水電站智能圖庫系統的建設設想

張熾基

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

水電站智能圖庫系統的建設設想

張熾基

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

隨著科技的發展和水電站運維人員技術需求的增加，原各種系統資料和圖紙都是以二維空間圖紙為主，使用者必須結合現場實際設備狀態來閱讀圖紙資料才能有效的完成工作，從使用者角度來說不易理解且閱讀效率低，而這一過程耗時且繁瑣。通過建設水電站智能圖庫系統，實現水電站各個機電設備圖紙的三維可視化、系統化、信息化和移動端訪問，使用者可以隨時掌握設備狀態、工作進度、缺陷位置、重點部件耗損狀況等相關信息，實現電站數字信息化管理，提高工作效率。

智能圖庫；三維可視化；系統化；數字信息化管理

1　智能圖庫簡介

電力設備領域，三維數學模型作為多維數據載體，具有下列屬性：（1）可視性，可以賦予設備外觀屬性，比如顏色、材質、紋理等。人們能夠迅速且直觀的感知設備的形狀和外觀，有效提高讀取效率，特別是在培訓領域中效果顯著。（2）幾何屬性，設備能夠帶有幾何尺寸，可測量，可讀取設備信息，方便及時補充設備應急零部件。（3）物理屬性，賦予設備材料屬性，例如質量、密度、剛性、表面摩擦系數等，在虛擬環境中模擬機組運行，設備損耗等，提供易損設備部件信息，有針對性的進行設備的運行維護。依靠三維數學模型的多維屬性，使用者可以根據實際需要添加、編輯更多使用功能。

2　智能圖庫功能

2.1數字化技術信息管理系統

根據電站運維需要，將設備二維圖紙和三維模型準確核對完成后存入數據庫，把設備運行維護記錄、檢修記錄、相關標準操作票和工作票等也存入數據庫。電站運維人員可以通過PC端和移動端查看相關設備資料，也可以通過掃描設備二維碼進行相關設備的日常巡檢、參數查看、缺陷填寫和標準操作票的讀取，從數據庫和現場設備端進行設備雙重編號的核對確認，減少誤操作發生的同時，優化操作流程。數字化技術信息管理系統可以作為建立設備健康檔案的有效工具，與機組故障診斷系統相互配合，定時、定期記錄設備各個參數變化，缺陷發生部位，繪制設備運行特征曲線，設備故障檢查報警等。數字化技術信息管理系統也可以與電氣五防系統互相補充，避免電氣誤操作事故的發生。同時可以利用數字化信息管理系統的移動端，工作人員能夠實現現場填寫和辦理相關設備工作票和操作票，同時優化了設備試運行流程，提高了工作效率。

2.2三維虛擬培訓系統

根據實際培訓要求，每年都會對員工進行階段性的培訓和考核。在員工培訓過程中，經常會遇到抽象且不易理解的設備或者系統圖紙，在不具備現場設備分解講解的條件下，培訓質量得不到有效保證。另外由于員工所學專業的多樣性，往往授課人員在授課過程中不能做到面面俱到。綜合以上情況，利用智能圖庫系統，將運維圖紙變成可視三維模型，方便授課人員詳細講解設備結構，幫助員工可以更直觀的觀察設備，了解設備結構，提高員工培訓學習質量，增強員工業務能力。培訓人員可以對設備各個部件進行三維模型的縮放、旋轉、移動等操作，實現三維模型的360°查看。而通過對二維圖紙與三維模型的綁定，實現一鍵轉換。基于三維虛擬培訓系統，可以將所有運維、檢修流程節點逐級分解成不同任務，并將這些任務組成一系列課程供不同階段的員工學習及考核，也可作為檢修作業指導。

2.3虛擬檢修規劃系統

定期檢修制度以時間為依據，即根據經驗和統計資料，為保障設備完好率處于一定水平而進行的定期計劃檢修方式。目前我國水電站檢修主要采取定期計劃檢修制度。不可否認，這種傳統的檢修制度在水電站的常規檢修中，在發現并消除設備缺陷和故障中起到一定的積極作用。但是隨著電力設備日益復雜、電力用戶對供電可靠性要求的日益提高，這種檢修制度越來越不適應現代水電站運行和檢修的需要。在水電設備監測技術、故障診斷分析技術等軟硬件快速發展的基礎上，不少水電站開始逐步探索新的檢修模式和維修理念，試圖提高設備可靠性，降低設備檢修成本。如廣州蓄能水電站、太平哨發電站等電站引進和推廣的以可靠性為中心的檢修策略（簡稱RCM），彭水電站推行應用的點檢、定修的設備檢修管理策略，三峽、葛洲壩電站以檢修數據為基礎，綜合各種檢修模式，結合自身電站的特點，探索出適用的檢修管理模式。

