工業互聯網技術在電力裝備行業的應用分析

摘要：工業互聯網技術將傳統的工業制造業與互聯網技術相結合，實現設備、系統和數據之間的連接和交互，有利于提高生產效率、降低成本、優化資源利用以及實現智能化管理等。工業互聯網技術的應用范圍廣泛，涵蓋了制造業、能源領域、交通運輸、農業等各個行業。基于此，將圍繞工業互聯網技術在電力裝備行業的應用意義與原則，對具體的應用策略進行研究，期望能夠為工業互聯網技術在電力裝備行業的有效應用提供有價值的參考依據，從而助力電力裝備行業實現全面革新。

關鍵詞：工業互聯網技術；電力裝備；應用

一、前言

工業互聯網技術并不是互聯網技術在工業之中的簡單應用，而是具有更為豐富的內涵和外延。可以幫助企業實現生產過程的數字化、自動化和智能化，并為企業提供更精準的決策依據。工業互聯網技術不僅可以推動產業結構的升級和轉型，而且能夠促進經濟的健康發展，因此，工業互聯網技術在電力裝備行業的應用具有非常廣闊的前景。

二、工業互聯網技術在電力裝備行業的應用意義與原則

（一）意義

1.有利于提升生產效率與質量

一方面，通過實時監測和遠程控制，工業互聯網技術可以幫助電力裝備行業實現運行生產過程的數字化、自動化和智能化，不僅可以提高生產效率，而且能夠減少人為因素導致的錯誤。另外一方面，在工業互聯網技術的支持下，電力裝備行業可以貫穿生產全過程進行全生命周期各個環節的監控和管理，有助于保障質量以及提升企業核心競爭力。

2.有利于提升資源利用率

通過工業互聯網技術的應用，電力裝備行業可以更好地監控和管理能源消耗情況，并進行能源效率分析和優化，從而為企業合理配置資源提供有價值的參考依據。同時，通過傳感器等設備對電力裝備進行數據采集和分析，工業互聯網技術可以實現對設備狀態的實時監測和預測性維護，不僅能夠提前發現潛在故障，避免設備停機造成的損失，而且可以優化維修計劃，降低維修成本。

3.有利于強化數據驅動決策

借助大數據分析、機器學習等技術，工業互聯網技術可以將大量的歷史數據進行建模和分析，為企業提供數據驅動的決策支持。一方面，可以幫助電力裝備行業優化生產計劃、預測市場需求，并制定更準確的運營策略。另外一方面，通過工業互聯網平臺的建設和數據共享，電力裝備行業可以實現信息共享、資源共享和協同操作，這就意味著整個行業將會實現協同發展，不僅能夠促進供應鏈上下游合作，而且可以提高整體效益[1]。

（二）原則

1.安全可靠性原則

確保系統的安全性和可靠性是最基本的原則。電力裝備涉及國家重要基礎設施和能源供應，因此必須采取適當的安全措施，防范數據泄露、黑客攻擊等風險，并確保裝備的正常運行。

2.數據質量原則

數據是工業互聯網技術的核心，因此必須確保采集到的數據質量高、準確可靠。這需要對傳感器進行合理選擇和布置，并進行數據清洗、校驗和驗證，以提供準確的數據支持決策。

3.開放共享原則

工業互聯網技術鼓勵信息共享與協同操作，在電力裝備行業也不例外。各個環節的參與者應該開放共享數據、資源和經驗，促進行業內部和上下游企業之間的合作與創新。

4.智能化優化原則

利用大數據分析、人工智能等技術，對電力裝備運行生產過程進行智能化優化。通過實時監測、預測分析等手段，提高生產效率、降低能耗、優化維護計劃等，以實現裝備運行生產的智能化和高效化。

5.標準規范原則

工業互聯網技術在電力裝備行業中的應用，非常有必要建立相應的標準和規范，包括設備接口標準、數據交換格式、通信協議等，以便不同廠商和設備之間的互操作性，并推動行業技術的統一發展。

6.持續改進原則

工業互聯網技術是一個不斷演進和改進的過程。在電力裝備行業的應用中，企業應該持續關注技術發展趨勢，積極采納新技術、新方法，并進行不斷優化和改進，以適應市場需求和提高競爭力[2]。

