李明月
摘 要：工业锅炉物联网监测系统能通过互联网把使用单位锅炉运行的安全数据和节能数据及时统一传送到监测中心，及时掌握每台锅炉的运行状态，同时发挥政府特种设备公共技术机构专家力量优势，及时为那些运行异常的锅炉提供诊断和处置方案。该系统能形成人机互补关系，减少锅炉安全事故的同时，提高锅炉燃烧效率，促进节能减排。
关键词：工业锅炉 物联网 节能 监测
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0117-02
Abstract： The monitoring system of the industrial boiler can monitor the safety data and energy saving data of the industrial boiler to the monitoring center in time. It can master the operation state of each boiler in time， and disposal plan for the boiler which runs abnormally. The system can form a complementary relationship between man and machine， reduce boiler safety accidents， improve boiler combustion efficiency.
Key Words： Industrial boiler； Internet of things； Energy saving； Monitoring
工业锅炉是我国重要的热能动力设备，产量和使用数量均居世界首位。但工业锅炉的整体发展水平在诸多方面与国际先进水平相比还存在一些差距。因此，国家大力倡导工业锅炉安全与节能环保相结合的发展方式。在这一大背景下，将先进物联网监测技术运用到高耗能的工业锅炉领域，契合《特种设备安全法》节能环保的原则，不仅能够保障我国工业锅炉整体运行水平，而且能够大力推进我国节能减排事业，具有充分的必要性和很强的现实意义。
1 项目实施必要性
工业锅炉既是耗能大户，也是污染大户，工业锅炉排放的烟气是形成城市中主要大气污染物PM2.5的主要排放源之一，是城市雾霾治理的重点方向。杭州市目前实际在用锅炉总数为5 427台，老旧、低效燃煤工业锅炉比例高达50%以上，使得锅炉总体热效率偏低。据测算，杭州市燃煤锅炉热效率平均值为69%，低于国家最低目标值79%的要求达十个百分点；从数量上看，约有2 000台锅炉（占在用数37%）热效率低于国家最低限定要求，其中热效率低于国家最低限定要求的占70%以上。热效率低带来了煤、天然气等燃料单位消耗量居高不下，进而给杭州市节能减排工作带来较大压力。
监管部门：难以集中监管，各区域锅炉整体基本信息及动态监管数据难以有效获取；司炉人员素质不高，责任心不强，对压力、温度、水位等动态参数监视不严，易产生锅炉安全事故；同时，企业节能意识淡薄，能源浪费严重，是节能减排的重点和难点。检验机构：安全检验、节能检测工作都需人工现场进行，锅炉运行实时数据记录不连续、不完整、不精确，不能及时了解锅炉运行现状。目前，国内工业锅炉物联网研究已经开展[1-3]，但较为系统的研究很少。
2 项目实施简介
工业锅炉物联网监测系统主要由：传感器部分、现场控制柜、监测中心服务器、网络传输构建设备和显示屏等组成。该系统通过现场对锅炉安装传感器和燃料现场分析，实现对锅炉安全运行参数、节能运行参数、环保（预留端口）参数等可靠采集，并借助PLC对上述参数进行实时监测和数据收集、存储，并通过网络系统远程传输到监测用计算机上，再利用专用软件对其进行处理，从而实现对运行锅炉的报警显示、报表打印、数据分析、运行管理等远程实时在线监测功能并能通过视频、短信或通话形式，指导操作人员做出锅炉安全与节能方面的调整。通过该技术，能够实现对在用锅炉的安全和能效相关参数的远程实时监测；实现实时预警安全，实时指导锅炉经济运行调整；通过对积累的运行参数分析，针对性指导锅炉技术改造和管理优化，实现热效率的提升，达到节能减排目的。
