基于大数据与云的水电企业优化运行探讨

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

基于大数据与云的水电企业优化运行探讨

何丹心

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

本文探讨了如何通过4G移动技术和智能移动终端，将水电站各项机组在线监测数据、大坝自动监测数据、大坝上下游地质灾害监测数据、水情气象信息等数据传输到云服务端，预测出未来更长一段时间数据的变化趋势，为水电企业机组的状态检修、水库优化调度、防汛抗旱、预防地质灾害提供决策，从而达到优化运行、创造良好经济效益的目的。

大数据 4G移动技术 智能移动终端 云服务 水电企业 优化管理

1 简述

在传统的水力发电企业里，水电站优化运行工作主要是针对水库的调度、发电主辅设备运行方式的优化、同流域梯级电站的联合调度，以减少单位消耗的水力资源；并且不断加强与电网调度的沟通协调，增加电站的负荷，减少水库弃水的风险，从而达到创造经济效益的目标。但忽略了设备保持长期稳定运行数据的历史监测、整理和分析，及如何延长机组的大修时间间隔，这也是优化运行最重要的工作之一。本文也将讨论基于Android系统终端的二维码技术，通过4G移动技术把机组的在线监测数据、大坝自动监测数据传输到云服务端，借助这些大数据的分析判断，为水电站优化运行提供可靠的数据；同时提出了基于商业公司大数据的服务，把电站大坝上下游的地质灾害监测数据、水情气象信息数据进行大数据分析和预测，使水电站优化运行提升到一个新的台阶。

2 安全生产是优化运行的基础

电力企业是一个高危险性的行业，电力生产的特点是产、供、销同时完成，保证发电设备的安全、可靠运行是发电厂的主要任务，电力安全生产关系到国家财产的安全、人民生活的利益，是电力企业生存和发展的基石，影响着电力企业本身的内外形象，保人身、保电网、保设备是电力企业的重点，所以“安全第一、预防为主、综合治理”的安全理念是该行业的首要工作，特别是近年来国家对企业安全生产等级的要求越来越高，从生产系统流程的安全、现场作业的安全，都不允许出现任何不安全现象。因此，电力企业应在传统的安全生产管理模式上，通过安全风险评估，完善现行安全生产管理的不足，将传统的危险点分析转变为完整的风险控制流程，把传统的应急预案管理转变为事前准备、事中应急、事后分析的应急管理，将传统风险问题的管理转变为通过信息化的集中纠正与预防管理体系，真正把不安全现象控制在萌芽状态，最终实现本质安全。所以，电力企业安全生产是实现一切目标的前提，安全生产责任重于泰山。

3 设备安全稳定运行是优化运行的前提

利用现代二维码技术对水轮发电机组等设备进行信息化管理，给传统的设备管理带来了一场新的革命。二维码技术就是在某一平面，按二维方向分布的黑白色图形，并记录符号、数字或汉字等信息的某种特定几何图形。基于Android系统开发的QR码是一种黑白两色、呈正方形的手机二维码。相对于传统的条形码而言，二维码能够把声音、图片、指纹、文字等以数字化信息进行编码表示出来，二维码技术具有容量大、面积小、性能优等优势，各级专业人员只要通过智能手机或平板电脑，对二维码进行扫描，就能获得二维码表层的基本信息，通过4G移动技术或Wi-Fi无线网络及Visua LBasic和SQL Server编写的设备管理系统，就可以查看设备的详细信息、数据的传输和修改，从而实现对设备信息的收集和管理，做到信息随时掌握在各专业人员手中。

3.1 基于二维码技术的设备管理系统

现代水电厂的设备管理中，通常是将收集到的水轮机、发电机、主变、厂用变、控制系统等主要设备的信息录入生产管理系统设备台账模块中，再将日常这些设备的缺陷发生及处理情况、检修技改等信息录入，完成生产设备信息化的管理。如需要进行设备信息的查询或设备缺陷的分析时，各专业人员登录生产管理系统进行查询或导出历史缺陷进行汇总分析。但是，如果各专业人员在设备缺陷处理或机组检修、抢修过程中需要查询这些信息资源时，无疑就降低了工作效率，提高了检修的成本，无形中影响了设备的完好率和设备的等效可用系数。基于Android系统开发的QR码将很好的解决这些问题，将水轮机、发电机、主变、厂用变、控制系统等主设备相应信息(编号、名称、型号、规格、参数、说明书、生产日期、厂家联系方式等)生成二维码保存为图像文件，再按机械专业、一次专业、二次专业来划分，把各专业的作业指导书、图纸生成相对应的二维码图像文件，打印后贴在所对应的设备管理看板上，各专业人员只需通过智能终端扫描二维码，就能快速地获取对应设备的相应信息，实现设备信息录入和管理，各专业人员把设备缺陷数据传输到大数据中心实现智能分析设备缺陷趋势，为设备的长期安全稳定运行提供可靠的数据；同时依靠4G移动技术视频可以实现多名专家同时实时对设备缺陷进行分析，快速消除缺陷，确保设备的完好率，达到了专业人力资源共享、提高设备等效可用系数的目的。

