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摘要：目前国内火力发电厂运行过程中已经广泛使用计算机，为确保火电厂能够实现安全、可靠的发电，需要使用计算机智能技术进行采集、运算、自动控制等。计算机智能技术是计算机技术、自动控制理论以及现代通信网络技术紧密结合的产物，控制理论的发展，尤其是现代控制理论的发展，与计算机技术息息相关。利用计算机快速、强大的数值计算、逻辑判断等信息加工能力，计算机控制系统可以实现比常规控制更加复杂、更加全面的控制方案;而且随着通信技术的发展强大，进一步罗占了计算机的信息处理能力。同时，计算机智能技术应用于火力发电等工业领域，进一步推动了计算机智能技术的发展。

关键词：火力发电;计算机;测量;自动;智能;技术

近年来随着经济建设的发展，电力供应为经济建设提供重要的基础保障，而火力发电是国内电力供应的主力，如何能够快速准确的测量温度、压力、流量、物位等各种连续模拟量，建立合理的控制策略，这对于火电厂实现整体自动化来说是十分重要的，也是其实现电厂自动化的重要保障。通过阐述我厂火电厂计算机控制技术的应用，能够为火电厂今后发展提供一定的指导建议，进一步实现火电厂高度智能化。计算机技术的发展以及其在工业中的广泛利用，也使计算机测量仪表技术得以发展，火电发力厂存在多个模拟量测点和PID调节回路控制对象，因此对于电力生产来说具有较高的连续性要求，同时也对火电厂发电运行过程中计算机智能技术提出了更高的要求。

一、计算机工智能技术在电厂控制系统中得到了广泛需求

以我厂为例，我厂存在铁路专用线，具有较为便利的交通运输线路，同时也是该地区比较大的电力生产基地，每年预计能够生产50--60亿度电，供热达130万平方米。近几年我厂将过去旋风式除尘器转变为静电除坐器，同时通过实现内部联产改造，完成热电联产改造工程，能够从一定程度上控制大气污染，同时进一步提升发电厂的供热质量，能够使该地区空气质量有显著提升，也能够带动该地区的经济效益和生态效益。我厂无论从现场各物理量参数的测量、信号的分析与处理、控制策略的制定和执行以及SIS.MIS系统的使用，处处都有着计算机智能控制系统在发挥作用。

计算机智能技术是借助计算机技术同时融合了其他学科，它是在常规仪表控制的基础上发展起来的，将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机计算机控制系统，其原理图如图1。

整个控制过程分为三步：对被控参数的瞬时值进行实时采集，并输入计算机;对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已确定的控制规律，进行控制;根据做出的控制决策，适时地向执行机构发出控制信号，完成过程控制。在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机内编写好控制程序，就能实现对被控参数的控制。因此，要改变控制规律，只要改变控制程序即可，这就使得计算机智能控制更加灵活，方便，特别是可以利用计算机强大的计算、逻辑判断、极易、信息传递功能，可以实现更加智能的操作方式，如非线性控制、逻辑控制、模糊控制、自适应控制等智能控制方式。

二、计算机技术在DAS系统中应用日益广泛

近年来随着传感器数据融合技术的发展，在电力系统收获的广泛应用。目前在火电厂设备中广泛应用智能仪表，由于其处于不间断工作状态，通常所运行环境比较恶劣，多种干扰也会给仪表测量校準带来较大难度，特别是在连续的生产过程中，现场变送器的线性度会随着传感器的疲劳或者信号处理单元电子元件所处高温等环境因素带来的温度漂移而逐渐降低，测量误差随之增大。为了更方便、更准确有效的进行测量以及定期或不定期对现场使用仪表进行校验，因此如何提高测量精度是控制系统的主要问题。

在实际生产过程中，大量的参数由仪表发送并经A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。传统在进行仪表测量过程中，使用算术平均值的数字滤波方式来克服外界干扰，然而其主要是建立在测量结果成正态分布特点，且多次测量的情况下实现的。对于有限次数的测量，虽然采用算术平均值的方法能够改善测量结果，然而从统计角度上来看并不是最好的校准结果表示方法。采用数据融合方式能够解决这些问题，通过使用参数估计地推估算方法能够获取更好的测量结果，恒定测量值叠加噪声数据仿真分析，可从结果方差分析进一步发现该方法相比数字滤波能够有效克服外界噪声，提高仪表的测量精度。计算机技术应用到数据采集、处理的全过程，对模拟量进行采样、增益最佳化、信号规格化、合理性检查、零偏校正、热电偶冷端补偿、非线性矫正、越限处理、工程量变换、数字滤波、开方计算、上下限报警等处理，才能使测量信号较为真实的反映现场实际。