我們可以借鑒上述成功經驗，研發適用本廠設備特點的虛擬檢修規劃系統，模擬機組正常運行，發現頻發缺陷設備規律，制定檢修計劃，延長設備壽命，減少設備維護成本。智能圖庫系統可以應用到虛擬檢修規劃中，形成虛擬檢修規劃系統。根據生產任務級別定制的三維場景，根據任務加入設備、物資、工具、場地、人員、備品備件等元素并制定所需的流程。通過選擇對應的工作流程，選擇相關任務填寫檢修計劃。系統可以輸出各種定制表格，在三維可視環境中可以直觀的對檢修方案進行討論和修改。同時可以對設備檢修過程中廠房空間的規劃、檢修人員技術力量安排、檢修物資庫存、設備零部件分類統計等進行統一協調，避免由于上述原因導致的延誤檢修工期的情況發生。虛擬檢修規劃系統的應用，必將提高設備檢修計劃的時效性、合理性，提高設備的可靠性，提升設備服役時間，優化檢修流程，提高檢修質量，降低檢修人員工作量。

2.4生產協同系統

與現有的生產管理信息系統（MIS）相互配合，利用智能圖庫的移動信息端可以融合參與生產的各級人員，將生產人員的每個移動端形成局域網。把生產過程中的關鍵節點聯系在一起，每個節點都有一個負責人實時更新信息，每個移動端參與者都可以及時推送相關生產信息。信息主要以智能圖庫中的三維圖形呈現而非傳統的文字匯報，讓參與生產的各級人員一目了然的掌握第一時間的生產信息。例如檢修設備的安全措施進度、檢修流程進度、設備缺陷、人員狀況、設備零部件到貨提醒等。有需要批準的生產計劃或生產流程可以由下一級生產人員直接在生產協同系統中提請上一級生產人員進行審核批準，提高了生產人員的工作效率。

2.5可視場景下的反事故演習

現有的大部分反事故演習模式還在使用傳統的紙質或口述事故現象，由參演人員模擬進行口述處理或模擬操作進行演練，演習中的故障設置種類少，形式單一，考評人員不易評分，反事故演習效果不明顯。利用智能圖庫系統的三維模型進行相應的綜合或專項反事故演習，可以在系統中隨時設置設備故障，參演人員在移動信息端接受到設備故障，直接進行現場模擬處理，處理完成后考評人員根據參演人員在系統中的操作順序、操作方式和故障處理情況，通過智能圖庫系統進行考評和講解，依據相關規定進行點評，使反事故演習針對性更強，目標更明確，將演習效果最大化。利用智能圖庫系統中的演習功能，優化反事故演習流程，制定更簡練、合理的反事故演習方案，提高演習質量、演習效率和參演人員的事故處理能力。

3　智能圖庫系統目標

3.1更智慧的數據

對每臺機組的各類運行、檢修數據進行采集、整理、分析，找出數據關聯性，利用關聯的邏輯設置設備故障或缺陷的報警信息，預防機組故障和事故的發生，并能夠優化水電站運營管理，使水電站更具智慧性。

3.2更廣的聯接

水電站智能圖庫系統直接聯接到設備制造商遠程監控中心，由設備制造商直接參與設備運行信息監控、數據采集、設備缺陷、設備檢修方案建議，易耗損件更換等，并對設備事故進行評估和診斷，提出改進計劃。設備制造商直接參與到設備整個服役期，加強設備管理，提高設備可靠性。

3.3更深的滲透

智能圖庫系統與生產人員的體力周期、情緒周期、智力周期相結合，以人為本，從安全生產角度出發，系統自動匹配各級生產人員的人體周期，并提示人員將難度大、對智力要求高和相對復雜的工作放在體力、情緒、智力均處于高潮期來完成，避開人體低谷或臨界區，更有效的完成工作任務。

3.4更真的體驗

智能圖庫系統可以借助虛擬現實技術，在現有三維立體培訓學習上，實現沉浸式體驗培訓，使培訓人員更有興趣，更具真實感的參與培訓學習，擺脫傳統的、枯燥的學習模式，提高培訓的真實度和體驗感，有效提高培訓效率和培訓質量。

4　結語

通過水電站智能圖庫系統，我們可以充分發揮科技優勢，在現有設備和技術條件的基礎上，向智能化水電站的方向邁出堅實的一步。而作為基礎的水電站智能圖庫系統不僅僅是二維圖轉三維圖的轉換，更涉及到相關專業的轉變，以及各種新設備、新技術、新思路的應用，智能化水電站建設工程必將是一個不斷創新、探索的過程。在這條探索的道路上需要不斷完善它的每一個細胞，不斷提高建設方案的實用性和可行性。

[1]李斌，施沖.NC2000e水電廠生產實時監測系統[J].水電廠自動化，2007（04）.

[2]王德寬.IEC61850及數字化水電廠的概念與前景[C]//中國水力發電工程學會信息化專委會2009年學術交流會論文集.

TP391

A

1672-5387（2016）11-0044-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.015

2016-07-28

張熾基（1982-），男，工程師，從事水電站運行工作。