張熾基

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

水電站智能圖庫系統(tǒng)的建設(shè)設(shè)想

張熾基

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

隨著科技的發(fā)展和水電站運維人員技術(shù)需求的增加，原各種系統(tǒng)資料和圖紙都是以二維空間圖紙為主，使用者必須結(jié)合現(xiàn)場實際設(shè)備狀態(tài)來閱讀圖紙資料才能有效的完成工作，從使用者角度來說不易理解且閱讀效率低，而這一過程耗時且繁瑣。通過建設(shè)水電站智能圖庫系統(tǒng)，實現(xiàn)水電站各個機電設(shè)備圖紙的三維可視化、系統(tǒng)化、信息化和移動端訪問，使用者可以隨時掌握設(shè)備狀態(tài)、工作進度、缺陷位置、重點部件耗損狀況等相關(guān)信息，實現(xiàn)電站數(shù)字信息化管理，提高工作效率。

智能圖庫；三維可視化；系統(tǒng)化；數(shù)字信息化管理

1　智能圖庫簡介

電力設(shè)備領(lǐng)域，三維數(shù)學模型作為多維數(shù)據(jù)載體，具有下列屬性：（1）可視性，可以賦予設(shè)備外觀屬性，比如顏色、材質(zhì)、紋理等。人們能夠迅速且直觀的感知設(shè)備的形狀和外觀，有效提高讀取效率，特別是在培訓領(lǐng)域中效果顯著。（2）幾何屬性，設(shè)備能夠帶有幾何尺寸，可測量，可讀取設(shè)備信息，方便及時補充設(shè)備應(yīng)急零部件。（3）物理屬性，賦予設(shè)備材料屬性，例如質(zhì)量、密度、剛性、表面摩擦系數(shù)等，在虛擬環(huán)境中模擬機組運行，設(shè)備損耗等，提供易損設(shè)備部件信息，有針對性的進行設(shè)備的運行維護。依靠三維數(shù)學模型的多維屬性，使用者可以根據(jù)實際需要添加、編輯更多使用功能。

2　智能圖庫功能

2.1數(shù)字化技術(shù)信息管理系統(tǒng)

根據(jù)電站運維需要，將設(shè)備二維圖紙和三維模型準確核對完成后存入數(shù)據(jù)庫，把設(shè)備運行維護記錄、檢修記錄、相關(guān)標準操作票和工作票等也存入數(shù)據(jù)庫。電站運維人員可以通過PC端和移動端查看相關(guān)設(shè)備資料，也可以通過掃描設(shè)備二維碼進行相關(guān)設(shè)備的日常巡檢、參數(shù)查看、缺陷填寫和標準操作票的讀取，從數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場設(shè)備端進行設(shè)備雙重編號的核對確認，減少誤操作發(fā)生的同時，優(yōu)化操作流程。數(shù)字化技術(shù)信息管理系統(tǒng)可以作為建立設(shè)備健康檔案的有效工具，與機組故障診斷系統(tǒng)相互配合，定時、定期記錄設(shè)備各個參數(shù)變化，缺陷發(fā)生部位，繪制設(shè)備運行特征曲線，設(shè)備故障檢查報警等。數(shù)字化技術(shù)信息管理系統(tǒng)也可以與電氣五防系統(tǒng)互相補充，避免電氣誤操作事故的發(fā)生。同時可以利用數(shù)字化信息管理系統(tǒng)的移動端，工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場填寫和辦理相關(guān)設(shè)備工作票和操作票，同時優(yōu)化了設(shè)備試運行流程，提高了工作效率。

2.2三維虛擬培訓系統(tǒng)

根據(jù)實際培訓要求，每年都會對員工進行階段性的培訓和考核。在員工培訓過程中，經(jīng)常會遇到抽象且不易理解的設(shè)備或者系統(tǒng)圖紙，在不具備現(xiàn)場設(shè)備分解講解的條件下，培訓質(zhì)量得不到有效保證。另外由于員工所學專業(yè)的多樣性，往往授課人員在授課過程中不能做到面面俱到。綜合以上情況，利用智能圖庫系統(tǒng)，將運維圖紙變成可視三維模型，方便授課人員詳細講解設(shè)備結(jié)構(gòu)，幫助員工可以更直觀的觀察設(shè)備，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高員工培訓學習質(zhì)量，增強員工業(yè)務(wù)能力。培訓人員可以對設(shè)備各個部件進行三維模型的縮放、旋轉(zhuǎn)、移動等操作，實現(xiàn)三維模型的360°查看。而通過對二維圖紙與三維模型的綁定，實現(xiàn)一鍵轉(zhuǎn)換。基于三維虛擬培訓系統(tǒng)，可以將所有運維、檢修流程節(jié)點逐級分解成不同任務(wù)，并將這些任務(wù)組成一系列課程供不同階段的員工學習及考核，也可作為檢修作業(yè)指導(dǎo)。