数据采集和处理是比较复杂的工作，目前精密测量仪器已经逐渐实现智能化和自动化方向发展，嵌入式计算机也应用于测量仪表校准过程中，在自动控制测量数据采集，分析，结果输出等方面起着十分重要的作用。然而在微弱信号测量仪表校准中，嵌入式计算机应用还需要进一步研究。相比其他的仪表校准仪器来说微弱信号测量仪表校准器能够解决抑制噪声和解除干扰等问题，但是微弱信号测量电路相比嵌入式计算机测控系统来说相互干扰程度较大，尤其是计算机测控系统各部分会影响微弱信号测量干扰源。解决微弱信号测量电路与计算机测控电路的电磁兼容问题，实际上就是在微弱信号测量仪表校准器中应用计算机软件的过程。

近年来，纳服电压标准装置是基于低频小电压标准装置，可将其用于嵌入式计算机微弱信号测量仪表校正中，解决仪表内部的电磁兼容问题，有效控制并进行数据采集，处理，噪声抑制，量程校准，实现频率特征改善等。在这一装置中滤波器完成初步滤除工作频外的其他干扰信号和噪声，相关处理器能够有效抑制噪声和解除干扰，通过计算机可实现数字滤波，这也是有效降低噪声的这种方法。计算机通过逻辑控制电路和电子开关键能够对相关处理器，程控放大器等实现自动控制，进一步实现量程衰减器衰减幅度选择，时间常数设置，滤波器带宽设置数据处理，量程校准等。

三、计算机智能技术在控制系统中占据主导地位

传统的控制策略隐含着两个前提，一是要求对象的模型是精确地、不变化的且是线性的;二是操作条件和运行环境是稳定的、不变的。但随着工业领域的扩大，控制精度和性能要求的提高，必须考虑控制对象参数乃至结构的变化、非线性的影响、运行环境的改变、环境干扰因素等各种不确定因素的影响，才能得到满意的控制效果。因此计算机智能控制已经占据控制系统主导地位。控制部分是计算机智能技术的核心。按其所具有回路数的多少，可以分为单回路、双回路和多回路控制。多回路的控制最多达到数百个回路，控制算法的数目从几十种到上百种。随着计算机技术和控制理论的发展，控制熊变得越来越强大。控制方式从早期只有连续控制功能的传统控制，已发展到普遍具有逻辑控制、顺序控制、批量控制和各种智能控制方式。控制算法也从传统的PID控制、反馈一前馈负荷控制、自适应控制、非线性控制等传统算法，发展到smith预估控制、多变量解耦控制、模糊控制和神经网络控制、预测控制及遗传算法等更加智能的控制方式。各种控制策略各有不同且各有特长，但都存在某方面的不足。因此，必然的发展趋势是各种控制策略相互渗透、取长补短，结合成复合的控制策略，克服单独控制策略的不足更好的满足不同应用的不用要求。

四、计算机智能技术在DAS系统应用中遇到的困难

对于火力发电厂来说，及时、准确、可靠地获取现场设备的信息是计算机智能技术的基本要求，可靠、高效的现场控制网络则是迅速而有效地收集和传送现场生产与管理数据的基本保障。但是在发电运行过程中所使用的计算机智能技术，还有很长的路要走。

首先，在安装和调试时，由于热工自动化系统比较复杂，需要合理进行设计并完成仪表校验安装，才能确保其实现应有功能。对于热工自动化系统来说，仪表的调试和检验是十分重要的，其指标是否可达到相应标准的要求，需要对仪表数据存在异常的部分进行检测检验。对于自动化仪表来说，因测量介质压力温度的变化，完成安装工作后，需要对不同设备测量出来的真实值进行准确评估，严格按照技术方案要求，满足热工自动化系统的运行高质量。在检查过程中一旦出现自动化仪表数据不准或者设备安装不协调问题，需要及时进行设计改良和调整，尽可能使偏差度降低到最低范围。

