本发明涉及特检设备技术领域，特别是一种工业锅炉模拟仿真及远程监测系统。
背景技术：
电力生产是社会发展的一个重要保障，锅炉作为电力生产中的一个重要设备，其安全稳定的运行离不开各种各样的自动控制系统对其各项参数的调节。随着节能减排压力的日益增加，发电机组中许多参数己接近安全卡边运行状态，此时对各控制系统及参数的监测就显得更加重要。
现有不同的地区都有使用锅炉，现有的技术并没有对不同地区的锅炉进行监测，且不能根据锅炉运行的情况指导用户排除系统故障。
技术实现要素：
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种工业锅炉模拟仿真及远程监测系统，能对不同地区的锅炉进行远程实时监测和报警，提高了锅炉在电力生产中的安全性。
本发明采用以下方案实现：一种工业锅炉模拟仿真及远程监测系统，所述系统包括两台服务器机柜，所述一台服务器机柜负责锅炉运行模拟仿真，另一台服务器机柜负责在役锅炉监控；所述系统中设置有热工参数采集模块、数据分析及优化运行模块、预警和报警模块、以及性能诊断模块；所述热工参数采集模块能对在役锅炉进行数据采集，使在役锅炉的运行达到安全，稳定，高效地运行，能提供锅炉运行参数的实时曲线和阶段性统计报表；所述数据分析及优化运行模块能对分布在不同地区的锅炉，通过公网将热工参数采集模块采集的数据收集到系统中并建立数据库进行数据分析和存储，利用地理信息系统对锅炉所在位置在图形界面上进行地理标识；所述预警和报警模块对数据分析及优化运行模块分析的数据进行预警和报警，所述预警和报警包括锅炉结垢预警、仪器仪表故障预警、锅炉运行效率报警；所述性能诊断模块对在役锅炉远程监视和对在役燃油燃气锅炉远程控制，提高在役锅炉运行效率，使锅炉能根据负荷自动运行操作。
进一步的，所述热工参数采集模块的数据采集包括锅炉热工参数采集、锅炉辅机参数采集、软测量参数采集以及锅炉报警参数采集；所述锅炉热工参数采集包括锅炉燃烧系统、烟风系统和汽水系统的相关参数，该相关参数至少包括但不限于以下参数：排烟温度、炉膛燃烧温度、炉膛出口温度、烟气排烟含氧量、蒸汽流量、蒸汽压力、给水流量、给水压力、冷空气温度、热风温度、燃料消耗量、锅炉热效率、锅炉净效率、燃料工业分析及发热值、以及灰渣含碳量；所述锅炉辅机参数采集包括引风机、鼓风机、炉排、循环泵以及给水泵执行机构的运行参数，该运行参数包括频率、风压、电机电流、功率、炉排转速、风门开度、以及执行机构的故障信息；所述软测量参数采集为：通过软测量的手段，构造出一个新的变量，该变量能实时反映锅炉运行情况，该软测量参数包括锅炉效率参数；所述锅炉报警参数包括超压报警值、超温报警值、以及水位报警值。
进一步的，所述数据分析及优化运行模块进行数据分析包括：锅炉效率分析和烟气排放分析；所述锅炉效率分析和现场的煤质，锅炉负荷情况有关系，数据分析及优化运行模块通过结合锅炉动态特性仿真软件的输出结果得出操作指引，给实际操作人员做工业锅炉调节参考；所述烟气排放分析为分析烟气排放的各项参数指标是否合格达标，所述各项参数指标包括：烟气含氧量、硫化物、以及氮氧化物。
进一步的，所述锅炉结垢预警为：通过对锅炉的传热分析，间接地判断锅炉是否结垢，从而采取措施避免发生锅炉运行安全事故；所述仪器仪表故障预警为：根据工业锅炉的每块仪表以往的运行数据变化趋势，给出仪表的预报警信息，使锅炉的运行更加安全可靠；所述锅炉运行效率报警为：当锅炉整体运行效率和局部能源效率低于锅炉运行效率平均水平后，该锅炉运行效率的效率值经过数据积累分析后，将根据自动或者手动设置一个报警值，需要给最终用户和管理者进行报警，报警和预警的方式有短信、电话或者邮件的方式体现。
进一步的，所述对在役锅炉远程监视能通过公网来实现实时监控，为实现锅炉自动运行提供了可观性；所述对在役燃油燃气锅炉远程控制为所述负责在役锅炉监控的服务器机柜根据分析在役锅炉的实时运行情况，自动给出各个调节环节的调节量，使锅炉真正运行在无人值守的情况下。
