智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

舒長(zhǎng)清

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南 沅陵 419600）

0 引 言

智慧電廠之所以稱(chēng)作“智慧”，主要是體現(xiàn)在電廠的自動(dòng)化上，如自動(dòng)管理、自主學(xué)習(xí)、自我判斷等[1]。近年來(lái)，各式各樣的新型數(shù)字化系統(tǒng)被電力企業(yè)運(yùn)用于工作之中。這些系統(tǒng)的運(yùn)用導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源變成電力公司經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的關(guān)鍵要素。同時(shí)，快速增多的數(shù)據(jù)也給系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理帶來(lái)困難。

1 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)

1.1 智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)來(lái)源分析

當(dāng)前電力管控信息化水平日益增高，管理模式也在不斷改變，電廠需要進(jìn)行如下步驟管理數(shù)據(jù)。

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的重要組成部分是智慧大數(shù)據(jù)，具有極高的價(jià)值。生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括各個(gè)設(shè)備的信息、消耗數(shù)據(jù)以及設(shè)備故障信息等，工作人員可從中總結(jié)出新經(jīng)驗(yàn)，用以保護(hù)維護(hù)系統(tǒng)。

（2）運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)。電廠需要多種數(shù)據(jù)維護(hù)支持，其中的數(shù)據(jù)往往跨越了多個(gè)行業(yè)。對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，可總結(jié)并提取有效信息，幫助企業(yè)做出最優(yōu)化的決定[1]。

智慧電廠大數(shù)據(jù)可分成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類(lèi)型和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類(lèi)型。其中，前者包含即時(shí)與非即時(shí)數(shù)據(jù)，后者則主要包含一些音頻資料。

1.2 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)架

智慧電廠的數(shù)據(jù)繁雜且數(shù)量龐大，為滿足數(shù)據(jù)處理要求，需要構(gòu)建一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)架。在平臺(tái)中，電廠原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后歸納至數(shù)據(jù)庫(kù)，并以數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)為依據(jù)執(zhí)行監(jiān)視，實(shí)施深層次剖析，用戶也可登陸平臺(tái)查閱。系統(tǒng)采取分層架構(gòu)形式可以幫助系統(tǒng)擴(kuò)展業(yè)務(wù)，避免進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，減少運(yùn)營(yíng)的成本，縮短開(kāi)發(fā)的周期，有助于適應(yīng)需求變化。

（1）采集數(shù)據(jù)層。該層主要負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，也支持在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

企業(yè)在合并重組的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)財(cái)務(wù)管理體系進(jìn)行優(yōu)化。首先其應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一財(cái)務(wù)管理目標(biāo)與制度，從而使各部門(mén)的工作得以凝聚。其次財(cái)務(wù)部門(mén)應(yīng)當(dāng)利用大數(shù)據(jù)以及信息技術(shù)，構(gòu)建更為高效的管理體系。最后財(cái)務(wù)部門(mén)應(yīng)增設(shè)管理會(huì)計(jì)職能，以提升資金的使用效率。

（2）數(shù)據(jù)傳輸、處理層。該層主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)的采集到數(shù)據(jù)的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)的輸入一系列過(guò)程。處理數(shù)據(jù)時(shí)一般采用多種數(shù)據(jù)核算模型，可對(duì)數(shù)據(jù)的完備性、可靠性加以檢驗(yàn)，篩選錯(cuò)誤采集的數(shù)據(jù)，且修正之后再次檢查，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

（3）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)層。該模板是平臺(tái)的數(shù)據(jù)保存與管控中心，能夠?yàn)樗鸭⒔?jīng)核算數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存帶來(lái)便利，且在進(jìn)行統(tǒng)一管理的同時(shí)，還采取了備份處理。

（4）業(yè)務(wù)處理層。該層依據(jù)各模塊的處理準(zhǔn)則，處理各模塊的數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的中心。

1.3 一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的功能分析

一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)具備處理問(wèn)題的一系列機(jī)制，可通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并最終來(lái)解決問(wèn)題。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括實(shí)時(shí)信息、實(shí)驗(yàn)得來(lái)的信息以及文檔提取的信息。

（2）數(shù)據(jù)甄別。即是對(duì)將處理的數(shù)據(jù)實(shí)施甄別，剔除不滿足要求的數(shù)據(jù)并發(fā)出警示。

（3）實(shí)時(shí)分析。運(yùn)用具體的程序系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析，如實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)時(shí)警告計(jì)算。

（4）分析統(tǒng)計(jì)。出于系統(tǒng)功能的要求，參照結(jié)果展開(kāi)分析，并且按照對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)定執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析。