其次，管路系统安装和维护也是比较重要的，是整个火电厂自动化仪表性能准确的前提，也是火电厂自动化仪表安装调试的重要问题。从整个机组性能和运行角度上分析，可以使得在整个线路安装连接调配中实现管路系统的合理铺设，并能够使机构优化，从而实现布局严密，在实际中能够确保自动化仪表在整体系统中稳定，进而使各个设备实现协调，有效控制各个方面，确保火力发电厂自动控制系统高效率运行。

现场测量仪表失真也是对计算机智能控制系统面临的一大问题。火力发电厂部分仪表在运行一段时间之后会出现故障问题，需要采用计算机控制系统对所存在的故障进行比较，分析存在的故障类型和维护方向的认定。在设备投入使用之后需要详细记录部分参数，并对这些重要参数进行备份，在仪表运行中很多数值是不断变化的，当数值发生较大幅度变化时基本可以认为该仪表存在故障，根据计算机测量校验仪表所分析的数据变化结果，能够对故障类型和存在的未知可能性进行准确判定。对于仪表存在的故障，工作人员还需要对显示数据是否合理，且处于可接受范围进行准确评定。采用计算机智能技术，如果仪表测量的数值在短时间内发生突变，或者测量同一参数不同仪表之间存在的差值偏差较大时，则认为测量仪表发生故障，需要立即采取应急方案，自动切除故障信号或者解除自动控制，同时发出报警提醒运行人员，一边及时联系维护人员在短时间内找到跟故障问题完成检修工作，避免因为仪表测量失真危及机组安全稳定运行。

干扰信号的存在也在时时考验着计算机系统的安全可靠。现场仪表往往分布在生产现场的各个地方，因而计算机的工作环境恶劣，遭受频繁干扰。干扰的来源是多方面的，有事甚至是错综复杂的。干扰有的来自外部，有的来自内部。这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的可靠性，甚至导致系统的运行混乱，进而造成事故。因此需要抑制干抚信号进入计算机控制系统，制定相应的、行之有效的抑制或消除干扰的措施。虽然现在使用着很多的控制措施，例如信号隔离技术、CPI抗干扰技术、接的技术、供电技术等硬件抗干扰措施以及数字滤波技术等软件抗干扰措施，还需要对干扰源进行深入研究，采取更加完善的抗干扰措施，保证计算机控制系统的稳定运行。

五、计算机智能技术在以后应用中的思考

虽然计算机智能技术在现在的应用中还是存在很多问题，但是它的优点还是十分突出的，主要表现在：

1.能对较弱的信号进行有效处理，高精度模拟信号数字转换技术也日益成熟，各种数学模型的建立，能够最大限度的实现数字模拟化;加上现代通讯网络的蓬勃发展和日益广泛的应用，对计算机智能控制系统提出了更高的要求：现场设备的智能化与功能自治性;互操作与互用性;很强的容错能力与高可靠性、高安全性。

2.充分利用計算机软件、硬件设施，能够实现仪器仪表的自动诊断、自动校验、自动调整、自动补偿技术，实现仪器仪表的智能化，准确测量现场物理量的实时变化;测控设备PC化大量运行虚拟仪器仪表技术，并使仪器仪表网络化，生成网络仪器仪表与远程测控系统。

3.先进的控制算法优化控制软件、组态软件、工业过程控制软件，将其运用到现场实际工作中，从而使现场的控制算法更加成熟，控制日益精确。

4.现场总线协议技术得到了日益广泛的应用，Ethemet+TCP/IP的传感器、变送器可以直接成为网络的节点。现场总线设备实时技术管理逐渐全面、完善，移动机器人以及各种自动化设备可以通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享，使得数字电厂、智能化电厂如雨后春笋般大量出现，对计算机智能技术的需求越发迫切。

总而言之，及时、准确、可靠地获得现场设备的信息是计算机控制系统的基本要求，可靠、高效的现场控制网络则是迅速有效地收集和传送现场生产与管理数据的基本保障。目前，网络技术的迅速发展引发了计算机控制领域中深刻的技术变革。计算机智能控制系统的结构沿着网络化、开放性的方向发展时计算机智能控制系统技术发展的潮流。网络化、开放化、智能化和集成化时工业领域内计算机控制系统的发展方向。现场总线技术、以太网控制技术、分布式网络控制技术与企业网络技术的出现和发展，将推动计算机智能控制的全方位技术进步。

参考文献：

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