进一步的，所述系统还包括服务功能模块，所述服务功能模块能对在役锅炉的远程软件维护和对工业锅炉模拟仿真的实验室进行远程维护；所述服务功能模块将工业锅炉模拟仿真的实验室控制扩展到了智能终端，使用户不管在何时何地，都能监控操作软件项目运行，提供远程在线监测。
进一步的，所述系统能对工业锅炉的电能统计、用水统计、燃料消耗统计、锅炉现场仪表管理、电机管理、阀门管理、以及工业锅炉生产管理。
进一步的，所述工业锅炉的电能统计主要是集中在对电机的能耗进行统计分析，在做分析建模时，每台电机都有一个后台程序，时刻监测对比电机的运行状况；所述用水统计主要是集中在锅炉的跑、冒、滴、以及漏，在做分析建模时，对在正常工作状态下用水量进行建模；所述燃料消耗统计主要是锅炉燃烧工况的好坏，判断锅炉燃烧工况是根据锅炉的烟气含氧量，锅炉满负荷运行时，数据库检测到烟气含氧量不降反升则风量不够或者煤层过厚，燃料燃烧不充分；所述锅炉现场仪表管理为锅炉现场仪表在长期运行期间都会出现量程漂移，则对于每台仪表建立一个档案，随着时间推移，当仪表出现故障或偏差时，系统会提示操作员该仪表出问题，建议现场检查；所述电机管理是对于锅炉房中每一台电机建模编程，时刻监控电机的电流、电压、电耗、功率参数并记录分析，当某一台电机的参数出现异常，系统会和以往历史记录参数和锅炉运行参数进行比对分析，给出对策维修；所述阀门管理是针对锅炉房内调节阀，进行一个对应的建模，通过和以往数据的比对，分析阀门的死区、线性度、故障原因的参数；所述工业锅炉生产管理是对运行司炉工每班的加工工艺参数进行记录，通过对比记录，给企业用户生产管理、考核评定提供渠道。
进一步的，所述系统的监测显示屏采用大屏幕进行监视，所述大屏幕的显示墙由液晶单元拼接组成，所述系统由图形控制器控制整个大屏幕的显示；所述系统的视频信号处理采用8路视频信号输出直接接入拼接控制器，从而在大屏幕上实现8路视频信号的同时上屏显示；所述系统的rgb信号处理采用8路rgb信号输出直接接入拼接控制器，从而在大屏幕上实现8路rgb信号的同时上屏显示。
本发明的有益效果在于：本发明提供远程在线服务平台，通过在大数据服务系统下，可以对用户锅炉运行数据进行实时采集、分析、诊断和系统维护，使锅炉设备时时处在最优工况下运行；当现场控制系统运行出现故障时，系统进行远程监视会及时发出声光提示，提醒远程技术人员第一时间作出反应，根据锅炉运行数据在线或远程指导用户排除系统故障；能对不同地区的锅炉进行远程实时监测和报警，提高了锅炉在电力生产中的安全性。
附图说明
图1是本发明系统的执行流程示意图。
图2是本发明一实施例的锅炉燃烧效率示意图。
图3是锅炉燃烧的智能控制流程图。
图4是基于本发明工业锅炉模拟仿真及远程监测系统的远程在线服务平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1至图4所示，本发明的系统是对于在役的工业锅炉，编制仿真模拟运行软件，结合工业锅炉地理标识系统，建立远程监测中心，监测中心具有工业锅炉运行性能分析（变工况分析）、锅炉动态特性仿真、工况对比、数据统计分析和运行优化的功能，可以对在役锅炉进行安全、能效超标、污染物排放等进行超标预警和报警，分析并在线为客户提供锅炉运行指导和专家诊断。。
