兩種。一是信息完整,即離線數(shù)據(jù)均勻分布在采樣空間中,該方法與系統(tǒng)識別中數(shù)據(jù)的持續(xù)激勵類似。二是采集電解槽狀態(tài)的故障情況與正常情況。雖然某一次采樣的數(shù)據(jù)只反映了某一個狀態(tài),不能反映狀態(tài)的所有情況,但是對于數(shù)據(jù)驅(qū)動的完整性來說,也只是體現(xiàn)統(tǒng)計意義上的概念。
2軟測量模型的探究
要建立軟測量的模型,首先需要確定如何選取模型的變量。經(jīng)過大量的研究得知,氧化鋁濃度在電解槽中的變化存在固定的特性,其與槽電阻存在的關(guān)系如下圖所示:經(jīng)過電解槽如何影響氧化鋁濃度的分析后,便能夠制定出氧化鋁濃度軟測量的模型,其模型的大致框架如下圖:在最小二乘支持向量機氧化鋁濃度的情況下,軟測量模型的精準(zhǔn)度較高、符合規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn),軟測量的模型能在每十分鐘進行一次實時測量氧化鋁濃度,解決了在測量氧化鋁濃度存在的精確性和實時性問題。
3智能控制系統(tǒng)
智能控制系統(tǒng)各模塊應(yīng)具有以下幾個功能:(1)電解槽智能檢測狀態(tài)。此功能可以實時地對電解槽的狀態(tài)做出判斷,通過電解槽在運行時采集的耗電量及電壓等參數(shù)進行分析,在不同狀態(tài)得到的信息均不一樣,從而在宏觀上可以看出電解槽處于何種狀態(tài)。(2)氧化鋁濃度的智能測量。如上文所述在最小二乘支持向量機氧化鋁濃度的情況下,軟測量模型運用在智能控制系統(tǒng)中,通過在生產(chǎn)過程中的實時采樣,可以精確的自動測量出氧化鋁的實時濃度(3)智能操作控制。智能操作控制,即模糊智能控制。其功能在于系統(tǒng)智能檢測電解槽當(dāng)前狀態(tài)的情況下,針對不同的狀態(tài)設(shè)置下料的時間間隔,從而實現(xiàn)在電解槽中對氧化鋁原料的下料控制。(4)專家知識庫。專家知識庫是針對在電解工作車間中,歷史的生產(chǎn)過程記錄的數(shù)據(jù)和鋁電解技術(shù)人員與專家經(jīng)年累月的經(jīng)驗記錄,并將此數(shù)據(jù)成檔入庫,形成豐富的知識體系,以便給后來的工作者和工作問題作以指導(dǎo)。
4結(jié)束語
采用二次供水回路的加壓控制,完成于電路基本情況的有效化設(shè)定,采用PID算法控制過程,實現(xiàn)良好地綜合性網(wǎng)絡(luò)流量控制管理。制定合理化的回水壓力控制管理,加強綜合性回路水壓力和二次回水壓力的控制比例,從而保證整體系統(tǒng)壓力的逐步調(diào)整控制過程,實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合性回水壓力調(diào)整,防止出現(xiàn)壓力過高的問題。一旦出現(xiàn)壓力過大的問題,需要自動開啟電磁閥實現(xiàn)有效化的統(tǒng)一性安全控制過程。
二、換熱器硬件組成控制
根據(jù)換熱機組的綜合性溫度調(diào)整,采用電阻信號傳感器控制過程,實現(xiàn)可靠性的元件測量,從而保證有效化的維護過程。采用壓力、水位的信號檢測控制過程,制定10V壓力和20mA信號的變頻輸出器控制,從而實現(xiàn)良好地性能比分析,測量電動閥的各項接受壓力和電流的控制過程,制定良好地執(zhí)行器控制,采用有閥控制信號的執(zhí)行器完善電壓信號的控制、連接和調(diào)試,完善綜合性檢修控制過程。對電流的熱量數(shù)據(jù)進行合理化采集,采用積分?jǐn)?shù)據(jù)儀完成觸摸屏的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制,逐步減少接線的工時程度,準(zhǔn)確的進行數(shù)據(jù)讀數(shù)穩(wěn)定控制。