智慧电厂信息平台设计方案探讨

王 腾

(南京华盾电力信息安全测评有限公司，江苏 南京 211106)

0 引言

当前，我国经济发展已经进入新常态，电力作为民生的重要基石，正面临着需求增加、管理困难等问题。迫切需要改变粗放型管理模式。随着中国“智慧中国”“智慧城市”“智慧园区”建设的蓬勃发展，智慧化建设逐渐扩展到基础工业领域中。在“互联网+ ”时代发展的大背景下，云计算、大数据分析、移动互联网等优势技术不断进入人们视线，将先进科学技术与复杂电力能源系统进行有效结合，设计智能化信息管理平台逐渐成为智慧电厂的目标。

智慧电厂信息平台需要满足对信息化建设的总体思想，并在制度、管理上进行创新。从原有的分散管理转向集中管理，打造一体化信息平台，提升生产及管理效率，实现科学决策。

1 建设目标

智慧电厂信息平台的设计从电厂本身的特性出发，结合云计算、深度学习、大数据、计算机网络等现代化信息技术，实现在生产、管理、运营、决策等业务全覆盖[1]。以建立高效、便捷的一体化信息应用平台为总体目标，实现电厂生产经营管理智能、精细、高效、绿色，具体建设目标如下所示。

1.1 智能化信息平台

充分利用新理念、新技术、新方法进行创新，促进信息化与业务管理的深度融合。充分利用互联网+、人工智能、数字孪生、三维虚拟可视化等技术，促进两化融合，不断提升管控能力，实现全业务智能化处理。

1.2 一体化信息平台

深度解析公司各部门管理方式，在设计平台的过程中将数据共享作为目标，打破数据孤岛，实现跨区域、跨部门的流程管理，提升公司精细化、集中化管理水平[2]。

1.3 成熟型信息平台

在设计和搭建信息化平台时，采用当前市场较为成熟的软硬件产品和技术手段。信息平台应具有稳定、可靠、高效且易维护的特点，对于常见的平台故障问题，提供有效的解决方法。

1.4 适应型信息平台

在设计和搭建信息化平台时，应充分考虑电厂当前的需求以及未来潜在的建设需要。为方便日后对信息平台的升级更新，在平台的软硬件选择和接口设计处最大限度地进行调整。最大化地满足信息化建设需求。

2 平台架构

智慧电厂的总体平台如图1所示，依次包括：现场层、边缘层、IaaS层、数据层、平台层、应用层以及标准规范体系。

图1 平台架构

2.1 边缘层

边缘层实现智能视频、智能穿戴设备、机器人等智能工具以及输电设备、现场工作人员、控制系统等设备接入、协议转换与边缘数据处理。

2.2 基础设施服务层

IaaS层提供虚拟化的计算资源、网络资源、存储资源，是智慧电厂信息平台运行的基础。IaaS层为平台提供数据传输，比如远程保修单传输、语音对话、视频传输等，保障智慧电厂的无线通信[3]。

2.3 数据层

数据层为实时运行数据、设备基础数据、生产管控数据、其他数据提供数据池,并为平台层提供统一的数据访问接口，为实现数据共享做铺垫。

2.4 平台层

平台层是智慧电厂信息平台的中间件，由大数据平台、机器学习算法平台、应用开发平台、云计算平台构成。大数据平台用来实现数据清洗、数据分析。机器学习算法平台可以根据大数据平台提供的数据进行数据挖掘和数据建模。应用开发平台提供相应可视化开发工具和公共组件，具有兼容性高的特点。云计算平台负责数据中心资源的虚拟化和中心管理。根据负载的需求，使用抽象计算、存储和网络等资源，可以满足大量用户使用。

2.5 应用层

以智慧电厂信息平台为支撑，实现生产管控一体化、网络化一体安全监控、智慧经营、智能决策支持、资源管理一体化等应用。

2.6 标准规范体系

标准规范体系对IMS平台相关的架构、接口、建模等技术进行规范，保障平台研发、建设、运行和服务。

3 平台功能

智慧电厂信息平台包括生产管控一体化、智慧经营、网络化一体安全监控、智能化决策支持等功能。

3.1 智慧经营

智慧经营借助人工智能和大数据等技术，实时分析电量、电价、利润等指标。建立预测模型，通过分析各项指标，预测一定期间内利润和发电量，预测某时间段内经营成果，辅助公司进行决策。

