關于火電廠廠站智慧輔助運行系統綜述

陶鑫，余德雷，印偉

（國家電投集團協鑫濱海發電有限公司，江蘇 鹽城 224500）

0 引言

20世紀70年代進入電氣自動化的時代開始，智慧電廠逐漸出現在人們的視野中。火電廠當中應用電氣自動化可以實現對火電廠全方位的管控，以此來對火電廠作出全面的監控管理。在此種情況下，可以利用計算機技術實現對火電廠的科學化數據管理，其中包含數據采集、信息反饋等，對于火電廠設備器械本身的自動控制、集中控制、就地控制、故障控制可以實現全方位的管理和控制。在現階段計算機技術快速發展，電廠的發展也需要進入到數字化的時代。電廠內部利用原始數據的積累，和電廠的DCS、SIS、ERP、MIS等多個系統聯合打造出一個清晰邏輯關系的數據池。借助于收集到的數據來實現系統分析自動判斷。對于現階段的電力需求來說，發電的燃料成本不斷地增加，因此需要最大限度地改善其經營狀況，實現電廠的智慧運行。借助于信息化、網絡化以及虛擬化技術來實現電廠全生命周期內的企業資產最優分配，以及生產質量最優控制[1]。

1 智慧電廠

在進行智慧電廠的建設過程當中，需要對電廠全生命周期進行掌握了解，在現階段全新技術的應用下，比如云技術、物聯網、智能算法、數據深度分析以及機器人、視頻識別等多項技術，來為電力企業實現智慧化和業務管理的全面智慧化提供堅實基礎，為發電廠本身的生產運營創造出安全、靈活、清潔、經濟的電力環境。智慧電廠的特點可以分為多個方面，第一為感知性，也就是借助于先進的傳感測量方式手段以及網絡通信技術，需要多電力企業的生產和管理過程當中的多個方面的因素進行分析，比如環境、狀態、位置等，以此來實現對其環境的多方位感知檢測。第二，對于信息融合，可以借助多個先進技術實現，比如云計算、大數據、物聯網以及人工智能等，來實現電力生產和管理過程當中的海量數據的科學化處理分析研究，以此來對多元化的數據作出深入的融合。其三，智能化的業務融合方面，主要是利用發電這一核心業務，來借助于多個先進算法，比如預測控制、魯棒控制、PID自整定控制等，再依靠大數據分析以及自迭代的深入學習技術來進行多重目標的優化建設，對于學習、適應、診斷以及分析為一體的智能發電系統進行建設，為智能管理系統建設提供基礎的平臺，也可以利用模糊識別等方式對于電力生產經營中關鍵指標的關聯性和內在規律進行有效識別，以此來判斷出機組的狀態，及時地進行調整和優化。最后，對于管理控制方面，進行智能發電和智慧管理系統的構建，實現數據共享、業務聯動機制，對于各項指標可以實現最優化的分配，對于企業的安全經濟效益實現最大化體現[2]。

在智慧電廠的建設路徑方面，需要分為幾個階段完成。第一個階段，為數字化的建設階段，對于電力企業內部的信息數據采集工作進行分析，根據其數據信息來最大限度地構建出其統一數據源的模型。針對數據來說，可以進行標準化工作的進行，以此來保證電力企業內部的數據可以實現統一編碼工作，與此同時還要在時間序列的基礎上進行數據存儲標準化的轉化，以此來實現數據集合的轉化和整合，將其數據存儲在數據庫內部，建立起數據中心，比如實時數據庫、關系數據庫和其他數據庫等，從而實現數據的高效利用。

第二個階段，需要基于數據的基礎上實現物聯網的建設完成，根據電廠情況完成廠內無線專用網絡建設，來為物聯網的建設奠定基礎。對于廠內的元器件需要進行檢測升級，其中包含多個智能化的設備，比如傳感器、執行器等，對于周圍的環境以及設備信息可以有效獲取。在日常的運營生產過程當中，可以根據其實際情況來完成多方面的關聯，比如人與人、人與物、物與物等，保證可以在電廠內進行信息的收集和管理控制。

第三個階段，需要實現模型化的建設，基于成熟機理算法的基礎上，針對系統當中存在的多變量進行數據的預測，以此來根據數據建立起數據模型，為智能發電的策略發展提供必要的數據理論基礎，在這個過程當中，根據企業自身的管理流程來建立相應的管理模型。在設備廠區內進行全景三維建模和發電機組的三維建模建設的過程當中，可以充分借助于VR、AR、MR等技術，來實現電廠企業內部的安防、運行、維護、檢修的可視化管理。

第四個階段，需要實現智能一體化的狀態。依托現代化的信息處理和通信技術對企業內部進行信息數據資源的高度整合，充分結合DCS、PLC以及現場總線等設備，對電力企業的智能發電模塊進行一體化建設。

2 智慧電廠建設

2.1 建設階段

在智慧電廠的建設方案當中，需要實現全生命周期數據集成平臺的建設，其中包含了生產信息一體化管控平臺、三維數字化移交及三維可視化人員定位、智能終端等幾個系統。

在全生命周期的數據集成平臺方面，需要構建出全生命周期數據集成平臺來實現電廠數據的整合，其中囊括了電廠的設計、施工、調試、采購、維護等各個時段產生的數據以及文件資料，其中還包含了電子檔案、工程數據管理、生產管理以及資產管理等系統。在數字化方面，屬于其系統平臺的重點內容。與此同時，對于數據平臺的基礎建設，需要實現各參建部門共同構建。電廠內部需要實現信息化的交互工作，對于數據實現相連接，進行不同文檔的編號存檔，利用數據集成管理平臺統一存儲、分類、集成，將生產信息進行一體化管控平臺的建設[3]。