3 主要功能及技术关键
系统主要功能包括：（1）锅炉实时运行功能，安全、节能、环保及锅炉房管理等多个参数能实时显示、集中管理，强化监管力度。（2）数据趋势曲线功能，能精确掌握锅炉运行的趋势动态，实时与历史趋势的转换有利于跟踪数据变化规律，查找问题根源。（3）报警提醒、报警查询功能，报警信息实现声光报警，并按法规及用户自定义设置报警限定值，可有效实现安全预警及节能告警。（4）多功能报表查询、打印功能，日报、月报、年报等多种报表提供，运行信息的查询、导出功能为集中进行数据管理提供便利。（5）摄像监视功能：能够宏观显示区域内锅炉运行情况，实现锅炉房现场监视。
系统技术关键包括：（1）采用工业级微处理器，研制嵌入式锅炉运行参数信息采集系统，实现对锅炉安全、节能、环保等多方面参数可靠采集和远程传输。（2）研制基于Internet（ADSL、GPRS及3G无线网络）的锅炉运行参数信号传输模块和传输协议。（3）研制音视频信号采集传输模块，实现视频监控和语音对讲。（4）采用3G无线服务器，利用3G网络将音视频等数据传输到Internet，在输出端可通过硬解码或软件解码的方式将音视频解出，实现视频监测。
4 节能实现方式
工业锅炉物联网监测系统对提高锅炉的运行效率，主要通过两种方式来实现。（1）提高运行管理，实现高效运行（管理节能。该系统可实时在线反映锅炉运行效率，指导锅炉运行操作，提高锅炉的技术性能和运行状态，节约能源，减少浪费，使锅炉的各项损失为最小而热效率为最高，取得最佳的节能效果。运行数据一旦有任何异常或者偏差，监测中心人员都会及时发现并通过专家系统进行分析，向企业发出警示和整改措施。（2）通过数据分析，实施节能改造、技术节能，如监测到锅炉的运行状况不佳且分析认为由于锅炉本身的结构、技术、老化等原因，无法通过调整运行参数来提高锅炉运行效率时，可以建议用户进行技术改造。
5 结语
综上所述，基于Internet（ADSL、GPRS及3G）工业锅炉远程监测系统，能够使在集控中心的锅炉监测人员实时在线监测不同区域锅炉运行情况，当锅炉超温、超压时，能够及时报警，并通过短信或通话形式立刻提醒操作人员采取安全措施；当锅炉燃烧工况或负荷变化时，能根据在线热效率及能效参数做出节能判断，并通过视频或通话形式，快速指导操作人员调整锅炉燃烧状况，达到经济燃烧的目的。该远程监测不仅能够有效降低锅炉安全事故，而且能有效提升鍋炉运行管理水平，经初步测试，其对锅炉能效的提升率可达6%～10%左右。
另外，建立地区覆盖性的锅炉远程监测中心，能够形成集锅炉在线能耗诊断、远程动态监测为一体的锅炉检测和监测完备体系。能够实现对燃煤、燃油、燃气、有机热载体及热电锅炉安全与节能远程监测的全覆盖；能够形成集锅炉安全运行、在线能耗诊断及远程动态监管为一体的锅炉检测和监管完备体系；能够实现政府监管部门、使用单位、制造单位和安全节能服务机构4个层面的信息共享；能够为锅炉安全节能监管和政策制定提供可靠依据，实现政府部门运用物联网技术对在用锅炉真正意义上的安全与节能动态监管。随着入网装置数量的增多，其数据收集量将更广、更具代表性，有助于政府、科研机构、锅炉制造单位进行研究，促进锅炉产品的设计制造水平的提高，其社会影响和经济效益将更加广泛。
参考文献
[1]赵钦新，王善武.我国工业锅炉未来发展分析[J].工业锅炉，2007（1）：1-9.
[2]王善武.中国工业锅炉行业现状分析及前景展望 [J].工业锅炉，2004（1）：1-9.
[3]封军.工业锅炉节能监测分析[J].节能技术，2006，24（5）：478-480.
