重资产流程工业数字化转型新路径

叶李涛

在“中国制造2025”的背景下，随着“两化融合”进程的推动，火电企业智慧化建设意义重大。在2023“直通乌镇”全球互联网大赛工业互联网专题赛上，朗坤智慧科技股份有限公司（以下简称“朗坤智慧”）所带来的“智慧运行系统（智慧监盘）”项目，以工业物联网平台为基础，综合运用“云大物移智”等先进技术，将智能算法和设备运行机理规则相融合，结合专家系统，能实现设备关键参数的劣化分析和设备故障预测，同时给出相关操作指导和优化方案，可广泛应用于发电、冶金、化工等行业。

节能减排，数字化转型顺势而为

国家“十四五”规划里指出，推动能源清洁低碳安全高效利用，降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，制定2030年前碳排放达峰行动方案。

在“双碳”目标提出后，火电机组日常调峰范围不断扩大，深度调峰、启停调峰、调频辅助服务等发电辅助服务成为常态；同时机组的节能减排、环保管控等方面的要求也越来越高，运行人员日常操作量大幅上升，存在监盘工作压力大、参数异常发现晚等问题。传统的监盘模式已经不适应日趋复杂的安全、环保、经济等各方面精细化要求。

由此可见，无论从应对外部形势变化的需要，还是从火电集控运行自身发展来看，积极推进数字化转型、开展智慧运行系统建设，势在必行。

作为工信部国家级“双跨”工业互联网平台企业，朗坤智慧自成立起就深耕以能源行业为代表的重资产流程工业，至今已经有20余年。其团队成员中，既有行业领军的管理人才、理论与实践兼备的工艺专家，也有精通软件产品架构与研发的IT工程师等，经验丰富、能力全面。

在前期良好合作的基础上，朗坤智慧与江苏国信扬州发电有限责任公司签订战略合作协议，成立智慧运行研发中心，围绕智慧监盘系统展开联合攻关，系统最终顺利投运。

2021年7月，智慧监盘系统首先在江苏国信扬电公司上线运行，后续分别在中海油珠海天然气发电公司、中海油阜宁热电有限责任公司、中山嘉明电力有限公司、中海福建燃气发电有限公司、磐石建龙钢铁有限公司、南水北调江苏泵站技术有限公司等项目中推广应用。

技术创新，从“人防”转向“技防”

朗坤智慧在现有DCS和SIS数据基础上，围绕系统总体架构、数据挖掘方法、智能算法、监盘模型和专家知识库等方面开展了研究，研发了基于工业互联网平台的智慧监盘系統，并实现工程应用，实现“人防”向“技防”的转变。

从技术的角度来看，智慧监盘系统实现了多项创新——

提出了基于机理规则和AI算法深度融合的智慧运行监控功能架构，建立了基于数据的智能监控模型，为智慧运行监控系统的数据处理、模型可视化、报警调度、机组监督和操作指导提供了基础；

研发了基于局部波峰波谷与多项式拟合的运行数据趋势识别方法、基于滑动窗口的多元时间序列缺失值填充方法等数据挖掘方法，实现了电厂海量历史数据的自动采集、清洗、相关性分析以及从历史数据中快速提取特征参数；

研发了电站锅炉效率对标优化的数据分析方法、参数周期性波动的监测方法、参数晃动监测方法、基于GMM和线性贝叶斯的设备早期劣化预警方法等适用于电厂变工况的智能算法，实现了机组全系统关键参数异常的快速判断和预警；

构建了基于数理和机理双驱动的覆盖机组各类异常工况的预警模型，建立了与预警模型相关联的专家知识库，取得了多参数综合诊断的技术突破，实现了基于电厂运行规程、运行经验、故障处理方案等先验知识结构化处理的运行操作指导。

智慧监盘系统是建立在对DCS已有测点参数分析的基础之上，未新增现场设备或测点，投资较小；模型可复用性高，可快速应用于其他机组项目，在技术上具有领先优势。系统稳定投运后，可在减少机组非停、延长设备维护周期、降低机组发电能耗、减员增效、降低培训投入成本等方面给用户带来价值，具有良好的经济效益与社会效益。

“两化融合”，信息技术赋能工业企业

无论是工业企业做信息化转型，还是信息技术企业服务工业企业，“两化融合”是世界性难题。朗坤智慧以电厂实时/历史数据为基础，通过工业互联网平台，覆盖电厂锅炉、汽机、电气三大专业、38个系统，建立了1015个故障诊断模型，其中AI模型占比20%以上，较好地解决了“两化融合”的难题。

例如，传统的DCS报警，主要是对设备起到保护作用，无法在运行过程中、事故发生初期给出提醒，需要运行人员翻看画面并作曲线分析，才能人为提前发现异常。而值班人员在监盘过程中，需要在几十个画面中进行来回切换、监控，通常只能按照轻重缓急进行分类，加之设备老化、负荷变化快等因素，这给运行操作监盘带来了较大压力。

而如今的智慧监盘，将报警分成了三级：一级报警指设备发生故障和运行提醒，需要值班员手工干预，并进行操作处理；二级报警是黄色指示灯，提醒运营人员某些参数偏离正常值，但是没有引起故障；三级报警实现优化提醒，接到报警之后明确故障原因，并给运行人员提供具体建议，以辅助值班人员及时进行故障处理。同时，智慧监盘会根据电厂运行规程、运行经验、故障处理方案等知识构建专家知识库，系统产生报警时，自动推送相关的操作指导和优化方案。

朗坤智慧相关负责人介绍，目前国内建设智慧运行相关的火电机组不超过50台，加上E级以上的燃气机组，国内有2000台以上的火电机组没有建设智慧运行系统，其潜在的市场规模在40亿元左右。

在基于工业互联网的智慧运行系统正迎来快速发展期的当下，朗坤智慧将进一步思考如何与投融资机构互动以支持产品推广、如何通过产业界意见反哺自身产品迭代等，继续深度赋能重资产流程工业数字化转型，提升产业竞争力，促进工业互联网平台和实体经济更好结合。

（作者单位：浙江省图灵互联网研究院）