加強大容量的電池安全維護量控制,卸載電磁閥的相關(guān)開關(guān)過程,才用220V的供電電路,對所啟動控制的繼電器進行隔離方法監(jiān)控,逐步完成綜合性效果的安全穩(wěn)定控制過程分析。通過對預(yù)裝的控制器進行輸出端點的備用控制,實現(xiàn)綜合性數(shù)據(jù)流量和接觸屏、上位機的綜合性借口控制,保證上位機接口數(shù)據(jù)的控制過程,制定RJ45接口實現(xiàn)程序USB接口的同步。根據(jù)換熱機組的傳輸控制預(yù)留的輸出端備用接口,對相關(guān)的觸摸屏、連接口、上位通訊接口進行調(diào)整,實現(xiàn)應(yīng)用企事業(yè)機組的綜合性時鐘控制過程,保證整體功能的逐步調(diào)節(jié)控制過程,完善換熱機組的供水溫度的二次或三次調(diào)節(jié),逐步實現(xiàn)節(jié)能調(diào)整控制過程,防止出現(xiàn)供熱系統(tǒng)出現(xiàn)冷凍交換問題。通過對系統(tǒng)配套的相關(guān)屏幕控制數(shù)據(jù),對相關(guān)的顯示參數(shù)進行統(tǒng)計,繪制系統(tǒng)分析圖、觀察系統(tǒng)報警狀態(tài),對用戶的登陸界面進行,從而保證綜合性效果的分析過程控制。
三、換熱機組的綜合性觸摸屏功能控制
在換熱基組上,對機組的溫度和壓力參數(shù)進行顯示控制監(jiān)控,對機組的相關(guān)水泵、電磁閥數(shù)據(jù)進行工作狀態(tài)調(diào)整,從而保證機組顯示狀態(tài)的控制過程,提高機組的溫度調(diào)節(jié),水泵壓力的控制,從而保證報警信息的準(zhǔn)確性,設(shè)定換熱機組的二次供水溫度調(diào)節(jié)過程控制,對供水的水壓差、回水壓力和相關(guān)報警值數(shù)據(jù)進行有效化的設(shè)定,從而保證電動調(diào)節(jié)閥、循環(huán)水泵或補水泵的綜合性調(diào)節(jié),制定合理化的泄水程度數(shù)據(jù)控制管理,從而實現(xiàn)自動化模式的控制管理。根據(jù)相關(guān)的程序自動控制過程,制定良好地手動模式管理,提高綜合性設(shè)備的更新替換,實現(xiàn)良好地運行值管理過程監(jiān)管。設(shè)定一系列的數(shù)據(jù)通訊IP地址接口,實現(xiàn)IP地址數(shù)據(jù)的有效化控制。利用用戶幫助信息說明書完成信息內(nèi)部的原理控制、系統(tǒng)連接和原理分析。設(shè)定用戶登錄界面的相關(guān)參數(shù)分析,控制設(shè)備數(shù)據(jù)中的相關(guān)參數(shù)操作過程,實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的同步性、實時性和有效性。
四、換熱機組的連鎖保護功能效用
采用溫度和壓力的機組保護控制,可以實現(xiàn)機組一次給水的時候溫度的額定數(shù)據(jù)值控制,從而完善一次網(wǎng)絡(luò)電動調(diào)節(jié)閥的控制過程;對二次供水的壓力值進行額定限定,開啟泄水閥門后,對超過最高限定值的循環(huán)泵進行關(guān)閉控制,逐步降低補水的水箱位置,從而實現(xiàn)良好地補水泵控制過程。
五、結(jié)語