2.3虛擬檢修規(guī)劃系統(tǒng)

定期檢修制度以時間為依據(jù)，即根據(jù)經(jīng)驗和統(tǒng)計資料，為保障設(shè)備完好率處于一定水平而進行的定期計劃檢修方式。目前我國水電站檢修主要采取定期計劃檢修制度。不可否認，這種傳統(tǒng)的檢修制度在水電站的常規(guī)檢修中，在發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備缺陷和故障中起到一定的積極作用。但是隨著電力設(shè)備日益復(fù)雜、電力用戶對供電可靠性要求的日益提高，這種檢修制度越來越不適應(yīng)現(xiàn)代水電站運行和檢修的需要。在水電設(shè)備監(jiān)測技術(shù)、故障診斷分析技術(shù)等軟硬件快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，不少水電站開始逐步探索新的檢修模式和維修理念，試圖提高設(shè)備可靠性，降低設(shè)備檢修成本。如廣州蓄能水電站、太平哨發(fā)電站等電站引進和推廣的以可靠性為中心的檢修策略（簡稱RCM），彭水電站推行應(yīng)用的點檢、定修的設(shè)備檢修管理策略，三峽、葛洲壩電站以檢修數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合各種檢修模式，結(jié)合自身電站的特點，探索出適用的檢修管理模式。

我們可以借鑒上述成功經(jīng)驗，研發(fā)適用本廠設(shè)備特點的虛擬檢修規(guī)劃系統(tǒng)，模擬機組正常運行，發(fā)現(xiàn)頻發(fā)缺陷設(shè)備規(guī)律，制定檢修計劃，延長設(shè)備壽命，減少設(shè)備維護成本。智能圖庫系統(tǒng)可以應(yīng)用到虛擬檢修規(guī)劃中，形成虛擬檢修規(guī)劃系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)級別定制的三維場景，根據(jù)任務(wù)加入設(shè)備、物資、工具、場地、人員、備品備件等元素并制定所需的流程。通過選擇對應(yīng)的工作流程，選擇相關(guān)任務(wù)填寫檢修計劃。系統(tǒng)可以輸出各種定制表格，在三維可視環(huán)境中可以直觀的對檢修方案進行討論和修改。同時可以對設(shè)備檢修過程中廠房空間的規(guī)劃、檢修人員技術(shù)力量安排、檢修物資庫存、設(shè)備零部件分類統(tǒng)計等進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，避免由于上述原因?qū)е碌难诱`檢修工期的情況發(fā)生。虛擬檢修規(guī)劃系統(tǒng)的應(yīng)用，必將提高設(shè)備檢修計劃的時效性、合理性，提高設(shè)備的可靠性，提升設(shè)備服役時間，優(yōu)化檢修流程，提高檢修質(zhì)量，降低檢修人員工作量。

2.4生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)

與現(xiàn)有的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（MIS）相互配合，利用智能圖庫的移動信息端可以融合參與生產(chǎn)的各級人員，將生產(chǎn)人員的每個移動端形成局域網(wǎng)。把生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵節(jié)點聯(lián)系在一起，每個節(jié)點都有一個負責人實時更新信息，每個移動端參與者都可以及時推送相關(guān)生產(chǎn)信息。信息主要以智能圖庫中的三維圖形呈現(xiàn)而非傳統(tǒng)的文字匯報，讓參與生產(chǎn)的各級人員一目了然的掌握第一時間的生產(chǎn)信息。例如檢修設(shè)備的安全措施進度、檢修流程進度、設(shè)備缺陷、人員狀況、設(shè)備零部件到貨提醒等。有需要批準的生產(chǎn)計劃或生產(chǎn)流程可以由下一級生產(chǎn)人員直接在生產(chǎn)協(xié)同系統(tǒng)中提請上一級生產(chǎn)人員進行審核批準，提高了生產(chǎn)人員的工作效率。

