火電廠環保電價考核傳輸系統智能感知預警研究與應用

摘 要：火電廠作為主要能源供應單位，其環保措施的實施和效果評估顯得尤為重要。為提高火電廠環保電價的考核效率和準確性，研究并開發了一套智能感知預警系統，該系統通過實時監測火電廠數據傳輸鏈路中軟硬件運行狀態，結合大數據分析和人工智能技術，實現了對環保電價考核通信的智能預警和動態調整。首先闡述了研究的背景和現狀，接著介紹了研究方法，最后分析了研究成果，并討論了系統的應用前景和潛在影響。

關鍵詞：環保；數據傳輸；智能感知；預警

中圖分類號：TM621""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1671-0797（2025）02-0027-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.02.007

0""" 引言

隨著全球環境問題日益嚴重，環保已成為各國政府關注的焦點，在中國火電廠作為主要的能源供應單位，其環保問題尤為突出。江蘇省作為中國經濟發達地區之一，對火電廠的環保要求尤為嚴格，為確保火電廠在生產過程中達到環保標準，江蘇省實施了環保電價考核系統，該系統涵蓋脫硫、脫硝、除塵等傳統環保措施，積極引入超低排放標準，并按小時進行考核。此外，電價補貼政策也與環保考核結果緊密掛鉤，進一步激勵了火電廠提升環保水平。在環保電價考核系統中，數據傳輸的穩定性至關重要，電廠要實時傳輸各項環保參數[如二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、煙塵濃度等]，加強考核的公正性，任何數據傳輸的中斷都可能導致考核結果的偏差，進而影響電廠的經濟效益[1]。因此，本文將基于某電廠環保數據傳輸結構，進一步說明電廠數據傳輸的重要性，并探討如何通過智能感知預警系統提升數據傳輸的穩定性、安全性，加強環保電價考核的準確性。

1""" 現狀分析

目前，火電廠環保電價考核傳輸系統主要采用中央數據采集與傳輸方式，具體來說，火電廠通過安裝在各個關鍵節點的傳感器和監測設備，實時采集環境數據（如煙氣排放濃度、過程參數等），并將這些數據利用有線或無線網絡傳輸到中央控制系統。傳輸系統網絡組成結構主要包括傳感器與監測設備、數據采集終端、傳輸網絡、中央控制系統，而采用這種傳輸方式的主要原因是根據政府部門相關規定和標準，火電廠要實時監測和上報環境數據，以確保符合環保電價考核的要求。

2""" 問題分析

2.1""" 單鏈路架構

如圖1所示，環保數據采集傳輸系統數據采集鏈路較長，這就導致故障具有隨機出現、不確定性特征。同時，該鏈路為單路設備運行模式，這種運行方式使得單點故障發生的概率大幅增加，一旦出現故障，將對環保電價考核產生極大影響。因為在電廠運營過程中，環保電價考核依賴于準確、穩定的數據采集與傳輸，故障可能會導致數據缺失或異常，從而影響考核指標的判定，進而帶來經濟損失或其他負面效應。

2.2""" 靈活性差

當前傳輸系統在靈活性方面存在欠缺。當其中某一系統設備需要改造升級時，必須先提出申請，待申請獲批后才可開展工作，在此期間，部分數據需補充采集，這會拉長工期，干擾其他工作的正常推進。這種靈活性欠佳的系統設計，不但加大了工作難度，而且可能使項目進度滯后，且整條數據傳輸涉及電廠二區以及三區設備，如不能定位問題具體原因，工作難度將進一步加大。

2.3""" 故障定位困難

當數據傳輸出現問題時，技術人員很難僅憑這一模糊的癥狀就準確判斷出故障的根源，而且故障可能是間歇性的，這就進一步增加了故障定位的難度。網絡設備故障定位困難是由網絡設備的復雜性、網絡拓撲結構的復雜性、故障癥狀的模糊性以及診斷工具的局限性等多方面因素共同造成的。

3""" 研究內容

3.1""" 環保數據雙路并軌采集系統建設

在原信息傳輸單元基礎上增加一套并行采集及傳輸系統（圖2），硬件上設置兩套數據采集單元并軌運行，保持原數據采集系統基本功能不變，在不影響原系統數據采集上傳的前提下，開發一套熱備冗余軟件，實現一臺工作、另一臺熱備，主、冗單元之間可即時切換，兩路數據互為主備，從而保障系統數據發送的可靠性[2]。

3.2""" 智能感知預警系統研究

基于C++、Java、QT等開發語言，結合智能監控、人工智能、信息通信、數據庫、移動應用等先進技術手段，研究一套環保電價考核傳輸系統的智能感知預警平臺，實現信息設備、傳輸通道、重要參數等一體化監控與管理。