鍋爐為北京B&W公司SWUP鍋爐。過熱器系統(tǒng)由屏式過熱器、后屏過熱器、高溫過熱器和低溫過熱器組成;再熱器系統(tǒng)由低溫再熱器和高溫再熱器組成;省煤器布置于尾部豎井前后煙道,同時還配備了一臺回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。吹灰器由上??巳R德貝爾格曼機械有限公司生產(chǎn)。過熱器管組、再熱器管組及省煤器配備了PS-LL型長伸縮吹灰器,共70只,空氣預(yù)熱器配備了1只PS-AT型和1只AHLW型半伸縮吹灰器,AT1位于空預(yù)器煙氣入口,AL1位于空預(yù)器煙氣出口。
二吹灰策略及算法
基于在線監(jiān)測技術(shù)的“智能吹灰控制系統(tǒng)”可準(zhǔn)確地監(jiān)測受熱面的結(jié)渣積灰程度,并根據(jù)機組運行情況及時有效地采取不同的吹灰策略,在保證機組安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上,既維持了受熱面清潔的狀態(tài),又避免了不恰當(dāng)?shù)拇祷翌l率造成的無謂的吹灰汽耗和吹灰電耗,同時減輕了磨蝕和熱應(yīng)力對受熱面造成的損壞,延長了受熱面的壽命,并降低了吹灰裝置的維修費用。
1主要數(shù)據(jù)處理及算法確定
在數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中,采用狀態(tài)預(yù)處理、多路采樣、中位值平均濾波等方法對不良數(shù)據(jù)進行過濾,使所有使用的數(shù)據(jù)都滿足可靠性要求。算法依據(jù)機組熱力系統(tǒng)基本原理和運行規(guī)律,通過研究國內(nèi)外400多種煤質(zhì)數(shù)據(jù),得到理論空氣量與煤質(zhì)低位發(fā)熱的關(guān)系,依據(jù)鍋爐輸入熱量與風(fēng)量內(nèi)在約束關(guān)系得到氧量。對流受熱面污染監(jiān)測模型以鍋爐熱平衡計算為基礎(chǔ)采用受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化來反映受熱面的積灰狀況。各受熱面統(tǒng)一采用清潔因子定量表示受熱面污染狀態(tài)布連電廠各個對流受熱面工質(zhì)側(cè)皆有進出口溫度、壓力和流量測點,同時還至少有一側(cè)的煙溫能夠通過測點或計算得到,因此可通過熱平衡計算出另一側(cè)的煙氣溫度進而得到傳熱溫壓和實際傳熱系數(shù)。對于空氣預(yù)熱器采用折算壓差和低溫腐蝕系數(shù)定量表示受熱面的污染程度。低溫腐蝕傾向系數(shù)由空預(yù)器冷端綜合溫度(即煙氣出口溫度加空氣入口溫度)與最低冷端綜合溫度的比值得到,該數(shù)值越低表示空預(yù)器受低溫腐蝕的概率越大,由于低溫腐蝕越強,空預(yù)器受熱面的積灰的傾向越嚴(yán)重,因此采用該值表征受熱面的污染程度。
2基于模糊控制的受熱面吹灰判定
電站鍋爐如負荷、燃燒器運行方式、煤質(zhì)等都對受熱面的積灰速率有一定的影響。只有清潔因子結(jié)合現(xiàn)場運行經(jīng)驗才能進行準(zhǔn)確的吹灰判定,需將自然語言的模糊規(guī)則運用到吹灰控制中,這恰恰屬于模糊控制范疇。在構(gòu)建智能吹灰模糊控制模型的過程中根據(jù)不同的受熱面類型,將影響吹灰的因素作為模糊控制的輸入?yún)?shù),依據(jù)模糊控制輸入?yún)?shù)和電廠運行經(jīng)驗制定模糊控制規(guī)則庫,以隸屬函數(shù)做模糊評判,得出受熱面吹灰置信度,該值大于設(shè)定值時判定受熱面需要吹灰。各受熱面的模糊輸入特征參數(shù)和輸出特征
三智能吹灰控制系統(tǒng)架構(gòu)
1硬件架構(gòu)
布連電廠智能吹灰控制系統(tǒng)硬件主要由智能吹灰服務(wù)器、智能吹灰操作員站、智能吹灰交換機、可編程邏輯控制器(PLC)、IO模塊等組成。
2軟件系統(tǒng)
