电锅炉供电和智能监控系统及其监控方法与流程

本发明涉及电锅炉监控领域，具体地涉及一种电锅炉供电和智能监控系统及其监控方法。

背景技术：

随着社会能源结构的调整、电力系统的发展及储能技术的日益成熟，蓄电池及超级电容等电储能设备被大量应用到电力系统中以提高新能源渗透率并配合网内其他电源实现电能的削峰填谷。本质上，一切能量(如电能、热能和机械能等)的存储过程均可以被称为储能，但目前储能在电力系统中的应用实际上仅限于电能的存储，即电能转换为其他形式的能量并在需要时转换为电能回馈到电力系统中去。因此，电力系统中的储能应用大大局限了储能技术的使用范畴。同时，目前包括电力系统、热力系统和燃气系统等在内的传统社会供能系统，均为各自规划、单独设计、独立运行，出现问题时也都是在各系统内部单独解决，不同系统之间缺乏协调管理，因而不利于从全社会总能源供应的层面实现清洁、高效、可靠的目标。

在当前能源消费结构中，电能主要用于能量传输，而热能主要作为其他能源的终端消费形式。2013年8月，国家电网公司积极倡导“以电代煤、以电代油、电从远方来”的能源消费新模式，同时随着能源互联网的发展及电气化水平的不断提高，电能最终转化为热能消耗的比例将越来越大，电力系统和热力系统的联系也将日渐紧密。综合考虑电能“易传输、难存储”而热能“易存储、难传输”的互补性特征，在区域型微电网的电力系统和热力系统之间加入储能及电热转换单元对电热联合调度，可提高协调电热系统的规划和运营并匹配可再生能源出力及电热负荷的峰谷特性，从而总体提高能源系统可控性。

针对微电网电热联合调度的研究，目前多以优化微电网经济运行、提高一次能源利用率为主。发现在电热调度过程中，有3个问题相对突出：

1)传统电热分产系统电热之间完全独立，不利于实现电热负荷的统一协调调度；

2)热电联产系统运行方式较为局限，传统热电联产均工作在“以热定电”的模式下，微燃机等微电源出力完全跟踪热负荷，无法自主地参与到电能调度中去，而极大地限制了其应用。随着日益增加的电热峰谷差，该方式已不能很好的满足电热调度的要求；

3)传统的电热调度模型并未体现电热可靠性差异，除电热传输和存储差异外，电能调度必须时刻满足供用电平衡，而由于相关设备的热惯性，热力系统可在一定范围内增减热负荷，因此两者可靠性差异需要讨论。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电锅炉供电和智能监控系统，其能够采用电能与太阳能双重供电，并且能够对电锅炉系统进行监控，保证电锅炉系统的用电及运行安全。

本发明是这样实现的：

具体地，本发明提供一种电锅炉供电和智能监控系统，其包括远程控制中心、供电模块、电锅炉、照明模块、监控模块以及通风模块，

所述远程控制中心分别与所述电锅炉、照明模块、监控模块以及通风模块通讯连接；

所述供电模块包括供电控制芯片、蓄电池、太阳能供电模块以及余热回收模块，所述太阳能供电模块以及所述余热回收模块与所述蓄电池电连接，所述蓄电池为多个所述电锅炉、照明模块、监控模块以及通风模块供电；所述太阳能供电模块设置有光伏板，所述光伏板能够为所述蓄电池进行快速充电；所述余热回收模块设置在所述电锅炉的壁炉内，所述余热回收模块包括进风口、风道、热交换器以及高温辐射器，所述热交换器设置在所述风道的出风口处，所述热交换器用于将热能转换为电能，所述热交换器与所述蓄电池电连接，所述高温辐射器用于对风道内的热气进行高温加热；

所述电锅炉包括外壳及外壳中设置的至少一个加热组件、电源组件、控制组件、入水管、出水管、软水装置、补水装置和自动排气阀，所述控制组件与所述远程控制中心通讯连接；所述电锅炉包括上横管、下横管以及设置在所述上横管及下横管之间的多组均匀并排设置的导热装置，每组所述导热装置包括四根导热管以及夹设在所述导热管之间的加热组件，所述加热组件包括设置在外部的陶瓷导热体以及设置在所述陶瓷导热体内部的加热装置，所述加热装置由多股加热铝丝编造形成，所述上横管连接所述入水管，所述下横管连接所述出水管；所述控制组件包括控制芯片、温度控制器、时间继电器、水位报警器以及控制电路，所述控制电路串联有保护开关；