系統方案具備明確的目的，其功能與電廠的基本需求相契合：一方面能夠對電廠內部的信息傳輸系統實施有效的管理；另一方面，也滿足了電廠在環保電價考核以及以熱定電管理方面的需求，從而能有效減少因數據傳輸、參數異常和設備故障導致的經濟損失。根據邏輯結構劃分，系統包括感知層、通信層、應用層三大組成部分，各分支結構相輔相成、各司其職，共同構建完整的感知預警體系，能夠對全系統鏈路設備實現智能感知，如圖3所示。

1）感知層：將環保數據傳輸設備和應用軟件運行狀態信息化，實現對終端設備性能、采集傳輸程序、網絡通信狀態、污染物指標等的智能實時監控，通過感知層的數據監控、服務監控、性能監控、進程監控、網絡監控、監控配置、文件監控、端口監控、狀態監控等，對設備的狀態進行實時安全監管。

2）通信層：系統使用主流的數據傳輸協議TCP/IP、UDP協議進行通信，為了信息安全，整個網絡系統都是獨立于互聯網的，在環保數據傳輸鏈路上包含各種網絡安全保障措施——網絡隔離、自擬協議、加密傳輸，來確保數據安全傳輸，符合電力系統環保數據傳輸的基本要求[3]。該通信協議能適配多種協議模式，具有良好的互操性，可以與其他相關的通信協議進行無縫對接，實現數據的交互和共享，提高了網絡的整體靈活性和可擴展性，方便企業進行網絡整合和升級。

3）應用層：從應用層的視角來看，其具備諸多基礎功能，涵蓋人員管理、角色管理、菜單管理、設備管理、日志管理、測點配置、報警配置、信息配置、機組配置、工藝配置、鏈路監控、設備狀態監測、測點監控、啟停判斷、文件監控、預警分析、邏輯處理、告警歸集、告警輸出以及日志分析等，同時支持考核感知、指標計算、超限預測、考核預警、概率分析等高階功能擴展，深化了數據傳輸系統的運行指導和輔助決策能力。

應用層部署的系統支持預警信息的多維觸發，以短信、微信、App等方式將綜合分析、邏輯處理后的故障信息發送給運維人員和管理人員，保證系統故障的及時通知，并使運維人員和管理人員能夠根據故障定位信息做出快速處理。

4""" 成效分析

系統以“一張圖”模式完成整個數據傳輸系統的智能狀態監視和預警，實現全廠環保數據采集、傳輸過程的集中統一管理與運維，功能上從應用層、通信層、感知層大大優化了整個數據傳輸過程的穩定性、安全性。感知預警監控總覽如圖4所示。

1）系統實現數據傳輸的雙路并軌運行及自動切換，無論是面對長時間的網絡運行周期還是復雜多變的網絡環境，都能保證數據的持續穩定傳輸，展現出卓越的可靠性。

2）系統集成數據分析、信息通信、監控預警等先進信息技術手段，實現數據傳輸系統的智能監控、及時告警、故障分析、運維指導等智慧運維方案，具備自動智能狀態感知和不間斷鏈路監控能力，充分體現了智慧化、智能化理念。

3）系統能夠及時準確地發出報警信號，這種及時性和準確性在長期的監控過程中始終保持一致[3]，實現了對環保數據網軟硬件及網絡等故障的快速感知，可最大限度減少因環保數據傳輸故障導致的環保電價考核，避免大部分非不可抗力的電價損失。

5""" 結束語

未來較長一段時間，火力發電在我國電力系統中仍將占據主導地位，而火力發電過程中產生的環境污染問題日益嚴重，如何提高火電廠環保電價考核傳輸系統的智能化水平，實現環保電價的精準考核，成為火電廠環保領域亟待解決的問題。本研究針對火電廠環保電價考核傳輸系統，提出了一種基于智能感知預警的技術方案，通過構建火電廠環保電價考核傳輸系統的智能感知預警模型，實現對火電廠環保指標的實時監測、分析與預警。然而，本研究仍存在一定的局限性，智能感知預警模型的構建和優化需要大量的數據支持，而火電廠環保數據的獲取和整理仍有一定難度。隨著時代的不斷進步，火電廠環保電價考核傳輸系統智能感知預警技術的研究與應用將不斷深入。

[參考文獻]

[1] 張久晨，信江艷.發電廠環保監測信息管理系統設計[J].電力信息化，2009，7（1）：63-65.

[2] 王超.火力發電廠脫硫脫硝環保數據冗余網絡系統構建[J].自動化應用，2016（8）：99-100.

[3] 董佳，齊向東，王元友，等.基于FameView的火力發電廠環保監控系統設計[J].電子世界，2014（5）：50-51.

收稿日期：2024-09-23

作者簡介：何俊松（1981—），男，江西宜春人，高級工程師，主要從事火電廠設備管理工作。