2.5可視場景下的反事故演習

現(xiàn)有的大部分反事故演習模式還在使用傳統(tǒng)的紙質(zhì)或口述事故現(xiàn)象，由參演人員模擬進行口述處理或模擬操作進行演練，演習中的故障設(shè)置種類少，形式單一，考評人員不易評分，反事故演習效果不明顯。利用智能圖庫系統(tǒng)的三維模型進行相應(yīng)的綜合或?qū)ｍ椃词鹿恃萘?，可以在系統(tǒng)中隨時設(shè)置設(shè)備故障，參演人員在移動信息端接受到設(shè)備故障，直接進行現(xiàn)場模擬處理，處理完成后考評人員根據(jù)參演人員在系統(tǒng)中的操作順序、操作方式和故障處理情況，通過智能圖庫系統(tǒng)進行考評和講解，依據(jù)相關(guān)規(guī)定進行點評，使反事故演習針對性更強，目標更明確，將演習效果最大化。利用智能圖庫系統(tǒng)中的演習功能，優(yōu)化反事故演習流程，制定更簡練、合理的反事故演習方案，提高演習質(zhì)量、演習效率和參演人員的事故處理能力。

3　智能圖庫系統(tǒng)目標

3.1更智慧的數(shù)據(jù)

對每臺機組的各類運行、檢修數(shù)據(jù)進行采集、整理、分析，找出數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，利用關(guān)聯(lián)的邏輯設(shè)置設(shè)備故障或缺陷的報警信息，預(yù)防機組故障和事故的發(fā)生，并能夠優(yōu)化水電站運營管理，使水電站更具智慧性。

3.2更廣的聯(lián)接

水電站智能圖庫系統(tǒng)直接聯(lián)接到設(shè)備制造商遠程監(jiān)控中心，由設(shè)備制造商直接參與設(shè)備運行信息監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備缺陷、設(shè)備檢修方案建議，易耗損件更換等，并對設(shè)備事故進行評估和診斷，提出改進計劃。設(shè)備制造商直接參與到設(shè)備整個服役期，加強設(shè)備管理，提高設(shè)備可靠性。

3.3更深的滲透

智能圖庫系統(tǒng)與生產(chǎn)人員的體力周期、情緒周期、智力周期相結(jié)合，以人為本，從安全生產(chǎn)角度出發(fā)，系統(tǒng)自動匹配各級生產(chǎn)人員的人體周期，并提示人員將難度大、對智力要求高和相對復(fù)雜的工作放在體力、情緒、智力均處于高潮期來完成，避開人體低谷或臨界區(qū)，更有效的完成工作任務(wù)。

3.4更真的體驗

智能圖庫系統(tǒng)可以借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在現(xiàn)有三維立體培訓學習上，實現(xiàn)沉浸式體驗培訓，使培訓人員更有興趣，更具真實感的參與培訓學習，擺脫傳統(tǒng)的、枯燥的學習模式，提高培訓的真實度和體驗感，有效提高培訓效率和培訓質(zhì)量。

4　結(jié)語

通過水電站智能圖庫系統(tǒng)，我們可以充分發(fā)揮科技優(yōu)勢，在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，向智能化水電站的方向邁出堅實的一步。而作為基礎(chǔ)的水電站智能圖庫系統(tǒng)不僅僅是二維圖轉(zhuǎn)三維圖的轉(zhuǎn)換，更涉及到相關(guān)專業(yè)的轉(zhuǎn)變，以及各種新設(shè)備、新技術(shù)、新思路的應(yīng)用，智能化水電站建設(shè)工程必將是一個不斷創(chuàng)新、探索的過程。在這條探索的道路上需要不斷完善它的每一個細胞，不斷提高建設(shè)方案的實用性和可行性。

[1]李斌，施沖.NC2000e水電廠生產(chǎn)實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].水電廠自動化，2007（04）.

[2]王德寬.IEC61850及數(shù)字化水電廠的概念與前景[C]//中國水力發(fā)電工程學會信息化專委會2009年學術(shù)交流會論文集.

TP391

A

1672-5387（2016）11-0044-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.015

2016-07-28

張熾基（1982-），男，工程師，從事水電站運行工作。