王利 陳逸麟

摘要：隨著新一代信息技術的發(fā)展，傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)的生產經營方式發(fā)生了重大變革，電廠全面進入數字化時代。詳細分析了基于工業(yè)互聯網平臺的數字化電廠解決方案，為構建數字化電廠提供參考，并思考數字化的發(fā)展方向。

關鍵詞：工業(yè)互聯網 數字化 大數據 云計算

隨著信息技術和人類生產生活交匯融合，互聯網快速普及，數字經濟飛速發(fā)展，各行業(yè)數據體量呈幾何倍數增長。電力工業(yè)作為社會發(fā)展的“動力之源”，正面臨空前未有的機遇和挑戰(zhàn)。深度利用信息化技術，建設數字化電廠，實現兩化融合，已然成為電力行業(yè)首要考慮的目標和方向。同時，云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術與工業(yè)生產技術深度融合，誕生出工業(yè)級互聯網，即工業(yè)互聯網。

1 數字化電廠與工業(yè)互聯網

1.1數字化電廠

數字化電廠的概念始于二十世紀末期，隨著國內信息化技術浪潮和互聯網技術的發(fā)展而逐漸引入的，可以從不同的角度可以給出不同的論述。在DL/T701-2012《火力發(fā)電廠熱工自動化術語》中，數字化電廠指電廠各級控制和管理系統(tǒng)（包括現場設備等基礎單元）均進入數字化后稱為數字化電廠[1]。數字化電廠是電廠數字化達到一定程度后的狀態(tài)。從電廠全壽命周期理論的角度，數字化電廠應包括項目前期、設計、建設、運營、退役等各個過程的數字化。綜上所述，數字化電廠不是一成不變的概念，而是一個隨著技術進步不斷豐富其內涵的動態(tài)理論概念。

從電廠生產和管理流程及實現的目標出發(fā)，可將其整個活動劃分為四層體系架構，即現場采集層、過程控制層、生產管控層、決策管理層。現場采集層包括現場總線設備，智能檢測儀表與執(zhí)行機構 ，以及其它先進檢測設備（如在線分析儀表，視頻與安防系統(tǒng)，機器人等），該層主要功能為生產過程的數據采集。過程控制層是電廠控制的核心，主要包括生產過程數據的集中處理，自啟?？刂萍夹g等。

歸納概括數字化電廠的特點主要包括信息化、數字化、可視化、模型化、標準化，另外還要充分考慮系統(tǒng)的安全體系。

1.2工業(yè)互聯網

工業(yè)互聯網是新一代通信信息技術與工業(yè)技術深度融合的結晶，通過連接機器、物、人、信息系統(tǒng)的基礎網絡環(huán)境，實現工業(yè)數據的全面感知、動態(tài)傳輸、實時分析，形成科學決策與智能控制，提高生產資源配置效率。工業(yè)互聯網平臺是工業(yè)互聯網的核心要素，是鏈接工業(yè)要素的紐帶，是工業(yè)資源配置的核心力量。

工業(yè)互聯網平臺是面向工業(yè)數字化、網絡化、智能化需求，構建基于巨量數據采集、聚合、分析的服務體系，建設包括存儲、集成、訪問、分析、管理功能的使能平臺，實現工業(yè)技術、經驗、知識模型化、軟件化、復用化，最終形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進的制造業(yè)生態(tài)。

工業(yè)互聯網的核心在于數據全面互聯進而形成智能驅動力，數據、網絡、安全是工業(yè)互聯網兩個視角的共性基礎和支撐。

“數據”是工業(yè)智能化的基礎驅動力，包括數據采集互換、匯集處理、分析建模、優(yōu)化決策和控制反饋等功能應用，通過巨量數據的采集交換、數據異構處理、大數據計算分析，進而形成企業(yè)運營的管理決策以及設備運轉的控制指令，驅動從機器設備、運營管理到商業(yè)活動的智能和優(yōu)化。