布連電智能吹灰控制系統(tǒng)軟件主要由基礎(chǔ)平臺、吹灰應(yīng)用平臺、綜合服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)接口組成。基礎(chǔ)平臺主要負責(zé)機組工況參數(shù)、吹灰器設(shè)備及分組和智能吹灰模型關(guān)鍵參數(shù)的配置與存儲。吹灰應(yīng)用平臺的主要功能是對各受熱面污染狀況進行監(jiān)視和報警。綜合服務(wù)平臺主要負責(zé)機組運行工況判定、受熱面積灰污染監(jiān)測模型的實時計算、受熱面智能吹灰控制指令的發(fā)出與吹灰器運行狀態(tài)監(jiān)控。
四投運效果智能吹灰系統(tǒng)
通過吹灰熱態(tài)實驗,系統(tǒng)對包括空氣預(yù)熱器在內(nèi)的鍋爐各對流受熱面都建立了相應(yīng)的污染監(jiān)測數(shù)學(xué)計算模型。同時根據(jù)吹灰前后清潔因子曲線變化趨勢,確定了受熱面的污染下限和上限,進而在其后的連續(xù)監(jiān)測中能有效掌握鍋爐受熱面的污染狀況。通過此套系統(tǒng)的投運,實現(xiàn)了以下功能:①實現(xiàn)污染可視化。智能吹灰系統(tǒng)以數(shù)字和圖形方式給出了各受熱面當(dāng)前積灰污染及結(jié)渣信息,提供了污染判斷模型的數(shù)據(jù)接口,通過將操作人員長期積累的經(jīng)驗與模型進行數(shù)據(jù)融合,提供了對模型進行不斷優(yōu)化的方法,提高了模型的適用性和準(zhǔn)確性。②提高自動化管理水平。智能吹灰系統(tǒng)能有效提高智能吹灰系統(tǒng)的投入率,保證按需適量的吹灰效果。設(shè)計方案不僅滿足了不同區(qū)域的按需吹灰需求,而且將不同吹灰區(qū)域的吹灰時間控制在2小時以內(nèi),很好地平衡了運行操作與自動系統(tǒng)投入各自需求,使自動吹灰系統(tǒng)便于投入。③達到了較好節(jié)汽效果、優(yōu)化了吹灰頻率和針對性智能吹灰系統(tǒng)投運后,按污染程度以及傳熱特性和熱量需求比例,對各個受熱面給出了不同于以往且更有針對性的吹灰策略。對比工況每天可節(jié)省吹灰器投運數(shù)量達27%節(jié)汽效果顯著。除此之外對不同傳熱區(qū)域的吹灰器投用占比率也有一定變化。④提高主、再熱汽溫。智能吹灰方式有利于在負荷較低時提升過熱器二級減溫水流量,增加主汽溫調(diào)節(jié)余量,提升再熱汽溫。⑤改善了相關(guān)經(jīng)濟安全性指標(biāo)。對吹灰系統(tǒng)而言,通常需要關(guān)注的指標(biāo)有關(guān)乎鍋爐效率的排煙溫度;影響空預(yù)器安全運行和未來SCR投運后使用效果的省煤器出口煙溫;直接關(guān)系機組熱效率的鍋爐再熱減溫水流量等指標(biāo)。智能吹灰系統(tǒng)對以上指標(biāo)均有改善。
五收益分析
智能吹灰系統(tǒng)減少了吹灰器投運數(shù)量,這有助于降低吹灰設(shè)備的折舊損耗,此外還減少了鍋爐補水帶來的費用。主要收益包括節(jié)省吹灰蒸汽以及鍋爐效率提升后所節(jié)省煤耗。
六結(jié)論
關(guān)鍵詞:智能建筑變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)末端調(diào)節(jié)
Abstract:Introducetotheair-conditionautomatic-controlsystemintheintelligetbuildingbriefly,IntroducetheapplicationofVAV-TRAV''''sair-conditionsystemthatthepastfewyearsdevelopment.
