燃煤電廠粉煤灰信息管理平臺研究
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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)，使集團公司、分公司、燃煤電廠通過一個數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)信息共享，動態(tài)優(yōu)化經(jīng)營管理信息；結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立粉煤灰品質(zhì)數(shù)據(jù)庫和專家診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)集團公司對粉煤灰產(chǎn)量、品質(zhì)及工藝的實時監(jiān)測和早期預(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
我國火力發(fā)電企業(yè)正面臨越來越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對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可有效緩解火電廠粉煤灰快速增長和環(huán)保處置帶來的巨大管理壓力，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系統(tǒng)化架構(gòu)
為了準(zhǔn)確、高效地將集團內(nèi)所有燃煤電廠粉煤灰信息進行統(tǒng)一管理和綜合利用，針對集團公司內(nèi)部企業(yè)結(jié)構(gòu)特點，開展粉煤灰信息管理系統(tǒng)建設(shè)。整個系統(tǒng)涵蓋以下內(nèi)容：統(tǒng)計集團公司20家分公司80家燃煤電廠粉煤灰（含脫硫石膏）生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、工藝設(shè)備、貯灰場儲量等情況，分析公司粉煤灰量、質(zhì)、價波動情況；評估并預(yù)測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，預(yù)測鍋爐結(jié)渣情況，測評粉煤灰品質(zhì)；提供粉煤灰相關(guān)政策法規(guī)，前沿技術(shù)等信息。基于平臺數(shù)據(jù)分析，制定粉煤灰綜合利用途徑及處置方案，實現(xiàn)燃煤電廠、分公司、集團公司對粉煤灰的三級信息化管控。
2粉煤灰信息管理平臺特點
2.1技術(shù)型介紹。2.1.1架構(gòu)思想。（1）建設(shè)一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開放的管理平臺，實現(xiàn)燃煤電廠、分公司、集團公司三級資源的整合和管控，從而提高集團公司粉煤灰信息管理效率及粉煤灰綜合利用率。（2）通過一個數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對采集到的燃煤電廠和分公司粉煤灰數(shù)據(jù)資源進行存儲、分析和對比，評估企業(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，促進集團公司粉煤灰生產(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)，進行身份認(rèn)證統(tǒng)一管理。（4）整個系統(tǒng)為一個網(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平臺實現(xiàn)。平臺采用前后端分離的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。平臺主要構(gòu)建方式為angular負(fù)責(zé)主要的渲染展現(xiàn)，后臺提供restfulAPI和一些數(shù)據(jù)文件處理服務(wù)。2.2設(shè)計模式介紹。2.2.1平臺身份認(rèn)證。平臺根據(jù)三級管理的需求，分為集團級、公司級、電廠級用戶，不同級別的用戶權(quán)限不同。平臺的架構(gòu)以此為基礎(chǔ)，在功能上分為了集團總覽、報表管理、粉煤灰數(shù)據(jù)庫管理、工藝數(shù)據(jù)庫、灰場信息、資源服務(wù)六大模塊。2.2.2平臺數(shù)據(jù)處理及展示。平臺前端大量采用highCharts圖表，后臺接口與數(shù)據(jù)庫進行交互。此外還有文件的上傳導(dǎo)出、定時服務(wù)等。后臺按照系統(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、后臺管理相關(guān)的內(nèi)容。業(yè)務(wù)部分主要為對需要進行前端展示的數(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平臺設(shè)計結(jié)構(gòu)。平臺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進行RestFul接口構(gòu)建，通過語義化的路徑命名分模塊管理資源路由。