“網絡”是工業(yè)互聯網互聯及工業(yè)數據傳遞互換的支撐基礎，包括基礎網絡的互聯體系、標準標識的解析體系和應用服務支撐體系，表現為通過泛在互聯的網絡基礎設施、健全適用的標識解析體系、集中通用的應用支撐體系。

“安全”是網絡與數據在工業(yè)應用中的安全保障體系，包括設備安全體系、網絡安全體系、數據安全體系、控制安全體系、應用安全體系和安全管理體系，表現為通過涵蓋整個工業(yè)系統(tǒng)的安全管理體系，實現對工業(yè)生產系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)的全方位保護。

2 數字化電廠解決方案

工業(yè)互聯網平臺被稱為新時代工業(yè)體系的“操作系統(tǒng)”?；诠I(yè)互聯網平臺的數字化電廠解決方案是工業(yè)互聯網在發(fā)電行業(yè)的 “開花結果”，實現應用場景具體化。

數字化電廠解決方案包括數據采集層、平臺層、應用服務層三大部分。數據采集層包括接入設備，網關，實現現場各類數據的匯集與本地應用。平臺層即PaaS層集成基礎環(huán)境，數據清洗，大數據分析等。應用服務層即SaaS層主要包括智能輔助決策、運營優(yōu)化服務等。數字化電廠平臺架構圖見圖1。

借助工業(yè)互聯網平臺，數字化電廠方案解決了傳統(tǒng)生產經營模式下的不利因素，提高了生產效率。

在設備維護場景中，工業(yè)互聯網平臺結合設備歷史數據與實時運行數據，構建數字模型，及時監(jiān)控設備運行狀態(tài)，并實現設備預測性維護。

在能耗管理場景中，基于現場能耗數據的采集與分析，對設備、生產線、物料能效使用進行合理規(guī)劃，提高能源使用效率，實現節(jié)能減排。

在生產管控一體化場景中，基于工業(yè)互聯網平臺進行業(yè)務管理系統(tǒng)和生產執(zhí)行系統(tǒng)集成，實現企業(yè)管理和現場生產的協(xié)同優(yōu)化。

在企業(yè)決策管理場景中，工業(yè)互聯網平臺通過對企業(yè)內部數據的全面感知和綜合分析，有效支撐企業(yè)智能決策。

3 發(fā)展方向

目前發(fā)電行業(yè)處于數字化電廠的快速普及和高速發(fā)展階段，下一階段是智能化電廠，最終目標是智慧電廠。數字化電廠是核心，實現各類基礎數據的匯集，打通信息孤島，為后續(xù)升級發(fā)展打下堅實基礎。智能電廠在數字化電廠的基礎上進行智能化融合，利用工業(yè)互聯網、大數據、工業(yè)機器人、虛擬現實等新技術，實現高效的管控一體化并為生產經營提供輔助決策；同時智慧電廠在智能電廠的基礎上，利用人工智能、機器深度學習等技術，深度挖掘企業(yè)生廠力，大幅度提高企業(yè)效率，更快更準的預測企業(yè)的生產經營情況。數字化、智能化、智慧化是電廠發(fā)展的三個不同階段，三者相互關聯，相互影響，相輔相成。

4 結論

構建數字化電廠，是一項長期、充滿挑戰(zhàn)的系統(tǒng)工程。為了建設數字化電廠，本文從工業(yè)互聯網出發(fā)，闡述了工業(yè)互聯網、數字化電廠的概念，以及兩者之間的關聯。討論了基于工業(yè)互聯網平臺的數字化電廠設計方案。隨著社會的發(fā)展，科學技術的創(chuàng)新，數字化電廠將愈來愈智能化、智慧化。

參考文獻：

[1] 危元華，任曉東，李智，等.數字化電廠的概念及方案研究[J].電力建設，2013 （4）：52-54.

（作者單位：國電南京自動化股份有限公司1

江蘇南京熱電工程設計院有限公司2）