Keywords:Intelligetbuilding,VAVsystem,TerminalRegulate
一、引言
空調(diào)自控系統(tǒng)是智能建筑集成系統(tǒng)的重要組成部分,空調(diào)自控設(shè)備是智能建筑物中重要的自控設(shè)備,而空調(diào)設(shè)備本身是建筑的耗能耗電大戶,而且由于智能建筑中大量電子設(shè)備的應(yīng)用使得智能建筑的空調(diào)負荷遠遠大于傳統(tǒng)建筑物,變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)用改變送風(fēng)量的方法,維持室溫恒定,以適應(yīng)不同的室內(nèi)負荷,VAV系統(tǒng)(變風(fēng)量空調(diào))有突出的優(yōu)點:節(jié)能潛力大,控制靈活,可避免冷凍水、冷凝水上頂棚的麻煩等;近幾年特別是計算機工業(yè)的發(fā)展,使變風(fēng)量空調(diào)設(shè)備具有智能能力,因此,應(yīng)用范圍不斷擴展,在國內(nèi)外特別是美國、日本、香港等地的實際工程中得到了普遍廣泛的應(yīng)用。
二、空調(diào)自控功能介紹
智能建筑空調(diào)自控主要包括建筑物內(nèi)的空調(diào)機組控制、新風(fēng)機組控制、變風(fēng)量末端(VAV)控制等。它們在樓宇自動化系統(tǒng)的監(jiān)控和管理下,使建筑物內(nèi)的溫、濕度達到預(yù)期的目標(biāo),同時以最低的能源和電力消耗來維持系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作,以求取得最低的運行成本和最高的經(jīng)濟效益:
2.1空調(diào)機組控制空調(diào)機組系統(tǒng)包括新/回風(fēng)閥門驅(qū)動器、風(fēng)管式溫/濕度傳感器、過濾網(wǎng)壓差報警開關(guān)、防凍報警開關(guān)、恒速風(fēng)機、電動調(diào)節(jié)閥、配電裝置和空調(diào)機組控制等硬件,該系統(tǒng)包括新風(fēng)、回風(fēng)和送風(fēng)三部分:(1)機組啟/停:機組可控制定時啟/停,也可強制啟/停;(2)風(fēng)機控制:風(fēng)機隨機組啟/停而自動啟/停,也可強制啟/?;驒C旁手動啟/停,運行時間和啟/停次數(shù)累計,有風(fēng)機故障報警輸出網(wǎng)絡(luò)變量;(3)溫度控制:夏季送冷風(fēng),冬季送熱風(fēng),過渡季節(jié)送新風(fēng)以節(jié)能,根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差,控制電動水閥,調(diào)節(jié)冷/熱水閥門的開度,使回風(fēng)溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi),可進行冷/熱水閥門的強制開度控制和機旁手動開度控制(0~100%);(4)濕度控制:在冬季模式下才進行濕度的控制。當(dāng)回風(fēng)濕度下降到下限時,控制加濕閥開啟,增加空氣中的濕度含量;當(dāng)回風(fēng)濕度上升到上限時,停止加濕閥的工作??蛇M行加濕閥的強制啟/??刂坪蜋C旁手動啟/??刂疲唬?)新/回風(fēng)閥門控制:在冬/夏季新風(fēng)閥門開至最小開度,回風(fēng)閥門開至最大開度;在過渡季調(diào)節(jié)新/回風(fēng)閥門的開度來調(diào)節(jié)溫度,亦可進行新/回風(fēng)閥門的強制開度控制和機旁手動開度控制(0~100%);(6)聯(lián)鎖控制:防凍報警開關(guān)和風(fēng)機、水閥、新/回風(fēng)閥門聯(lián)鎖控制;(7)報警:過濾網(wǎng)堵塞報警、風(fēng)機故障報警及防凍開關(guān)報警。
2.2新風(fēng)機組控制新風(fēng)機組系統(tǒng)主要由新風(fēng)閥門驅(qū)動器、風(fēng)管式溫/濕度傳感器、過濾網(wǎng)壓差報警開關(guān)、防凍報警開關(guān)、電動調(diào)節(jié)閥、恒速風(fēng)機、配電裝置和新風(fēng)機組控制等硬件組成,該系統(tǒng)包括新風(fēng)、送風(fēng)兩部分:(1)機組啟/停:機組可控制定時啟/停;(2)風(fēng)機控制:風(fēng)機隨機組啟/停而自動啟/停,也可強制啟/停或機旁手動啟/停,運行時間和啟/停次數(shù)累計,有風(fēng)機故障報警輸出網(wǎng)絡(luò)變量;(3)溫度控制:夏季送冷風(fēng),冬季送熱風(fēng),過渡季節(jié)送新風(fēng)以節(jié)能,根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差,控制電動水閥,調(diào)節(jié)冷/熱水閥門的開度,使送風(fēng)溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi),可進行冷/熱水閥門的強制開度控制和機旁手動開度控制(0~100%);(4)濕度控制:在冬季模式下才進行濕度的控制,當(dāng)回風(fēng)濕度下降到下限時,控制加濕閥開啟,增加空氣中的濕度含量;當(dāng)回風(fēng)濕度上升到上限時,停止加濕閥的工作,亦可進行加濕閥的強制啟/??