本发明的一种工业锅炉模拟仿真及远程监测系统，所述系统包括两台服务器机柜，所述一台服务器机柜负责锅炉运行模拟仿真，另一台服务器机柜负责在役锅炉监控；所述系统中设置有热工参数采集模块、数据分析及优化运行模块、预警和报警模块、以及性能诊断模块；所述热工参数采集模块能对在役锅炉进行数据采集，使在役锅炉的运行达到安全，稳定，高效地运行，能提供锅炉运行参数的实时曲线和阶段性统计报表；所述热工参数采集模块的数据采集包括锅炉热工参数采集、锅炉辅机参数采集、软测量参数采集以及锅炉报警参数采集；所述锅炉热工参数采集包括锅炉燃烧系统、烟风系统和汽水系统的相关参数，该相关参数至少包括但不限于以下参数：排烟温度、炉膛燃烧温度、炉膛出口温度、烟气排烟含氧量、蒸汽流量、蒸汽压力、给水流量、给水压力、冷空气温度、热风温度、燃料消耗量、锅炉热效率、锅炉净效率、燃料工业分析及发热值（人工数据录入）、以及灰渣含碳量（人工数据录入）；所述锅炉辅机参数采集包括引风机、鼓风机、炉排、循环泵以及给水泵执行机构的运行参数，该运行参数包括频率、风压、电机电流、功率、炉排转速、风门开度、以及执行机构的故障信息；所述软测量参数采集为：对于某些不便直接采集的参数，通过软测量的手段，构造出一个新的变量，可以实时反映锅炉运行情况。例如，锅炉效率参数，就可以采用软测量的手段进行采集；对于锅炉的报警参数，对锅炉的运行极为重要，所述锅炉报警参数包括超压报警值、超温报警值、以及水位报警值。
所述数据分析及优化运行模块能对分布在不同地区的锅炉，通过公网将热工参数采集模块采集的数据收集到系统中并建立数据库进行数据分析和存储，利用地理信息系统（即无线地理标识系统）对锅炉所在位置在图形界面上进行地理标识；锅炉实时监测数据可通过表格、曲线图、柱状图等图形化界面展现。所述数据分析及优化运行模块进行数据分析包括：锅炉效率分析和烟气排放分析；所述锅炉效率分析和现场的煤质，锅炉负荷情况有关系，数据分析及优化运行模块通过结合锅炉动态特性仿真软件的输出结果得出操作指引，给实际操作人员做工业锅炉调节参考；所述烟气排放分析为分析烟气排放的各项参数指标是否合格达标，所述各项参数指标包括：烟气含氧量、硫化物、以及氮氧化物。
所述预警和报警模块对数据分析及优化运行模块分析的数据进行预警和报警，所述预警和报警包括锅炉结垢预警、仪器仪表故障预警、锅炉运行效率报警；所述锅炉结垢预警为：对于常年运行的锅炉，锅炉结垢是一项重要问题，它不仅影响锅炉传热和锅炉运行效率，还会发生爆管，给锅炉安全运行带来潜在危险。锅炉结垢预警分析模块通过对锅炉的传热分析，可以间接地判断锅炉是否结垢，从而采取相应措施避免发生锅炉运行安全事故；所述仪器仪表故障预警为：锅炉的自控部分，仪器仪表是最薄弱的环节，每年都需要检修或更换。如果重要部位的测点发生故障，如炉膛负压，可能会给正在运行锅炉带来瞬间正压，进而造成安全事故。根据工业锅炉的每块仪表以往的运行数据变化趋势，给出仪表的预报警信息，使锅炉的运行更加安全可靠；所述锅炉运行效率报警为：当锅炉整体运行效率和局部能源效率低于锅炉运行效率平均水平后，该锅炉运行效率的效率值经过数据积累分析后，将根据自动或者手动设置一个报警值，需要给最终用户和管理者进行报警,报警和预警的方式有短信、电话或者邮件的方式体现。
所述性能诊断模块对在役锅炉远程监视和对在役燃油燃气锅炉远程控制，提高在役锅炉运行效率，使锅炉能根据负荷自动运行操作。所述对在役锅炉远程监视能通过公网来实现实时监控，为实现锅炉自动运行提供了可观性；锅炉远程监控有两种发布平台，一类是基于windows系统，即计算机平台。另一类是基于移动平台，例如安卓或苹果os等手机，ipad。这就使远程监控可以随时随地监控，只要有3g网络或是有线公网即可。所述对在役燃油燃气锅炉远程控制为所述负责在役锅炉监控的服务器机柜根据分析在役锅炉的实时运行情况，自动给出各个调节环节的调节量，使锅炉真正运行在无人值守的情况下；不仅减少操作工劳动轻度，而且提高了锅炉运行效率。