所述蓄电池设置有第一电量阈值以及第二电量阈值，当蓄电池电量高于第一电量阈值时，所述供电控制芯片切断所述太阳能供电模块与所述蓄电池之间的电连接，所述太阳能供电模块为所述光伏板充电，当所述蓄电池电量低于第二电量阈值时，所述光伏板能够为所述蓄电池进行快速充电，

所述监控模块设置有性能指标监测模块，所述性能指标监测模块用于对电锅炉的性能进行监测。

优选地，所述监控模块与摄像头相连接，每个电锅炉的侧壁上设置有一个所述摄像头。

优选地，所述进风口处设置有过滤装置，所述风道的内部设置有绝缘层。

优选地，所述太阳能供电模块设置有太阳能电池板。

优选地，本发明还提供一种电锅炉供电和智能监控方法，其包括以下步骤：

s1、设定目标监督库、整改策略库和监控阈值库，其中，所述目标监督库为电锅炉性能指标评价方法(x)，所述整改策略库包括各个电锅炉实际运行的监督策略库(x1、x2、x3.....xn)，所述监控阈值库包括对所述各个电锅炉的运行指标进行评价的多个评价参数(x1i、x2j、x3k.....xnl)，

s2、计算权值，根据所述各个电锅炉工作的历史运行数据构造判断矩阵，计算得到各个评价参数的层次权值ηm，根据所述各个电锅炉的使用年限计算得到策略权值，并根据层次权值和策略权值计算获得组合权值，其中：

s3、建立评价参数分级表，对评价参数进行分级，分为s级，并对评价参数进行延拓，

求得和

所述延拓通过线性插值实现，公式如下：

s4、计算评价参数的聚类系数，将评价参数(x1i,，x2j，x3k。。。xnl)的实际值代入如下公式

计算各评价参数的聚类系数，

其中，

ak为评价边界值，k＝1,…s；

s5、通过如下公式计算各个监督策略库(x1，x2，x3。。。xn)的综合聚类系数

s6、通过对电锅炉工作性能指标评价方法(x)进行评价。

优选地，所述整改策略库由电锅炉的历史问题库建模生成。

优选地，所述性能指标监测模块包括初始化模块，用于设定目标监督库、整改策略库和监控阈值库，

计算权值模块，用于根据电锅炉正常工作的历史运行数据构造判断矩阵，计算得到各个评价参数的层次权值ηm；

分级模块，用于建立评价参数分级表，对评价参数进行分级，分为s级，并对评价参数进行延拓，求得和

计算聚类系数模块，用于将评价参数(x1i,，x2j，x3k。。。xnl)的实际值代入如下公式计算各评价参数的聚类系数，

评价模块，用于通过对电锅炉工作性能指标评价方法(x)进行评价。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①本发明提供一种电锅炉供电和智能监控系统，其能够采用电能与太阳能双重供电，并且能够对电锅炉系统进行监控，保证电锅炉系统的用电及运行安全。

②本发明能够实现电锅炉工作的实时管理及远程诊断分析评价，实现定期工作管理、实时数据监督管理、指标参数异常报警管理、问题闭环管理、在线状态评估与故障诊断以及性能优化指导。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图；

图2为本发明的供电模块的结构示意图；

图3为本发明的电锅炉的结构示意图；

图4为本发明的控制组件的结构示意框图；

图5为本发明的监测模块的结构示意图；

图6为本发明的监测模块的工作流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明提供一种电锅炉供电和智能监控系统，如图1所示，其包括远程控制中心1、供电模块2、多个电锅炉3、照明模块4、监控模块5以及通风模块6。监控模块5用于对多个电锅炉进程监控管理。通风模块6用于进行通风。

如图2所示，供电模块2包括供电控制芯片21、蓄电池22、太阳能供电模块23以及余热回收模块24，太阳能供电模块23以及余热回收模块24与蓄电池22电连接，蓄电池22为多个电锅炉3、照明模块4、监控模块5以及通风模块6供电，太阳能供电模块23设置有光伏板，光伏板能够为蓄电池22进行快速充电。多个电锅炉3、照明模块4、监控模块5以及通风模块6分别与远程控制中心1通讯连接。