刂坪蜋C旁手動啟/??刂?;(5)新風(fēng)閥門控制:在機組運行時,新風(fēng)閥門全開,可進行新風(fēng)閥門的強制開/關(guān)控制和機旁手動開/關(guān)控制;(6)聯(lián)鎖控制:防凍報警開關(guān)和風(fēng)機、水閥、新風(fēng)閥門聯(lián)鎖控制;(7)報警:過濾網(wǎng)堵塞報警、風(fēng)機故障報警和防凍開關(guān)報警。
2.3變風(fēng)量(VAV)末端控制功能(1)風(fēng)機控制:由手動開關(guān)控制風(fēng)機的啟/停,有風(fēng)機狀態(tài)的輸出網(wǎng)絡(luò)變量;(2)溫度控制:根據(jù)室內(nèi)溫度測量值,調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開度值勤,使室內(nèi)溫度保持恒定;(3)濕度控制:根據(jù)室內(nèi)濕度測量值,控制水閥的開/關(guān),使室內(nèi)濕度保持恒定。
三、VAV-TRAV空調(diào)系統(tǒng)
VAV空調(diào)系統(tǒng)的原理:變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)(VRV)用改變送風(fēng)量的方法,維持室溫恒定,以適應(yīng)不同的室內(nèi)負荷,關(guān)鍵需要實現(xiàn)變風(fēng)量原理的末端送風(fēng)裝置,特別地有關(guān)末端裝置以及整個VAV系統(tǒng)的自動控制設(shè)備,在最近二十年左右的時間里,不僅VAV末端裝置,而且相應(yīng)的控制系統(tǒng),甚至變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的型式都發(fā)生了很大變化,有關(guān)的新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn),由于VAV技術(shù)的快速發(fā)展,特別是有關(guān)的DDC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,美國學(xué)者提出了TRAV的新概念,TRAV(TerminalRegulatedAirVolume,末端調(diào)節(jié)的變風(fēng)量系統(tǒng))和VAV一樣,也是一種變風(fēng)量系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)風(fēng)量來創(chuàng)造舒適環(huán)境,但TRAV不采用VAV中的靜壓調(diào)節(jié),而由末端裝置直接控制送風(fēng)機,TRAV基于末端裝置實時的風(fēng)量需求,采用先進的控制軟件,實施對送風(fēng)機的控制,在傳統(tǒng)的VAV系統(tǒng)里,當(dāng)負荷下降并導(dǎo)致流量減少時,末端風(fēng)閥關(guān)小以節(jié)流,管道內(nèi)靜壓保持不變;而在TRAV系統(tǒng)中,在相同的情況下,末端風(fēng)閥保持打開,而管道靜壓降低,于是在相同的流量下,TRAV系統(tǒng)所要求的風(fēng)機功率要低得多,TRAV是建筑在"集成控制"、和"動態(tài)控制"等概念的基礎(chǔ)上的:(1)所謂"動態(tài)控制",是指有預(yù)測的、隨時間而變化的控制,就房間的熱狀態(tài)來說,它不要求時時熱平衡從而保持房間狀態(tài)于某一"點",而是充分考慮各種熱因素的相互作用從而保持房間在某一個舒適范圍;(2)所謂"集成控制",是指:設(shè)定點的計算和控制決定被安排在控制級以上進行,控制器只是簡單地用于保持當(dāng)前的設(shè)定值,在高性能控制中不使用控制器的重新設(shè)定(controllerresets)和串級控制器,這樣做的目的,是可以集中、統(tǒng)一地考慮與HVAC系統(tǒng)有關(guān)的各種因素,避免傳統(tǒng)方法中各分立模塊獨立運行可能導(dǎo)致的相互沖突,而且有可能最大限度地利用自由冷源(熱源)和建筑物本身的蓄熱放熱作用,因此,集成控制將使系統(tǒng)更穩(wěn)定,而且更舒適、更節(jié)能。
四、總結(jié)