系统能提高锅炉运行效率：即从锅炉燃烧效率的角度分析其节能问题，锅炉的两大损失，一个是不完全燃烧损失，即鼓风量不足，导致燃烧不充分，冒黑烟，炉渣中含有大量未燃尽的煤。不仅要增加脱硫除尘设备的负荷，也浪费了煤。另一大损失是过剩空气排热损失，即鼓风量过大，煤是燃尽了，但是炉膛里积聚了大量的过热空气，鼓风频率过大，为了满足炉膛微负压，引风频率也要加大，使得大量的热空气被抽走，热能的利用率降低，烟气含氧量反而更高。引风机和鼓风机的频率都加大，其电流值也会加大，用电量也会急剧增加。以链条锅炉为例，其燃烧是大滞后、大惯性、多变量强耦合的非常难控制的对象，当前锅炉仅采用常规的pid控制，而pid控制对这类大滞后、非线性对象很难奏效，当负荷急剧变化时，往往会发生烟囱冒黑烟或炉排“跑黑”现象，不可能达到优化燃烧、节能环保的效果；请参见图2所示。
另外，本发明的一种工业锅炉模拟仿真及远程监测系统，是一个mimo(多输入多输出)系统，有7个输入观测量，同时控制4个输出量，是一种智能控制算法，完全不同于传统的pid控制（单输入单输出），实现了锅炉燃烧的自动控制，参阅图3所示。本发明应具有智能燃烧控制仿真，以实现根据热量需求自动变化供煤速率，并按最佳风/煤比，调节相应的鼓风、引风量的模拟仿真要求。即使在热负荷急剧变化的情况下，也能保证仿真中燃烧控制的准确性，以节能、环保为前提，完成锅炉优化设计要求。
所述系统还包括服务功能模块，所述服务功能模块能对在役锅炉的远程软件维护和对工业锅炉模拟仿真的实验室进行远程维护；所述服务功能模块将工业锅炉模拟仿真的实验室控制扩展到了智能终端，使用户不管在何时何地，都能监控操作软件项目运行，提供远程在线监测。
其中服务功能模块包含以下两方面内容：
1）在役锅炉的远程软件维护：
对于整个实验室而言，它采集了全省各地的在役锅炉数据，并且进行数据存储和分析，这就要求每个用户客户端的软件必须可维护和实时更新。在役锅炉的远程软件维护，通过公网将各个用户连接起来，形成一个比较大的局域网络，每个客户都可实时和实验室进行双向通讯。
2）实验室的远程维护：
在运行的整个实验室系统，本身也要持续更新和维护，可以和实验室一对一的双向公网通讯，对整个实验室系统的各个部分进行更新和维护，实时发布新的研究，使整个实验室系统更好的服务于社会。
参阅图4所示，是基于本发明工业锅炉模拟仿真及远程监测系统的远程在线服务平台。该远程在线服务平台通过在大数据服务系统，可以对用户锅炉运行数据进行实时采集、分析、诊断和系统维护，使用户锅炉设备时时处在最优工况下运行。当现场控制系统运行出现故障时，远程监控中心系统会及时发出声光提示，提醒远程技术人员第一时间作出反应，根据锅炉运行数据在线或远程指导用户排除系统故障。
所述系统能对工业锅炉的电能统计、用水统计、燃料消耗统计、锅炉现场仪表管理、电机管理、阀门管理、以及工业锅炉生产管理。
所述工业锅炉的电能统计主要是集中在对电机的能耗进行统计分析，在做分析建模时，每台电机都有一个后台程序，时刻监测对比电机的运行状况；例如，电机的瞬时能耗和累计能耗。如果发现引风机在同等条件下的能耗偏大，则提示操作人员锅炉烟道可能堵塞，建议排查以节能降耗。所述用水统计主要是集中在锅炉的跑、冒、滴、以及漏，在做分析建模时，对在正常工作状态下用水量进行建模；如果某一时间段内用水量骤增，则系统会提示可能有管道破裂，建议排查。所述燃料消耗统计主要是锅炉燃烧工况的好坏，判断锅炉燃烧工况是根据锅炉的烟气含氧量，锅炉满负荷运行时，数据库检测到烟气含氧量不降反升则风量不够或者煤层过厚，燃料燃烧不充分；所述锅炉现场仪表管理为锅炉现场仪表在长期运行期间都会出现量程漂移，则对于每台仪表建立一个档案，随着时间推移，当仪表出现故障或偏差时，系统会提示操作员该仪表出问题，建议现场检查；所述电机管理是对于锅炉房中每一台电机建模编程，时刻监控电机的电流、电压、电耗、功率参数并记录分析，当某一台电机的参数出现异常，系统会和以往历史记录参数和锅炉运行参数进行比对分析，给出对策维修；切实做到所有电机设备与管理“一一对应”，通过通讯掌控锅炉房每台电机运行情况。所述阀门管理是针对锅炉房内调节阀，进行一个对应的建模，通过和以往数据的比对，分析阀门的死区、线性度、故障原因的参数；所述工业锅炉生产管理是对运行司炉工每班的加工工艺参数进行记录，通过对比记录，给企业用户生产管理、考核评定提供渠道。通过记录下来的对每个班的操作运行情况及各种运行参数，进行分析对比，可给出每个班次的考核绩效，例如，那个班次的参数控制稳定而且电耗低等信息。