如图3所示，电锅炉3包括控制组件7、上横管31、下横管32以及设置在上横管31以及下横管32之间的多组均匀并排设置的导热装置33，每一组导热装置33包括四根导热管34以及夹设在导热管34之间的加热组件35，加热组件35包括设置在外部的陶瓷导热体以及设置在陶瓷导热体内部的加热装置，加热装置由多股加热铝丝编造形成，上横管31连接入水管36，下横管32连接出水管37。

电锅炉外部设置有外壳，外壳内适当位置布置小功率泵送装置，用于使电采暖炉内流体流动加速，防止阻塞管网以及避免干烧。

如图4所示，控制组件7包括控制芯片71、温度控制器72、时间继电器73、水位报警器74以及控制电路75，控制电路75串联有保护开关76。

余热回收模块24设置在电锅炉3的壁炉内，余热回收模块24包括进风口、风道、热交换器以及高温辐射器，热交换器设置在风道的出风口处，热交换器用于将热能转换为电能，热交换器与蓄电池电连接，高温辐射器用于对风道内的热气进行高温加热，进风口处设置有过滤装置，风道的内部设置有绝缘层。

蓄电池22内设置有第一电量阈值以及第二电量阈值，当蓄电池电量高于第一电量阈值时，供电控制芯片切断太阳能供电模块与蓄电池之间的电连接，太阳能供电模块为光伏板充电，当蓄电池电量低于第二电量阈值时，光伏板能够为蓄电池进行快速充电。

优选地，监控模块5包括多个摄像头，每一个电锅炉的侧壁上设置有一个摄像头。

如图5所示，监控模块5设置有性能指标监测模块51，性能指标监测模块51用于对电锅炉的性能进行监测，性能指标监测模块51包括初始化模块52，用于设定目标监督库、整改策略库和监控阈值库，

计算权值模块53，用于根据电锅炉正常工作的历史运行数据构造判断矩阵，计算得到各个评价参数的层次权值ηm；

分级模块54，用于建立评价参数分级表，对评价参数进行分级，分为s级，并对评价参数进行延拓，求得和

计算聚类系数模块55，用于将评价参数(x1i,，x2j，x3k。。。xnl)的实际值代入如下公式计算各评价参数的聚类系数，

评价模块56，用于通过对电锅炉工作性能指标评价方法(x)进行评价。

如图6所示，性能指标监测模块51的工作流程包括以下步骤：

s1、设定目标监督库、整改策略库和监控阈值库，其中，目标监督库为电锅炉性能指标评价方法(x)，整改策略库包括各个电锅炉实际运行的监督策略库(x1、x2、x3.....xn)，监控阈值库包括对各个电锅炉的运行指标进行评价的多个评价参数(x1i、x2j、x3k.....xnl)，

s2、计算权值，根据电锅炉正常工作的历史运行数据构造判断矩阵，计算得到各个评价参数的层次权值ηm，根据各个电锅炉的使用年限计算得到策略权值，并根据层次权值和策略权值计算获得组合权值，其中：

s3、建立评价参数分级表，对评价参数进行分级，分为s级，并对评价参数进行延拓，

求得和

延拓通过线性插值实现，公式如下：

s4、计算评价参数的聚类系数，将评价参数(x1i,，x2j，x3k。。。xnl)的实际值代入如下公式计算各评价参数的聚类系数，

其中，

ak为评价边界值，k＝1,…s；

s5、通过如下公式计算各个监督策略库(x1，x2，x3。。。xn)的综合聚类系数

s6、通过对电锅炉工作性能指标评价方法(x)进行评价。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①本发明提供一种电锅炉供电和智能监控系统，其能够采用电能与太阳能双重供电，并且能够对电锅炉系统进行监控，保证电锅炉系统的用电及运行安全。

②本发明能够实现电锅炉工作的实时管理及远程诊断分析评价，实现定期工作管理、实时数据监督管理、指标参数异常报警管理、问题闭环管理、在线状态评估与故障诊断以及性能优化指导。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。