关于火电厂厂站智慧辅助运行系统综述

陶鑫，余德雷，印伟

（国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，江苏 盐城 224500）

0 引言

20世纪70年代进入电气自动化的时代开始，智慧电厂逐渐出现在人们的视野中。火电厂当中应用电气自动化可以实现对火电厂全方位的管控，以此来对火电厂作出全面的监控管理。在此种情况下，可以利用计算机技术实现对火电厂的科学化数据管理，其中包含数据采集、信息反馈等，对于火电厂设备器械本身的自动控制、集中控制、就地控制、故障控制可以实现全方位的管理和控制。在现阶段计算机技术快速发展，电厂的发展也需要进入到数字化的时代。电厂内部利用原始数据的积累，和电厂的DCS、SIS、ERP、MIS等多个系统联合打造出一个清晰逻辑关系的数据池。借助于收集到的数据来实现系统分析自动判断。对于现阶段的电力需求来说，发电的燃料成本不断地增加，因此需要最大限度地改善其经营状况，实现电厂的智慧运行。借助于信息化、网络化以及虚拟化技术来实现电厂全生命周期内的企业资产最优分配，以及生产质量最优控制[1]。

1 智慧电厂

在进行智慧电厂的建设过程当中，需要对电厂全生命周期进行掌握了解，在现阶段全新技术的应用下，比如云技术、物联网、智能算法、数据深度分析以及机器人、视频识别等多项技术，来为电力企业实现智慧化和业务管理的全面智慧化提供坚实基础，为发电厂本身的生产运营创造出安全、灵活、清洁、经济的电力环境。智慧电厂的特点可以分为多个方面，第一为感知性，也就是借助于先进的传感测量方式手段以及网络通信技术，需要多电力企业的生产和管理过程当中的多个方面的因素进行分析，比如环境、状态、位置等，以此来实现对其环境的多方位感知检测。第二，对于信息融合，可以借助多个先进技术实现，比如云计算、大数据、物联网以及人工智能等，来实现电力生产和管理过程当中的海量数据的科学化处理分析研究，以此来对多元化的数据作出深入的融合。其三，智能化的业务融合方面，主要是利用发电这一核心业务，来借助于多个先进算法，比如预测控制、鲁棒控制、PID自整定控制等，再依靠大数据分析以及自迭代的深入学习技术来进行多重目标的优化建设，对于学习、适应、诊断以及分析为一体的智能发电系统进行建设，为智能管理系统建设提供基础的平台，也可以利用模糊识别等方式对于电力生产经营中关键指标的关联性和内在规律进行有效识别，以此来判断出机组的状态，及时地进行调整和优化。最后，对于管理控制方面，进行智能发电和智慧管理系统的构建，实现数据共享、业务联动机制，对于各项指标可以实现最优化的分配，对于企业的安全经济效益实现最大化体现[2]。

在智慧电厂的建设路径方面，需要分为几个阶段完成。第一个阶段，为数字化的建设阶段，对于电力企业内部的信息数据采集工作进行分析，根据其数据信息来最大限度地构建出其统一数据源的模型。针对数据来说，可以进行标准化工作的进行，以此来保证电力企业内部的数据可以实现统一编码工作，与此同时还要在时间序列的基础上进行数据存储标准化的转化，以此来实现数据集合的转化和整合，将其数据存储在数据库内部，建立起数据中心，比如实时数据库、关系数据库和其他数据库等，从而实现数据的高效利用。

第二个阶段，需要基于数据的基础上实现物联网的建设完成，根据电厂情况完成厂内无线专用网络建设，来为物联网的建设奠定基础。对于厂内的元器件需要进行检测升级，其中包含多个智能化的设备，比如传感器、执行器等，对于周围的环境以及设备信息可以有效获取。在日常的运营生产过程当中，可以根据其实际情况来完成多方面的关联，比如人与人、人与物、物与物等，保证可以在电厂内进行信息的收集和管理控制。

第三个阶段，需要实现模型化的建设，基于成熟机理算法的基础上，针对系统当中存在的多变量进行数据的预测，以此来根据数据建立起数据模型，为智能发电的策略发展提供必要的数据理论基础，在这个过程当中，根据企业自身的管理流程来建立相应的管理模型。在设备厂区内进行全景三维建模和发电机组的三维建模建设的过程当中，可以充分借助于VR、AR、MR等技术，来实现电厂企业内部的安防、运行、维护、检修的可视化管理。

第四个阶段，需要实现智能一体化的状态。依托现代化的信息处理和通信技术对企业内部进行信息数据资源的高度整合，充分结合DCS、PLC以及现场总线等设备，对电力企业的智能发电模块进行一体化建设。

2 智慧电厂建设

2.1 建设阶段

在智慧电厂的建设方案当中，需要实现全生命周期数据集成平台的建设，其中包含了生产信息一体化管控平台、三维数字化移交及三维可视化人员定位、智能终端等几个系统。

在全生命周期的数据集成平台方面，需要构建出全生命周期数据集成平台来实现电厂数据的整合，其中囊括了电厂的设计、施工、调试、采购、维护等各个时段产生的数据以及文件资料，其中还包含了电子档案、工程数据管理、生产管理以及资产管理等系统。在数字化方面，属于其系统平台的重点内容。与此同时，对于数据平台的基础建设，需要实现各参建部门共同构建。电厂内部需要实现信息化的交互工作，对于数据实现相连接，进行不同文档的编号存档，利用数据集成管理平台统一存储、分类、集成，将生产信息进行一体化管控平台的建设[3]。