三、工業互聯網技術在電力裝備行業的應用策略

（一）設備監測與維護

1.實時監測與故障預警

通過傳感器、物聯網設備等實時監測電力裝備的運行狀態、溫度、振動等關鍵參數，數據可以通過網絡傳輸到云平臺，實現對設備的遠程監控。同時，基于實時監測數據，利用大數據分析和機器學習算法建立故障預警模型，當設備出現異常情況或潛在故障時，系統會發出警報并提供相應的維修建議。

2.遠程診斷與維修優化

一方面，利用工業互聯網技術，維護人員可以通過遠程訪問設備的運行數據和狀態信息，進行遠程診斷和故障排除，減少維護人員上門服務的頻率，提高效率。另外一方面，通過連接設備和維修人員的移動終端，并結合實時數據和知識庫，工業互聯網技術可以提供快速、精確的維修指導，降低錯誤率和停機時間。

3.數據分析與歷史記錄

工業互聯網平臺可以對設備監測數據進行存儲和分析。通過歷史數據的比對和分析，可以識別設備的故障模式，并預測設備的壽命和維護周期，從而制定更科學合理的維護計劃。同時，在工業互聯網技術的支持下，可以將設備監測與維護系統與企業的運維管理系統進行集成。通過實時數據共享和信息交流，實現設備監測與維護的全面管理[3]。

（二）生產過程優化

1.設備連接與數據收集

通過將各個環節的設備、傳感器等連接到工業互聯網平臺，實現對設備運行狀態、溫度、振動等關鍵參數的實時監測和數據采集，數據可以幫助了解設備的運行狀況，并為后續分析提供基礎。同時，通過對實時采集到的生產數據進行分析，可以識別出生產過程中存在的問題和潛在隱患，并提出相應的優化措施，例如，通過對能耗數據進行分析，找出能源消耗較高的環節，并制定相應的節能策略。

2.自動化控制與調整

結合工業互聯網技術，可以實現對生產過程中各個環節的自動化控制和調整。例如，在鍋爐控制方面，通過將鍋爐系統連接到云平臺，根據實時監測數據調整燃料供給、風量等參數，以保持最佳運行狀態。

3.智能預測與預警

通過建立數據模型和算法，可以利用歷史數據進行預測分析，例如，對電力需求的預測、設備故障的預警等，以此為依據，可以提前做好生產計劃和資源配置，以應對潛在的問題。

4.遠程協同與監控

工業互聯網技術還可以實現遠程協同操作和監控，例如，在發電廠，可以通過連接運行人員的移動終端設備，實現遠程監控和指導。同時，不同部門之間可以共享數據和信息，提高協同效率[4]。

通過以上應用，發電廠可以實現生產過程的數字化、自動化和智能化，不僅有助于提高生產效率、降低能耗，而且能夠優化生產計劃和資源配置。

（三）能源管理與節能減排

1.實時數據采集與分析

通過將各個環節的設備、傳感器等連接到工業互聯網平臺，實現對能源消耗相關數據的實時采集和監測，例如，監測鍋爐、汽輪機、發電機等設備的運行狀態、溫度、壓力等關鍵參數。數據可以幫助了解能源消耗的情況，并為后續分析提供基礎。

2.能效評估與瓶頸識別

通過對實時采集到的能源消耗數據進行分析，可以評估不同設備和環節的能效水平，并找出存在能源消耗瓶頸的環節，例如，通過分析鍋爐和汽輪機之間的熱量損失情況，找出導致能源浪費的問題，并制定相應的節能策略。同時，結合工業互聯網技術，實現對設備運行模式和參數進行智能調整和優化，例如，在鍋爐控制方面，通過將鍋爐系統連接到云平臺，并結合大數據分析和機器學習算法，根據實時監測數據調整燃料供給、風量等參數，以降低能源消耗。