（5）大數(shù)據(jù)分析。具體實(shí)施時(shí)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析并處理一系列工作，并展示處理信息[2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)構(gòu)造智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，得到有效處理的數(shù)據(jù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)量。鑒于數(shù)據(jù)本身具有復(fù)雜和多樣性的特點(diǎn)，列出如下幾點(diǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）可同時(shí)高效率運(yùn)用實(shí)時(shí)和過(guò)往的數(shù)據(jù)，作為決定與決策的參考，甚至可以幫助企業(yè)得到不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)存在其中的信息。

（2）利用時(shí)間序列的友好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，查詢時(shí)可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高效率，加快系統(tǒng)的讀寫(xiě)。

（3）采取直接獲取數(shù)據(jù)的方式，可直接融合一個(gè)企業(yè)的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，減少因明確再生時(shí)間信號(hào)所需要的數(shù)據(jù)量。

2.2 基于大數(shù)據(jù)的智能預(yù)警模式

出于電廠安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的高要求考慮，一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)需要引入人工智能，以此實(shí)行全面自動(dòng)化監(jiān)視各部件的運(yùn)行情況，做到預(yù)先報(bào)警。與以前的數(shù)據(jù)剖析不同，智能預(yù)警技術(shù)是在事故產(chǎn)生前，發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題并舉報(bào)，同時(shí)提供出異常的趨勢(shì)和異常的相關(guān)參數(shù)，幫助處理異常問(wèn)題。智能預(yù)警技術(shù)不僅可以監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，還可以對(duì)所有系統(tǒng)和設(shè)備組執(zhí)行監(jiān)視模式，監(jiān)控各種工作流程。

2.3 時(shí)間序列數(shù)據(jù)中噪聲點(diǎn)和缺失點(diǎn)修正模型的建立

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)利用時(shí)間序列模型識(shí)別各部件運(yùn)行狀態(tài)，判斷設(shè)備是否處于異常和是不是能夠提取相關(guān)可用信息。當(dāng)因設(shè)備異常導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不正常時(shí)，該模型可自行分析故障，并提供出有效的參考信息。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，可根據(jù)數(shù)據(jù)異常的種類(lèi)選擇不同的修正公式。不同于傳統(tǒng)的刪除噪聲點(diǎn)處理模式，時(shí)間序列數(shù)據(jù)可幫助檢查數(shù)據(jù)中是否帶有噪聲點(diǎn)和缺失點(diǎn)等相關(guān)信息，避免有用信息被丟棄，有助于體現(xiàn)時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)變化[3]。

提前預(yù)警和分析異常現(xiàn)象，可為相關(guān)人員提供異常參數(shù)信息、范圍和發(fā)生時(shí)間，便于人員確定故障設(shè)備。同時(shí)，在發(fā)生故障后，工作人員可以查看分析數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確快速找出故障發(fā)生的原因，有助于機(jī)組盡快恢復(fù)可靠運(yùn)行，保證電廠安全工作，提高電廠收益。

3 實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以幫助采集、處理、存儲(chǔ)、分析相關(guān)的使用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)正確數(shù)據(jù)和結(jié)果，具有極高的可信任性和安全性[4]。

3.1 智能預(yù)警實(shí)例

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)通過(guò)分析觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的歷史運(yùn)行區(qū)間和監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警值，建立了相關(guān)的監(jiān)測(cè)的模型，可進(jìn)行全天候的觀察預(yù)測(cè)。同時(shí)，在發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并顯示趨勢(shì)圖，詳細(xì)展示報(bào)警具體信息。通過(guò)一系列數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，工作人員對(duì)觀測(cè)情況有了清醒的認(rèn)識(shí)，便于制定檢查順序。

3.2 小指標(biāo)智能管理

指標(biāo)管理體系是電廠管理體系的重要組成部分。若采取人工作業(yè)形式，不僅耗費(fèi)大量的時(shí)間，也增大了出錯(cuò)的可能性。而該平臺(tái)引入了智能管理系統(tǒng)，能夠自主分析指標(biāo)是否超標(biāo)[5]。

4 結(jié) 論

智慧電廠一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與電力領(lǐng)域的各個(gè)特征均契合，具有可信任性和安全性。同時(shí)，它以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)發(fā)掘與剖析數(shù)據(jù)，歸納出有實(shí)用價(jià)值的信息，從而輔助電力公司進(jìn)行設(shè)備運(yùn)維與管控。該系統(tǒng)滿足構(gòu)建智慧電廠的需求，為電力企業(yè)自動(dòng)化與機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，并顯著提升企業(yè)工作效率。