在數(shù)據(jù)庫ORM上采用了spring-data-jpa，這是基于hibernate實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫對接框架，構(gòu)建速度很快，使用方便，Hibernate的hql語法和oracle的sql語法也比較接近，比較適合此系統(tǒng)特點。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，框架會自動管理每一次請求的權(quán)限校驗。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)，同時在請求后臺的時候框架會自動解析權(quán)限信息，并與硬編碼在方法上的權(quán)限代碼進行比對以進行權(quán)限控制。
3粉煤灰信息管理平臺系統(tǒng)應(yīng)用
3.1粉煤灰生產(chǎn)經(jīng)營情況總覽。粉煤灰綜合指標(biāo)對于集團公司掌握粉煤灰數(shù)據(jù)具有重要意義。通過集團總況、效益潛力排名、五大集團公司對標(biāo)、灰場總況4個模塊直觀展現(xiàn)集團公司粉煤灰生產(chǎn)經(jīng)營情況。集團總況子模塊展示了集團所包括的區(qū)域數(shù)，電廠數(shù)，機組數(shù)量和在役機組臺數(shù)。通過地圖展示不同區(qū)域粉煤灰場的簡單信息，當(dāng)鼠標(biāo)懸浮到該區(qū)域，會顯示該區(qū)域綜合利用率和粉煤灰銷售利潤指標(biāo)，當(dāng)點擊該區(qū)域時，會進入到區(qū)域界面。界面還會展示當(dāng)年集團公司累計的灰渣產(chǎn)量、灰渣銷售量、灰渣綜合利用率、灰渣單價、銷售收入、經(jīng)營成本、銷售利潤指標(biāo)。可以通過組合工具，在銷售利潤、灰渣產(chǎn)量、灰渣銷售量、灰渣綜合利用率、灰渣單價、銷售收入、經(jīng)營成本7個指標(biāo)中多指標(biāo)對比展現(xiàn)。還可以通過選擇集團，分公司和燃煤電廠，統(tǒng)計所需要的年度報表、月度報表、累計報表、半年報表和季度報表，并可根據(jù)組合工具，對比分析不同時間段的數(shù)據(jù)，并展示圖表。以上功能的實現(xiàn)有助于提高集團公司粉煤灰經(jīng)營情況信息化和智能化管理。3.2綜合利用效益評估。為了預(yù)期未來燃煤電廠效益的排名，通過分析灰，渣，脫硫石膏提質(zhì)對象，可以選擇一級灰、二級灰、三級灰、脫硫石膏緩凝劑、建筑石膏選項，根據(jù)用戶輸入的提質(zhì)數(shù)量以及市場價格，得到不同燃煤電廠效益的提升潛力，便于企業(yè)評估粉煤灰綜合利用的成本和盈利。3.3品質(zhì)數(shù)據(jù)庫及專家診斷利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合實驗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，并通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及遠(yuǎn)程專家診斷，對粉煤灰樣品進行綜合性能評估，獲得環(huán)境友好性評價數(shù)據(jù)、應(yīng)用指標(biāo)評價圖、資源化應(yīng)用評價指數(shù)說明，并根據(jù)需要出具專家診斷報告。3.4報表管理。該模塊共包括3個子模塊，分別是報表管理，報告查詢，報表統(tǒng)計模塊。該頁面可以選擇報表類型，包括月度和累計；選擇時間或者時間范圍；選擇集團或者分公司，查詢出集團或者分公司下面燃煤電廠的基本經(jīng)營情況。還具備導(dǎo)出報告功能，便于規(guī)范化管理。
4結(jié)束語
通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)燃煤電廠信息管理平臺的開發(fā)，使集團公司、分公司、發(fā)電企業(yè)通過一個數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)信息共享，動態(tài)優(yōu)化經(jīng)營管理信息；結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立粉煤灰品質(zhì)數(shù)據(jù)庫和專家診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)集團公司對粉煤灰產(chǎn)量、品質(zhì)及工藝的實時監(jiān)測和早期預(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系統(tǒng)的研究與開發(fā)有利于提高集團公司粉煤灰綜合利用效益，促進粉煤灰高效利用決策。
參考文獻：
[1]黃超.火力發(fā)電企業(yè)燃煤價值評估研究[D].南京信息工程大學(xué)，2018.
[2]楊星，呼文奎，賈飛云，等.粉煤灰的綜合利用技術(shù)研究進展[J].能源與環(huán)境，2018（4）：55-57.
[3]吳元鋒，儀桂云，劉全潤，等.粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2013（6）：100-104.
[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