3.2 生产管控一体化

生产管控一体化是以数据总线、三维数据模型及智能终端设备为基础，借助Android和Java技术搭建远程信息化平台。生产管控一体化主要包括实时监控、智能故障检测、语音对话等功能。工作人员佩戴智能终端设备，通过拍照、录像等方式实时将电厂各输电设备情况反馈到上一级。提高电厂安全、经济、最优化运行。在进行巡检时，工作人员如果遇到设备故障的情况，可以直接在平台检修处填写报修单，实时提交报告单，以此实现设备全生命周期监测和设备智能诊断。语音视频对话功能可以方便远程专家和电厂工作人员直接联系，及时了解现场状况，并对现场工作人员进行远程指导，提高了双方沟通的便利性。工作人员和管理人员的交互，形成了生产过程的一体化管控，为经营管理、决策支持等方面提供原始的基础数据[4]。

3.3 网络化一体安全监控

网络化一体安全监控借助智能终端设备、图像识别等技术手段，通过将智能视频与生产过程、生产管理的集成，形成一体化安全管理。网络化一体安全监控主要包括视频监控、自动考勤、视频会议等功能。

系统通过生物识别技术(人脸、虹膜)自动为工作人员打卡上下班，并通过定位功能及时检测出工作人员的工作位置和工作线路，保障工作人员自身安全。系统通过智能视频实现区域监控、设备监视，同时有利于管理人员进行全局指挥[5]。

3.4 智能化决策支持

智能一体化决策支持借助数据挖掘、神经网络算法等技术手段，通过挖掘信息平台中存储的各项数据，建立数学模型分析和预测电量消耗、电力生产量等数据，为电厂管理层在经营管理、设备诊断等方面决策提供有力的数据支撑。

该平台以云平台架构、大数据平台为基础，建立各类数据分析模型，提供一键式实时分析。并对分析结果实现数据可追溯、分析结果结构化展示。对精细化管理、风险可控、决策支持等方面，实现用数据说话、用数据决策、用数据管理。

3.5 资源管理一体化

物资管理一体化包括生产管理、物资管理、财务管理等功能。资源管理是企业管理提高的重要基础，利用数据挖掘技术分析各个管理模块数据在一定时间内的动态趋势。在生产管理上，以“三型五化”为原则，实现对安全生产管控的偏差控制、持续改进；在财务管理上，实现财务自动核算，及时反映企业运营情况；在物资管理上，及时更新交易情况，对库存低的物资能够及时反馈给管理者，提醒管理者及时补充物资。资源管理一体化很大程度上提高了工作效率和管理水平，另一方面减少了操作失误,极大地提高了办事效率，有利于电厂走向规范化、自动化管理。

4 技术原则

4.1 先进性原则

信息一体化平台使用的相关产品(包括软硬件)和技术立足于高起点，采用国际先进、成熟、实用的技术，支持面向对象技术、组件技术，以确保信息一体化平台长时间处于技术领先位置，满足平台技术发展的需求。

4.2 创新性原则

智慧电厂信息平台设计需要满足智能化建设的总体目标，因此在具体设计和开发中应当融入新技术和新管理方式。采用数据挖掘、大数据等技术实现数据分析，利用基于神经网络的预测模型辅助决策，确保平台具有创新性和智能化。

4.3 保密性原则

信息一体化平台可以打破数据孤岛，具有数据共享的功能，因此在实际设计中，需要严格控制使用者的管理权限以及自身管理权限的安全问题，不允许越权使用，而且应该防止外部应用的随意访问。

4.4 开放性原则

信息一体化平台使用的相关产品(包括软硬件)和设备应具有良好的扩展接口和二次开发接口，支持数据集成、应用集成、流程集成和用户集成，满足跨平台的软件业务协同和企业电子商务的需求。

5 结语

智慧电厂信息平台建设作为未来电厂发展方向，应当借助先进的技术手段和新颖的管理方法。本文在进行平台设计方案的探讨中提到了智能设备与网络技术的结合、大数据分析技术与电厂经营的结合、图像识别与考勤系统的结合以及机器学习等先进智能技术策略。通过融入先进的管理思想，打造一个高效、智能、便捷的信息化平台，全面优化电厂的生产管控过程，为管理者提供科学的决策方案。