在生产信息一体化管控平台方面，需要借助于MIS、SIS一体化来对于设备的运行状况进行掌握了解，实现对设备的全面分析研究，从而对设备的可靠性进行有效提升。借助于一体化平台对于电厂知识和财务信息可以实现高度融合，促使电厂各项业务在协调、统一方面可以实现高度集中，为电厂奠定坚实的基础，最终促进电厂本身的健康稳定发展。

针对三维数字化方面，基于智慧电厂的基础设施建设，还需要在其设计、采购、施工以及安装等多方面实现高效的信息沟通和共享机制，打破其传统的人工制度，及时实现信息数据交流的及时性和准确性，保证企业内部的工程进展、质量。在基于三维数字化的阶段当中，来实现对精准数据的展示，对于企业内部的线路建设进行三维立体展示，将其设备模型、施工信息以及其设计参数等都进行统一的展示。在此种程度上，利用先进的信息技术来对厂区内工程自身的科学化管理进行研究分析，有效地提升其电厂内部的管理水平，对智慧电厂的建设信息化技术的实现可以起到有效地提升。

2.2 建设架构

在本文当中，主要对智慧安全系统进行概述，其整体架构如图1所示，其中前端设备、传输网络、监控中心组成了这一部分。对于前端设备来说，包含多个方面的设备，其中有视频监控摄像头、探测报警探头、门禁读卡器、设备二维条码或射频卡芯片等，来对厂区内存在的区域化的数据信息进行采集，其中包含了其视音频、环境量、报警信息等多个数据信息，在对数据信息进行采集和上传的过程当中，需要借助于数据处理的对应算法来实现联动上传操作。如果需要传输长距离的数据，可以利用光纤来传输，以此来实现对前端音视频信号、控制信号、报警信号等的中心上传，在监控中心对其进行信号的转化和分析处理。

3 应用功能

在智慧安全系统以及多项基础性的智能技术方面，需要包含智能视频监视、人员定位、智能巡检、故障诊断及趋势预警、智能钥匙、智能门禁、周界防护各子系统以及报警联动等多项功能，还需要对企业的安全生产管理培训等所需要的系统平台来进行构建，完成对智慧安全系统的功能的完成。在其功能方面，可以实现智能视频监视、人员定位及管理、机器人巡检、人员移动巡点检、智能钥匙、周界防护、智能门禁、故障诊断与趋势预警、一体化管理平台，借助于先进的技术和设备来实现远距离传输技术，进行火电厂人员的定位和管理；借助于智能化的机器人内部的多项技术，比如非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、定位技术及通信技术等，实现对周围生产运行环境的检测。借助于云计算、智能信息处理等先进技术，来实现远程管理的理念，改进传统的门锁管理方式，增强其安全性能。对于生产过程当中产生的故障可以进行诊断分析预警，实现一体化管理平台的建设，根据大数据智能分析和诊断技术，来进行故障模型的建立，对可能发生的故障做出预警，进行主动性维护模式的建立，以此来实现对机组安全运行条件的基础保障建设。在管理平台的建设方面，需要实现全面的管理，比如安全检查记录查询、安全报告定期汇总、安全事故预案演练等[4]。

以智慧安全系统为例，系统通过智能视频监控、人员定位管理、机器人巡检、人员移动巡点检、智能门禁及智能钥匙等系统提升火电厂厂站安全管理。智能视频监视设备布置在火电厂内部，通过视频设备对现场进行监控，设备包含多路定焦、变焦摄像机，将图像信息采集后经智能分析，筛除无效信息后，过滤关键信息，对厂站内部重要区域、核心地带人员出入实时监控，实现辨别烟雾、丢失物品检测等可视化、自动化监控功能[5]。人员定位管理，是借助uwb高精度定位系统，对火电厂内工作人员进行实时定位管理，具有抗干扰能力强、容错率高、即时性强等优势。机器人巡检，是借助人工智能技术实现通信、识别、定位于一身的AI机器人，将机器人巡查线路设定在厂站内核心地带，对厂站生产过程中的活力机组、生产设备进行实时巡查与管理，以便及时发现、记录与处理安全隐患。人员移动巡点检，即依靠厂站内部3D立体建模、射频识别系统、WIFI定位等搭建，根据火电厂具体工作流程、实际巡检情况，人员移动巡点检在管理中可开展多种业务活动，提高了火电厂管理的高效性、安全性与便捷性[6]。智能门禁与智能钥匙，智能门禁管理主要依据uwb定位系统、射频识别系统，对出入发电厂的人员进行识别与记录，发现异常情况时，能够发出报警，防止意外发生；智能钥匙则是在云计算、大数据等智能技术基础上，对电厂热控配电柜、电器柜等设施配备智能锁与智能钥匙，二者与后台管理系统关联，实现远程操控，解决了传统门锁安全性不高的问题[7]。

4 结语

综上所述，火电厂的智慧安全系统当中，需要具备多个先进的智慧功能，对于各类的前端设备数据可以进行一体化的管理，实现大数据平台的分析整合，实现火电厂内部的主辅控制系统的联动，比如单元机组控制系统、火灾报警系统、采暖通风系统等，以此来最大限度地保障火电厂内的设备安全运行，实现企业更大经济效益和社会效益的发挥。与此同时，系统内部的构建方面也需要具备较大的灵活性，最终实现发电厂智慧安全的目标。针对于智慧架构方面，需要应用全新的多方面技术，保障智慧电厂的技术可以应用到生产领域的各方面，最终实现其经济效益和社会效益的增加。