3.節能策略制定與執行

基于能源消耗數據的分析和評估結果制定相應的節能策略，并落實到實際操作中，例如，通過優化發電廠的運行計劃、設備協調控制等方式，最大限度減少能源消耗。

4.碳排放量監測與控制

工業互聯網技術還可以幫助監測和控制碳排放量。通過對發電過程中產生的二氧化碳等排放物進行實時監測和記錄，可以了解發電廠的碳排放情況，并采取相應的措施進行減排。

通過以上應用，發電廠可以利用工業互聯網技術進行能源消耗的監測和管理，有助于找出能源消耗的瓶頸，并制定相應的節能策略。同時，發電廠通過智能控制系統調整設備運行模式，以降低碳排放量。

（四）數據分析與決策支持

1.市場需求預測

首先，對與市場需求相關的數據進行實時采集，數據可以包括天氣情況、能源價格、供需關系、用戶消費行為等。同時，利用大數據技術和算法對數據進行處理和分析，對采集到的市場需求相關數據進行特征提取和選擇。通過統計分析、機器學習等方法，識別出與市場需求變化密切相關的特征指標，例如，季節性因素、經濟指標等。

其次，基于選定的特征指標建立預測模型。預測模型包括時間序列模型（如ARIMA）、回歸模型（如線性回歸）以及機器學習模型（如神經網絡、支持向量機等）。同時，利用歷史數據進行模型訓練，并通過交叉驗證等方法對模型進行優化，調整模型參數和結構，提高預測準確性和穩定性。

最后，利用建立好的預測模型，對未來市場需求進行預測。根據預測結果，評估市場需求的變化趨勢和波動情況，為發電廠制定相應的生產計劃和供應策略提供參考。此外，管理人員將預測結果進行可視化展示，并生成相應的報表和圖表，直觀地了解市場需求的預測情況，并基于此做出相應的決策，包括調整發電計劃、優化供應鏈等[5]。

2.運維決策支持

通過對設備數據進行分析，可以評估設備的健康狀況、故障頻率以及維修成本等指標。基于這些數據和分析結果，管理人員可以做出合理的運維決策，包括設備更新、維修優先級等，以最大限度提高設備的可靠性和可用性。工業互聯網技術在發電廠運維決策支持方面的應用，有以下幾種：

首先，對發電機組、變壓器、輸電線路等進行實時監測，結合設備運行狀態、溫度、振動頻率等參數，采集大量實時數據，利用大數據技術和算法對數據進行處理和分析。

其次，基于歷史數據和實時數據，結合機器學習算法，對關鍵電力設備的壽命和故障風險進行預測。通過分析設備健康指標以及異常變化趨勢，提前預警可能出現的故障，并制定相應的維護計劃。同時，基于采集到的設備運行數據，對關鍵電力設備的健康狀況進行評估。通過比較實際運行狀態與理論模型或正常工作狀態的偏差，識別出可能存在的問題，并提供相應解決方案。

最后，通過對設備數據進行分析，評估設備的健康狀況、故障頻率以及維修成本等指標。管理人員結合這些數據和分析結果做出運維決策，包括設備更新、維修優先級等。

（五）安全管理與監控

1.網絡安全措施

通過采取網絡安全防護措施，如防火墻、入侵檢測系統等，保護設備和數據的安全性。同時，有效防止未經授權的訪問和攻擊行為，及時發現并應對潛在威脅。

2.身份驗證與權限管理

通過身份驗證和權限管理機制，確保只有合法用戶才能訪問設備和數據，例如，使用雙因素認證、指紋識別等方式對用戶進行身份驗證，并根據用戶角色設置不同級別的訪問權限。

3.實時監測與異常行為檢測

借助工業互聯網技術，可以實時監測電力裝備系統的運行狀態，并檢測異常行為，例如，通過對設備運行數據進行分析，識別出不正常的操作行為、通信異常等情況，并及時發出警報或采取相應的安全措施。同時，結合威脅情報和風險評估技術，對潛在的安全威脅進行分析和評估，例如，通過實時監測網絡流量、異常行為等信息，結合外部威脅情報，及時發現并應對潛在的攻擊和風險[6]。

綜上所述，工業互聯網技術可以實現對電力裝備系統的安全管理和監控。通過網絡安全措施、身份驗證等手段保護設備和數據的安全性，并實時監測系統中的異常行為和潛在威脅，有助于確保發電廠設備運行的穩定性和可靠性，并防止潛在的安全風險。