在生產信息一體化管控平臺方面，需要借助于MIS、SIS一體化來對于設備的運行狀況進行掌握了解，實現對設備的全面分析研究，從而對設備的可靠性進行有效提升。借助于一體化平臺對于電廠知識和財務信息可以實現高度融合，促使電廠各項業務在協調、統一方面可以實現高度集中，為電廠奠定堅實的基礎，最終促進電廠本身的健康穩定發展。

針對三維數字化方面，基于智慧電廠的基礎設施建設，還需要在其設計、采購、施工以及安裝等多方面實現高效的信息溝通和共享機制，打破其傳統的人工制度，及時實現信息數據交流的及時性和準確性，保證企業內部的工程進展、質量。在基于三維數字化的階段當中，來實現對精準數據的展示，對于企業內部的線路建設進行三維立體展示，將其設備模型、施工信息以及其設計參數等都進行統一的展示。在此種程度上，利用先進的信息技術來對廠區內工程自身的科學化管理進行研究分析，有效地提升其電廠內部的管理水平，對智慧電廠的建設信息化技術的實現可以起到有效地提升。

2.2 建設架構

在本文當中，主要對智慧安全系統進行概述，其整體架構如圖1所示，其中前端設備、傳輸網絡、監控中心組成了這一部分。對于前端設備來說，包含多個方面的設備，其中有視頻監控攝像頭、探測報警探頭、門禁讀卡器、設備二維條碼或射頻卡芯片等，來對廠區內存在的區域化的數據信息進行采集，其中包含了其視音頻、環境量、報警信息等多個數據信息，在對數據信息進行采集和上傳的過程當中，需要借助于數據處理的對應算法來實現聯動上傳操作。如果需要傳輸長距離的數據，可以利用光纖來傳輸，以此來實現對前端音視頻信號、控制信號、報警信號等的中心上傳，在監控中心對其進行信號的轉化和分析處理。

3 應用功能

在智慧安全系統以及多項基礎性的智能技術方面，需要包含智能視頻監視、人員定位、智能巡檢、故障診斷及趨勢預警、智能鑰匙、智能門禁、周界防護各子系統以及報警聯動等多項功能，還需要對企業的安全生產管理培訓等所需要的系統平臺來進行構建，完成對智慧安全系統的功能的完成。在其功能方面，可以實現智能視頻監視、人員定位及管理、機器人巡檢、人員移動巡點檢、智能鑰匙、周界防護、智能門禁、故障診斷與趨勢預警、一體化管理平臺，借助于先進的技術和設備來實現遠距離傳輸技術，進行火電廠人員的定位和管理；借助于智能化的機器人內部的多項技術，比如非接觸檢測技術、多傳感器融合技術、模式識別技術、定位技術及通信技術等，實現對周圍生產運行環境的檢測。借助于云計算、智能信息處理等先進技術，來實現遠程管理的理念，改進傳統的門鎖管理方式，增強其安全性能。對于生產過程當中產生的故障可以進行診斷分析預警，實現一體化管理平臺的建設，根據大數據智能分析和診斷技術，來進行故障模型的建立，對可能發生的故障做出預警，進行主動性維護模式的建立，以此來實現對機組安全運行條件的基礎保障建設。在管理平臺的建設方面，需要實現全面的管理，比如安全檢查記錄查詢、安全報告定期匯總、安全事故預案演練等[4]。

以智慧安全系統為例，系統通過智能視頻監控、人員定位管理、機器人巡檢、人員移動巡點檢、智能門禁及智能鑰匙等系統提升火電廠廠站安全管理。智能視頻監視設備布置在火電廠內部，通過視頻設備對現場進行監控，設備包含多路定焦、變焦攝像機，將圖像信息采集后經智能分析，篩除無效信息后，過濾關鍵信息，對廠站內部重要區域、核心地帶人員出入實時監控，實現辨別煙霧、丟失物品檢測等可視化、自動化監控功能[5]。人員定位管理，是借助uwb高精度定位系統，對火電廠內工作人員進行實時定位管理，具有抗干擾能力強、容錯率高、即時性強等優勢。機器人巡檢，是借助人工智能技術實現通信、識別、定位于一身的AI機器人，將機器人巡查線路設定在廠站內核心地帶，對廠站生產過程中的活力機組、生產設備進行實時巡查與管理，以便及時發現、記錄與處理安全隱患。人員移動巡點檢，即依靠廠站內部3D立體建模、射頻識別系統、WIFI定位等搭建，根據火電廠具體工作流程、實際巡檢情況，人員移動巡點檢在管理中可開展多種業務活動，提高了火電廠管理的高效性、安全性與便捷性[6]。智能門禁與智能鑰匙，智能門禁管理主要依據uwb定位系統、射頻識別系統，對出入發電廠的人員進行識別與記錄，發現異常情況時，能夠發出報警，防止意外發生；智能鑰匙則是在云計算、大數據等智能技術基礎上，對電廠熱控配電柜、電器柜等設施配備智能鎖與智能鑰匙，二者與后臺管理系統關聯，實現遠程操控，解決了傳統門鎖安全性不高的問題[7]。

4 結語

綜上所述，火電廠的智慧安全系統當中，需要具備多個先進的智慧功能，對于各類的前端設備數據可以進行一體化的管理，實現大數據平臺的分析整合，實現火電廠內部的主輔控制系統的聯動，比如單元機組控制系統、火災報警系統、采暖通風系統等，以此來最大限度地保障火電廠內的設備安全運行，實現企業更大經濟效益和社會效益的發揮。與此同時，系統內部的構建方面也需要具備較大的靈活性，最終實現發電廠智慧安全的目標。針對于智慧架構方面，需要應用全新的多方面技術，保障智慧電廠的技術可以應用到生產領域的各方面，最終實現其經濟效益和社會效益的增加。