另外，所述系统的监测显示屏采用大屏幕进行监视，
1）所述大屏幕的显示墙由液晶单元拼接组成，每个液晶单元的尺寸为55寸，拼接方式为3×3，液晶单元总数为9屏。
2）所述系统由图形控制器控制整个大屏幕的显示；单个图形控制器最大可同时控制256屏(设计容量）。
3）所述系统的视频信号处理采用8路视频信号输出直接接入拼接控制器，从而在大屏幕上实现8路视频信号的同时上屏显示；窗口任意放大、缩小、拉伸、层叠、漫游。
4）所述系统的rgb信号处理采用8路rgb信号输出直接接入拼接控制器，从而在大屏幕上实现8路rgb信号的同时上屏显示；窗口任意放大、缩小、拉伸、层叠、漫游。
5）系统的控制部分由系统专用计算机（控制pc）及相应的控制软件完成。系统专用计算机通过相应的控制线缆主要控制以下设备：对图形控制器的控制、对相应矩阵的控制。
本发明的系统功能说明：
1）通过图形控制器br-vpj2006-0808x可以实现网络监视系统、mis系统等显示，并且通过网络实现各个系统之间的信息交换与共享。以及其他高分辨率计算机网络数字信号和模拟信号在大屏幕上任意位置以任意大小开窗口显示，最高分辨率可达5464×2304，开窗口数量不受限制。
2）通过拼接控制器可实现实时同时显示多达8个视频信号和8个rgb信号，并可互相叠加，将任何一路以屏为单位几何拼接放大显示。
3）支持各种信号源输入的汉字在大屏幕上的正确显示，屏间拼缝不能产生图形和文字错位现象。
4）通过控制计算机集中控制，各通道任何一路信号均可切换自如。并可根据用户需要制定常用显示模式，实现简单灵活的使用界面。调度员能够通过软件远程控制大屏幕的画面，并且可以远程开窗，运行应用程序；维护人员可以通过远程控制对系统进行远程维护。
5）本系统能保证每天工作24小时，一年365天连续工作。
6）采用开放式系统，支持tcp/ip等协议，直接与现行最新版本的计算机操作系统windowsx/nt和unixx-windows网络连接，并可同时支持多个网络连接和多路视频图像的拼接显示，可整屏和分屏显示网络信号。
7）无论计算机运行软件是何种分辨率，系统均可自动适应，并以等分辨率显示，与大屏幕拼接墙的分辨率无关。
8）系统具备有二次开发功能，提供继承开发软件环境，使用户可以维护软件、开发新的应用软件等，满足功能扩展的要求。
9）通过控制管理软件的模拟窗口，操作人员可在工作站显示器上看到虚拟的大屏幕的拼接界面，以便操作人员不必看大屏幕就能完成对大屏幕上的应用窗口的大小、显示位置等参数进行操控，方便用户操作控制。
本发明的系统安装：
1）视频传输电缆采用低烟、无卤同轴电缆；
2）室内管线敷设参照标准：jbj16-83《建筑电气设计技术规程》；
3）大屏幕前后空调温度和湿度应调到同一刻度，以确保液晶屏和液晶监视器的散热；
4）系统的网线要接到大屏控制器位置。
总之，本发明提供远程在线服务平台，通过在大数据服务系统下，可以对用户锅炉运行数据进行实时采集、分析、诊断和系统维护，使锅炉设备时时处在最优工况下运行；当现场控制系统运行出现故障时，系统进行远程监视会及时发出声光提示，提醒远程技术人员第一时间作出反应，根据锅炉运行数据在线或远程指导用户排除系统故障；能对不同地区的锅炉进行远程实时监测和报警，提高了锅炉在电力生产中的安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。