四、工業互聯網技術在電力裝備行業的應用保障措施

（一）系統可靠性與容錯性

建立高可用性架構和容錯機制，確保工業互聯網系統能夠持續運行并及時響應。采用冗余設計、備份策略和災備方案等技術手段來應對硬件故障、軟件異常等問題。以下是一些關鍵的技術手段：

1.冗余設計與備份策略

一方面，通過使用冗余設備、組件或系統，確保在硬件故障時能夠無縫切換到備用設備，以保持系統的連續性，例如，可以采用雙機熱備份、雙電源供電等冗余設計。另外一方面，定期對工業互聯網系統中的關鍵數據進行備份，并將備份數據存儲在安全可靠的位置。在數據丟失或損壞時，也可以快速恢復系統。此外，還需要制定災難恢復計劃，包括災難場景分析、應急響應流程等。可以考慮建立異地數據中心、跨區域冗余部署等方式來應對自然災害、網絡故障等突發情況。

2.容錯機制

通過使用冗余計算、錯誤檢測與糾正等容錯技術提高系統的可靠性和穩定性，或者采用容錯編碼在數據傳輸過程中自動糾正部分錯誤。同時，建立全面的系統監控和維護機制，對工業互聯網系統進行實時監測和巡檢，及時發現潛在故障或問題，并進行預防性維護，以保證系統的穩定運行。

3.容量規劃與擴展

根據發電廠電力裝備的實際需求和未來發展規劃進行容量規劃，并確保系統具有足夠的擴展能力。這樣可以應對設備數量增加、數據流量增大等情況，避免出現瓶頸問題。

（二）培訓與人員管理

結合發電廠電力裝備實際情況，加強對工業互聯網技術的培訓，提高操作人員對系統的認知和應急響應能力。同時，建立完善的權限管理機制，只有經過培訓并具備資質的人員才能操作和管理工業互聯網系統。以下是相關建議：

1.培訓計劃

一方面，制定全面的培訓計劃，包括工業互聯網技術基礎知識、系統操作和維護、網絡安全意識等方面。培訓內容可以通過在線學習平臺、培訓課程或內部培訓來進行。另外一方面，編寫詳細的操作手冊和流程指南，包括系統啟動、故障排除、數據分析等方面，確保操作人員能夠按照規范進行操作，并及時解決常見問題。

2.應急演練

定期組織應急演練活動，模擬各種故障和緊急情況，以提高操作人員在緊急情況下的應變能力和危急處理能力。同時，建立完善的權限管理機制，根據崗位職責和需求確定不同級別用戶的權限，并嚴格限制只有經過培訓并具備資質的人員才能操作和管理工業互聯網系統[7]。

3.安全教育

一方面，加強對網絡安全的培訓和意識教育，使操作人員了解常見的網絡攻擊方式、防范措施和報警機制，提高對潛在風險的識別能力，并及時報告異常情況。另外一方面，由于工業互聯網技術不斷發展，建議操作人員持續學習新技術、關注行業動態，并定期進行知識更新和培訓，以保持對系統的認知和理解。

五、結語

綜上所述，電力裝備的功能是將化石燃料、核能、水力、風能等各種能源轉換為電能，并將電能傳輸到用戶終端，以滿足人們的用電需求，所以在電力工業中起著至關重要的作用，對經濟社會發展具有重要意義。隨著科技的進步和工業互聯網技術的應用，電力裝備也在不斷演進和創新，實現數字化、智能化和可持續發展。一方面，其應用主要集中在設備監測與維護、生產過程優化、能源管理與節能減排、數據分析與決策支持、安全管理與監控等領域。另外一方面，通過系統可靠性與容錯性、培訓與人員管理等保障措施，電力裝備行業能夠充分推動全面革新與發展。

參考文獻

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[7]繆燕，陳曉娟，李萬祥.工業互聯技術在電力裝備行業的創新應用[J].中國培訓，2017（10）：26-27.

作者單位：國家電投集團江西電力有限公司景德鎮發電廠

責任編輯：尚丹