3.2 基于二维码技术的移动巡检系统

4G移动技术及二维码技术未出现之前，也有多种版本的移动巡检系统出现使用，但都有共同的缺点：费用高、数据无法离线传输、数据不能进行智能分析、不同流域的电站无法共用同一套移动巡检系统等，基于Android系统智能终端、二维码技术、4G移动技术的新一代移动巡检系统为运行on call人员、专业点检员提供了便捷的巡检、记录、轨迹定位、拍照及数据智能采集和上传功能，为专业管理人员提供了方便的查询、管理、分析、实时监督功能，同时通过4G移动技术实行不同流域的电站共用一套巡检系统，达到资源利用最大化；在巡检过程中即使在网络环境较差时，也可以使用离线巡检，并在网络环境中把巡检数据上传大数据中心，实现水电站设备运行状态数据智能云分析的功能(图1)，并可根据此数据对所管辖设备生命周期进行跟踪管理，为机组的点检定修、状态检修提供更加可靠的技术数据支持，达到机组长期高效安全稳定运行的效果。

图1 移动巡检系统功能及工作流程

3.3 基于二维码技术的专业备品配件管理

水电机组缺陷的出现绝大部分是某个零部件的损坏(特别是二次专业部分)，各专业备品配件的损坏更换是影响机组安全稳定运行的最重要因素之一。传统的缺陷处理方式是各专业人员带着专业资料对缺陷原因进行分析，初步判断该缺陷的发生是否是备品配件出了问题，然后对缺陷设备进行检查或分解，最后再重新回装，整个过程时间成本较高；其次，在查找到需要更换的配件之后，由于专业配件的具体信息不全，各专业人员还需要查阅相应的资料，又进一步降低了配件更换的效率。

基于Android系统开发的二维码，为缺陷处理及备品配件更换提供了极大的便利，首先，二维码技术不仅具有信息录入功能，它还具备数据处理功能，能够将常见的配件问题以信息的形式呈现出来，从而使得专业人员在更换过程中能够以一定的顺序进行检查与更换，提高工作效率；其次，二维码将各配件的信息记录完备，专业人员仅需通过扫码快速响应便能确定问题出在哪里，避免了查阅资源等繁琐环节；最后，在缺陷处理前，专业人员在缺陷设备的管理看板上可以通过扫码快速响应获得相应的作业指导书及对应的图纸，提高了缺陷处理的速度。同时，对于发电企业各专业的试验仪器、表计、安全工器具、专用工器具和常规工具及消耗性材料，通过二维码技术管理，比传统的库房管理软件系统效果更好、工作效率更高。

3.4 基于二维码技术的门禁管理系统

在传统的门禁系统中，密码式门禁系统、IC卡片式门禁系统和指纹管理是最常用的门禁管理系统，共同的缺点是无法确认卡的使用者是否是卡的主人、无法通过系统来限制指纹者的进出、密码容易泄漏不安全等。基于Android系统开发的二维码门禁系统很好地解决了这些缺点，Android系统的智能手机或平板电脑客户端和智能端的门禁系统，实现了用户信息的储存、密码储存、视频采集和传输、二维码图像识别生成和远程安防监控功能，真正地实现了智能化的门禁系统，满足和确保了水电站中央控制室、重要设备间的安全防卫要求。

4 水情气象信息、地质灾害服务是优化运行的依据

目前，我国水电站的水情自动测报系统主要由中心站、分中心站、雨量站、水位雨量站等组成，这种传统预测方式，是通过在辖区各个水库、水电站设置雨量监测站，再分析雨量站所反馈的数据做出预测。这种方式依赖地表数据，通常只能在洪水发生前很短时间内发出预警，无法满足水电站中长期优化运行的需要。如何更加准确地预测何时开闸泄洪何时下闸蓄水？如何在洪峰过后退水期间及时拦蓄洪水尾巴让水电站保持较高的水位？这是困扰每个水电站特别是同一流域不同体制系统各水电站的难题。

随着大数据和云计算技术商业化的充分应用，一些商业公司利用全球的气象、卫星数据，开发了四海通用的预警软件平台，实时监测各区域的气温、相对湿度、风速、风向、雨量等气象数据，这些汇集了全球卫星遥感、地形地貌和气象数据的公共平台，将全球用网格划分，量化到5km1个网格，同时收集来自全球的卫星遥感、地形地貌、气象预报等信息，再通过软件算法分析，就可以得出每个网格未来72h有可能达到的降雨量，并在72h内预报洪峰的到来，同时通过历史数据的分析对库区周边水情进行预测，掌握未来30min至未来36h内的洪水状况，从而实现提前对水库、水电站进行实时科学调度。同时将水电站大坝自动监测系统的数据通过4G移动技术送到大数据中心，实现水电站大坝自动监测的智能化。而要实现这些功能，各水电站企业无需投入初期的建设费用和后期的维护费，只需向专业化的商业公司付一定数额的年服务费。

借助大数据技术和水利的结合，让各水电站企业借助云服务平台可以实现预报自然灾害、水库来水和优化调度服务等功能，是值得每个水电站企业考虑的问题。

5 结语

随着国家进一步深化电力体制改革，为解决制约电力行业科学发展的突出矛盾和深层次问题，国务院印发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，市场化定价、煤电联动、输配分离、配售分开等基本原则将被贯彻落实，电力行业在公开、公正、公平的竞争秩序下，作为电力商品的载体进入了商业化运营，不同所有制企业在电力行业的影响力、竞争力必然逐渐得到体现，全新的优化运行方式将助推发电企业经济效益的大幅提升。

〔1〕郑龙华.基于二维码识别的门禁系统的研究〔D〕.成都：电子科技大学，2015.

〔2〕蒙晨曦.移动巡检系统的设计与实现〔D〕.成都：电子科技大学，2015.

TP274∶TV737

C

2095-1809(2017)06-0063-03

何丹心(1971-)，男，广西南宁人，本科，注册一级建造师，高级技师，主要从事水电站水轮发电机组设备的运行、维护和检修管理工作。